干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力的影响

为了探讨干旱对锡林郭勒草原植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)的影响,本文基于2000~2020年12个月尺度的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)和同一时期的MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)NPP数据,运用Theil-Sen趋势分析和Mann-Kendall非参数检验方法对干旱与NPP时空变化特征进行分析,并采用相关分析方法探讨干旱对锡林郭勒草原NPP的影响。结果表明:锡林郭勒草原气候整体呈湿润趋势,东部较西部更为明显;NPP呈增加趋势,由东北向西南递减;SPEI与NPP呈正相关的面积达99.88%,说明植被状况随着干旱的缓解整体趋于好转;时间上,SPEI与不同植被类型NPP均呈显著正相关,其中相关性最大的是典型草原;干旱的发生会造成NPP损失,其减少幅度随干旱强度和面积的增加而上升。研究结果可为应对气候变化、抗灾减灾等工作提供科学依据。

锡林郭勒草原土壤碳氮分布及其影响因素研究

为阐明锡林郭勒草原土壤碳、氮空间分布特征及其环境影响因素,本研究以锡林郭勒不同生境草原土壤为研究对象,分析草原土壤碳、氮含量的空间分异规律,探究草原环境气候因子变化趋势及其对土壤碳、氮动态的驱动关系。结果表明:(1)锡林郭勒草原土壤有机碳含量平均为1.46%,表现为草甸草原>典型草原>盐生草甸>沙地典型草原>荒漠草原;土壤全氮含量平均为0.26%,表现为草甸草原>典型草原>沙地典型草原>荒漠草原>盐生草甸;(2)不同类型草原土壤有机碳含量均呈现出随着土壤深度增加而降低的变化趋势,但土壤全氮有明显的垂直空间异质性,草甸草原及盐生草甸土壤全氮含量随土层加深而降低,其余类型草原均以中间层含量最高,表层及深层土壤全氮含量较低;(3)锡林郭勒草原浅层土壤有机碳含量与土壤含水率、土壤容重及土壤孔隙度呈显著相关性,土壤全氮含量与土壤pH值及土壤含水率显著正相关(;4)锡林郭勒草原土壤有机碳含量受气候因素的影响较为显著,呈明显的相关性,土壤全氮含量受气候因素影响较小。

强化增草护草用草 绘就锡林郭勒草原壮美画卷

锡林郭勒草原被誉为世界四大著名草原之一,东接大兴安岭森林带,西连乌兰察布高平原,草地类型多样,镶嵌分布着林地、湿地、沙地等生态系统,是锡林郭勒盟自然生态系统的根基,也是内蒙古生态安全屏障的重要组成部分。锡林郭勒草原总面积25633.16万亩,占全区草原总面积的1/4。其中,典型草原15051.79万亩、草甸草原5506.01万亩、荒漠草原4547.32万亩、草原化荒漠528.04万亩,分别占草原总面积的58.72%、21.48%、17.74%、2.06%。可利用草原面积27426万亩。

退耕还草对锡林郭勒草原总初级生产力变化的影响

内蒙古草原是我国重要的生态保护屏障,部分区域是农牧交错带的重要组成部分。锡林郭勒草原位于内蒙古东中部,属典型温性草原,深入开展退耕还草对其植被总初级生产力(GPP)的影响、探究相关环境因子,对深入了解退耕还草过程中区域植被生长状况变化和生物固碳潜力时空分布以及制定更加科学精准的退耕政策具有重要意义。基于遥感、气象观测和土地利用数据,采用残差分析和相关性分析方法,系统研究了2010—2015年间锡林郭勒草原退耕还草区域的植被GPP变化特征,并探讨了不同环境因子对GPP变化量的影响,揭示了退耕还草活动造成的GPP变化特征及其受环境因子影响的作用机制。结果发现:(1)锡林郭勒盟退耕还草区域5年内GPP平均变化量为0.47 g C/m^(2),其中GPP增加面积占退耕还草总面积的67.2%,退耕还草初期GPP变化不显著;(2)退耕还草区域内,土壤含水量和土壤有机碳与GPP变化量显著负相关,而气温、降水、高程和坡度均与GPP变化量显著正相关;(3)坡度和土壤含水量与GPP变化量的相关程度最强,对退耕还草后GPP变化的影响程度较高。

锡林郭勒草原近60年降水变化特征分析

利用锡林郭勒草原13个国家一般气象站1961-2021年降水资料,运用线性趋势、降水距平、滑动平均法和克里金插值等方法,分析了锡林郭勒草原降水时空分布特征。结果表明:近60年来锡林郭勒草原降水量长期变化呈上升的趋势;四季降水量分布与多年平均降水量分布一致,其中夏季降水量占比43.02%,起到主要的控制作用。

锡林郭勒草原生态恢复工程效果的评价

针对锡林郭勒草原的严重退化,近年来启动了草原生态恢复工程,但工程实施的效果由于范围广、时间短而很难予评价。利用锡林郭勒草原地区1999～2004年的SPOT-VGT10天最大值合成NDVI时间序列数据,在求得各年NDVI年最大值(NDVImax)的基础上,通过搜寻各像元邻域内NDVImax的最大值以及与之相应的气候因子,建立起了像元尺度上的气候—植被生长基准响应模型,并以此为依据运用相对残差趋势法识别出了处于恢复阶段的草原区域。最后,将遥感监测结果与羊单位统计资料进行对比分析,结果发现,在县级行政区域尺度上的平均恢复趋势与基于羊单位和NPP构建的放牧压力趋势具有较好的反比例关系,初步证明了该方法在时间序列较短情况下的有效性。

锡林郭勒草原植被覆盖度时空动态与影响因素分析

以MODIS地表辐射率数据对内蒙古自治区锡林郭勒草地进行研究,分析了2001—2013年生长季(4—10月份)草甸草原、典型草原、沙地草原和荒漠草原4种草地类型植被覆盖度(fv)的时空变化特征,用变异系数(C_v)衡量各类草原f_v的变化程度,并结合气象和放牧数据分析气候变化和人类活动(放牧)对草地f_v的影响。结果表明,在不同年份各类型草原f_v均表现为由东向西递减的规律,同类型草原年际间fv呈不显著波动变化。研究区多年f_v的Cv结果表明有78.66%地区属脆弱和很脆弱水平,其中典型草原和沙地草原属脆弱级别,而荒漠草原属很脆弱级别,只有草甸草原属稳定级别。降水量对f_v的影响较大,呈显著正相关关系;而温度对fv的影响较小,呈不显著负相关关系;牲畜养殖数量对f_v影响较大,锡林郭勒盟草原的适宜综合牲畜养殖数量为39只/km^2(以标准羊计)。

基于CVM方法分析牧民对禁牧政策的受偿意愿——以锡林郭勒草原为例

确定居民对生态措施实施的受偿意愿,对目前迫切需要的生态补偿政策制定以及生态恢复和保护的有效性具有重要的现实意义。选用锡林郭勒草原为案例区域,通过入户调查及在那达慕大会集中调查相结合的方式,调查锡林郭勒草原地区牧民对禁牧措施的态度和受偿意愿。分析结果显示:53%的牧民愿意参加禁牧,而不愿意参加禁牧主要是由于补偿标准不合理引起的。计量经济学模型分析表明,牧民对禁牧的支持态度与牧民的收入和草地面积呈正相关,与养羊数量呈负相关。牧民的受偿意愿由牧民养羊数量、受教育年限、草地现状以及对禁牧政策的支持程度决定。根据意愿调查法初步估算锡林郭勒草原地区禁牧措施实施后牧民的补偿意愿,牧民家庭对禁牧政策的平均受偿意愿为每年每户2.7717万元,人均受偿意愿为8399元,平均每1hm2草地受偿意愿为85.95元。

锡林郭勒草原1983～1999年NDVI逐旬变化量与气象因子的相关分析

陆地生态系统对气候变化的响应关系一直是全球变化研究的热点。大量研究表明表征植被生长状况的遥感植被指数———NDVI与温度、降水的相关性非常高。但这些研究都忽略了NDVI数据本身的累积性,而这一点对研究较短时间尺度上植被生长与气候因子间的关系尤为重要。因此,本文提出应以NDVI的变化量序列取代一般研究中使用的NDVI时间序列数据。基于该论点,该文采用1983～1999年NOAA/AVHRR的NDVI逐旬变化量数据序列对锡林郭勒盟草原的草原植被生长与气象因子的相互关系进行了研究。研究结果表明:1)NDVI变化量与气象因子之间的相关性最高的时间段为植被生长过程中NDVI增长阶段部分,这一时期草原植被的生长对气候反映最为敏感,在衰败阶段,其相关性比较弱;2)在典型草原,温度和降水与NDVI变化量的相关性随其主要植被类型的不同而不同,在以羊草(Leymuschinensis)为主的典型草原,温度比降水的影响作用高;而在以克氏针茅(Stipakrylovii)为主的典型草原,降水的影响高于温度;在大针茅(Stipagrandis)为主的草原,两者与NDVI变化量的相关性相差不大。而在荒漠草原,降水是最主要的影响因子,同期的温度作用并不显著;3)无论是典型草原还是荒漠草原,该地区草原植被的生长对同期的降水反应最为敏感,而非前期。而在荒漠草原以及以旱生性较强的克氏针茅为主的典型草原,温度对NDVI变化量会有较明显的时滞效应;4)在温度升高、降水基本不变的情况下,典型草原和荒漠草原NDVI变化量对温度的响应能力都有所提高,降水的响应能力则变化不大。

锡林郭勒草原荒漠化状况及原因分析

锡林郭勒草原的生态状况对我国北方大区域生态环境具有重要影响。野外调查与遥感数据分析表明,锡林郭勒草原退化现象十分严重,退化草原面积近64%,导致草地质量严重下降。由于自然条件与人为利用程度的差别,在不同的地理区域,草原退化程度也存在显著差异。研究表明,受植物生长发育节律的影响,在生长季初期(5月前半个月),植物群落的生产能力较低,是年内草原容易发生退化现象的"临界期",再加上牧草供应量存在年际波动而载畜量缺乏及时调整、超载过牧等都是造成草原退化的原因。

AVHRR草地分类的潜力和局限:以锡林郭勒草原为例

AVHRR-NDVI已广泛应用于宏观土地覆盖研究,但在区域研究中应用比较少。论文根据1999年锡林郭勒草原4种草地NDVI的动态过程,结合对应AVHRR提供的额外信息,对4种草地进行了分类。首先,根据全年NDVI低平的特点检测出荒漠;第二,使用6月Ch3>3180和Ch5>3100区分出沙地草地;第三,使用8月Ch2>200或6～8月NDVI6～8月>1.2检测出长势良好的草甸。与基于TM的草地图比较,AVHRR的分类结果失去了许多细节,但对土地覆盖长期变化研究仍有价值,特别是对沙漠化过程的监测。需要进一步的研究才能确定AVHRR在区分长势差的草甸和典型草原方面的潜力或局限。

锡林郭勒草原区气候干旱化的时空变化规律

气候干湿变化是影响草原区植被与环境状况的重要因素.应用1981-2007年锡林郭勒盟的年平均气温和年降水量数据,计算出De Martonne干燥度指数Idm的栅格空间数据,把干燥度作为衡量区域气候干湿状况的综合指标,对锡林郭勒盟1981-2007年的气候状况进行了分析,同时分析了气候干燥度等值线的空间位移与动态变化规律.研究结果表明:(1)锡林郭勒盟的干燥度指数呈现自西向东逐渐递增的空间变化规律,1981-2007年间干燥度值总体上呈现波动中下降的趋势;(2)锡林郭勒盟27年干燥度平均值的空间变率存在显著的区域差异,在116°E以西地区,干燥度值随经度东移缓慢提高,而在117°30′E以东地区,则迅速提高;(3)20世纪的80、90年代,锡林郭勒盟的干燥度平均值接近,且与27年总体变化规律基本相同;进入21世纪以后,气候干旱化程度显著提高,相同干燥度区间的位置明显东移.

锡林郭勒草原土壤含水量遥感反演模型及干旱监测

土壤含水量是农牧业干旱监测系统的重要因子,对草原植被的生长及其与环境的相互作用具有重要意义。利用MODIS MOD16A2蒸散发(evapotranspiration,ET)月产品数据及测墒站实测土壤含水量,通过相关分析和回归分析等方法,建立了基于蒸散发亏缺指数(evapotranspiration deficit index,ETDI)的土壤体积含水量(soil volumetric moisture,SVM)反演模型SVM=-48.851×ETDI+54.669,该模型的均方根误差为3.27%,达到了区域土壤含水量快速反演的应用水平。基于国家标准确定该模型的干旱等级阈值,分析近15年(2000-2014年)锡林郭勒草原的干旱动态特征,结果表明,草甸草原的土壤含水量在14%上下波动,基本为无旱,只有2007和2009年发生轻旱;典型草原、沙地植被和总体的土壤含水量在11%上下波动,基本为轻旱,只有2007和2009年发生中旱;荒漠草原的土壤含水量在8%上下波动,基本为重旱等级,只有2002、2003和2012年为中旱。近15年锡林郭勒草原平均约66%的面积存在不同程度的干旱,无旱和重旱面积呈增加趋势,轻旱和中旱面积呈减少趋势,但变化均不显著(P>0.05)。

锡林郭勒草原生态环境劣化原因诊断及治理对策

描述了锡林郭勒典型草原区的自然环境特征、社会经济情况和生态环境退化现状.从系统物流平衡、环境气候变化,以及人类活动对草地生态系统的影响等方面探讨了该地区生态环境劣变的原因.分析结果表明,放牧畜牧业是该地区的主要土地利用形式,家畜是生态系统中植被的主要控制者,系统内物流(以N为例)的出入失调和季节性的草-畜供求失衡是引起草地生态系统迅速退化的主要因素.而其它因素(如气候变化、垦荒、挖药材等)对系统的劣变起了推波助澜的作用.增加向系统内的物质投入,调整四季放牧的自然畜牧业生产方式,积极引种入牧,缓解草地春季敏感期放牧压力等,是治理和维护该地区草地生态系统健康的有效措施.

锡林郭勒草原退化的经济损失估算及启示

锡林郭勒草原是我国华北地区最大的绿色屏障,以天然牧场为基础的草原畜牧业是当地的主体经济,但是目前锡林郭勒草原退化沙化严重,成为主要的风沙源。对草原退化造成的经济损失进行估算,有助于促进政府和有关部门在制定政策时将生态环境的基础性作用考虑其中。根据草原生态功能的特点和资料的可靠性,选择典型指标,对锡林郭勒草原退化的经济损失进行估算。结果表明,2002年锡林郭勒草原退化的直接经济损失为11.09×108元,间接经济损失为12.24×108元,总经济损失为23.33×108元,与2002年第一产业国民生产总值相当;退化草原的恢复费用需要18.11×108元,占2002年GDP的22.1%,而目前草场恢复的资金远远低于理论数值,草原恢复速度低于退化速度。

内蒙古草原退化状况及驱动因素对比分析——以锡林郭勒草原与呼伦贝尔草原为研究区域

利用1980年以来的遥感数据、气象数据和牲畜头数数据,采用图形代数和统计分析方法,对比研究了锡林郭勒和呼伦贝尔两大草原退化状况及其驱动因素。研究结果表明,锡林郭勒草原目前已经发生了整体性的全面退化,中重度退化草原面积超过40%,呼伦贝尔草原退化面积为54.36%,以轻度退化类型为主;草原退化主要受气候旱化和放牧活动的影响,草原植被覆盖度的降低与降雨量减少及干旱程度提高之间存在高度一致的对应关系;而锡林郭勒草原退化程度显著高于呼伦贝尔草原,这与其自上世纪80年代以来一直处于高强度放牧利用密切相关。

近三十年来锡林郭勒草原植被NDVI指数动态分析

利用线性倾向法和转移矩阵对过去三十年锡林郭勒草原植被NDVI指数的变化趋势进行分析的结果表明：1990~1999年是三十年中草原退化最为严重的时期,低指数区域（荒漠草原区）草原植被指数趋于提高,而部分高指数区域（植被指数最好的区域）却表现为降低趋势;2000年后锡林郭勒草原整体植被指数好转,载畜量的降低对草原植被恢复起到了积极作用,而降水量的变化对草原植被的影响程度在不同区域表现不一致。

积雪厚度对锡林郭勒草原牧草返青的影响

在内蒙古锡林浩特市南50km的灰腾梁地区,通过实地定位观测的方法,研究积雪厚度对牧草返青的影响。结果表明,一定厚度的积雪有利于牧草的返青及生长,积雪过厚会造成牧草返青时间略晚,但并不影响牧草的总体长势。不同厚度的积雪区内牧草返青率差异较小,生长速度都呈由慢到快的趋势,总生物量在返青期都是不断增加的。在积雪较厚的区域(如40cm和50cm积雪区),牧草在返青初期高度及生长速度和地上部生物量增长速度比10cm、20cm和30cm积雪区慢,在返青中期明显加快,并在观测期末和其它样地达到同一水平。

基于MOD16的锡林郭勒草原14年蒸散发时空分布特征

基于MODIS全球陆地蒸散发产品（MOD16）,对锡林郭勒草原近14年蒸散发的年际和年内时空变化规律进行分析,同时探究不同类型草原蒸散发的变化特征。结果表明：（1）2000-2013年研究区蒸散发有波动中缓慢上升的趋势,在175.2-234.5mm间波动,多年年均值达204mm。月蒸散量高值集中在水分充足、气温较高、植被生长旺盛的6-8月份,在7月份达到最大值。（2）锡林郭勒草原多年平均蒸散发的空间格局由东北向西南逐渐减少,植被覆盖度高的区域蒸散量大,近14年来蒸散发的变化有增加趋势的面积大于呈减少趋势的面积,其中呈显著增加的像元主要位于东乌珠穆沁旗北部;减少的地区主要分布在二连浩特、苏尼特右旗及苏尼特左旗西部等。（3）不同草原类型蒸散发量由草甸草原向草原化荒漠、典型草原和荒漠草原逐渐减少。（4）在年际尺度上,在锡林郭勒地区降水是影响蒸散量的更为重要的因素。

锡林郭勒草原生态需水初步研究

锡林郭勒草原位于我国正北方 ,生态地位十分重要。目前 ,草原沙化 -退化严重 ,治理任务艰巨。干旱半干旱草原 ,土壤水分状况是制约天然草地牧草生长发育和产量形成的主要生态因子。草原生态耗水即草原为维持植物群落已经形成的景观功能和生产力不发生退化的最低水分消耗阈值。锡林郭勒草原因超载过牧严重 ,生态耗水包括天然牧草群落的水分消耗量和饲草料地灌溉用水量已严重不足。因此 ,采取必要技术措施维护草原生态的稳定 ,已成为锡林郭勒草原当务之急。