不同降水梯度下草地生态系统地表能量交换

通过对不同降水梯度下的蒙古中部针茅草原(KBU)、内蒙古羊草草原(NM)、海北高寒灌丛草甸(HB)和当雄高寒草甸草原(DX)4个草地生态系统的能量通量连续4-5 a的测定,分析了影响青藏高原和蒙古高原草地生态系统生长季中地表能量交换的主要因素。研究表明:相对于KBU、NM和DX,HB高寒灌丛草甸NDVI(0.58)和土壤含水量(28.3%)最大,因而地表短波反射率(αk)最低(0.12),从而获得了最大的净辐射(Rn)。KBU、NM和DX 3个草地生态系统生长季中αk随着植被的生长而降低,在生长季末期,随着植被的凋落而增加;HB的αk季节变化趋势与其它生态系统相反。从蒙古高原(KBU和NM)到青藏高原(HB和DX),随着降水量的增加,波文比(β)逐渐减小(2.25-0.53),即生态系统与大气的能量交换从显热(H)占主导转变为潜热(LE)占主导。植被状况对草地生态系统与大气之间能量交换的季节动态有重要的调控作用,在NDVI较低的时候,4个生态系统H/Rn都大于LE/Rn,LE/Rn随着NDVI的增加而增加,而H/Rn呈现出与LE/Rn相反的季节变化趋势。

乌兰巴托-锡林浩特样带草地植被特征与水热因子的关系

2012年夏季,研究人员对蒙古高原长约1100km的乌兰巴托—锡林浩特草地样带开展考察,获取了46个样地的物种数量、地上生物量等数据;基于全球GHCN(全球历史气象网络)数据集,提取了样带夏季(6—8月)月均温度和降水总量;继而根据自然地理和行政区边界,将草地样带大致分成北部(蒙古国乌兰巴托—蒙古国艾日格)、中部(蒙古国艾日格—中国苏尼特左旗)和南部(中国苏尼特左旗—中国锡林浩特),开展了分析。研究表明:(1)样带夏季平均温度的空间分布形态呈现明显的倒"U"型分布,南北两端温度较低,中部温度较高;夏季降水量在空间上的分布形态则与之相反,呈现南北两端降水量较高,中部降水量较低的正"U"型分布;(2)样带上植物物种数量、地上生物量的空间分布形态均呈现正"U"型分布,即在生态景观类型为典型温性草原的样带南部和北部地区,其生物多样性、地上生物量明显好于呈现为温性荒漠草原、温性荒漠景观的样带中部地区。(3)相关分析体现了大尺度(高原样带尺度)上植被特征与水热环境因子间的关系:植物物种数量、地上生物量与夏季月均温度均呈现负相关,而与夏季降水总量则呈现正相关关系。(4)偏相关分析反映了局地小尺度上植被特征与水热环境因子间的关系:温度和降水要素对于植物物种数量、地上生物量均呈现正相关。

灰色关联度法在蒙古高原北部草原土壤质量评价中的应用

在对蒙古高原北部草原生态环境进行调查的基础上,对草原土壤的理化性质和营养成分进行系统测试,选择有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、速效磷、速效钾和pH值作为评价指标,应用灰色关联度法对草原土壤质量进行综合评价.总体而言,蒙古高原北部草地属于三等(中)和四等(差)土壤,一等(优)和二等(良)及五等(劣)土壤相对较少或没有.

蒙古高原草原土壤微生物量碳氮特征

沿着水分梯度采集了蒙古高原不同草原类型表层土壤样品 1 44个 ,分析了土壤微生物量C、N含量及其与年平均温度和降雨量的关系。结果表明 :蒙古高原草原土壤微生物量C、N与土壤有机C、全N、降雨量、温度均表现出了很好的相关性。微生物量C变化在5 1 7～ 797mgkg- 1之间 ,微生物量N变化在 1 1 0～ 1 1 8 6mgkg- 1之间。微生物量C∶N比变化在 5～ 9之间。土壤微生物量碳 (Cmic)占土壤有机碳 (Corg)的比例 (Cmic Corg)变化在 1 1 5 %～ 4 1 %之间 ,Cmic Corg与土壤有机C、全N、降雨量均成显著的负相关。土壤呼吸表现为草甸草原土壤 >典型草原 >荒漠草原 ,土壤呼吸与降雨量显著正相关 ,与温度显著负相关。呼吸熵 (QCO2 )与降雨量成二次抛物线关系。放牧对微生物量的影响与不同草原类型和放牧率有关。

加强中蒙草原科技合作是发展中蒙全面战略伙伴关系的有效推进器

分析了加强中蒙草原科技合作在建立地缘关系以及科学、技术、文化、文明发展方面的重要意义,提出了未来中蒙草原科技合作的战略布局和草原科技合作实施建议。中蒙两国应该在以下四个方面加强草原科技合作:(1)充分挖掘和利用中蒙草原天然实验室的优势,开展草原资源、生态、灾害防控、畜牧业发展等研究;(2)推进民间交流与合作,推广面向牧区牧户生产和生活实际问题的现代科学技术,推动畜牧业生产方式转变,促进畜牧业向现代化发展;(3)开展矿区开发生态保护研究和生态重建和恢复实践;(4)提出草原绿色文明之路科技计划,赋予古老的草原丝绸之路以崭新的生态内涵。建议加大草原科技合作投入,依托我国和蒙古国已有的草原科技合作基础,推进建立科研院校及企业的合作联盟。

近56a蒙古高原草原地上净初级生产力变化

草原生产力及其对气候变化的响应是全球变化研究的热点。利用ArcGIS插值技术,将蒙古高原32个气象站点数据插值成1°×1°的格点数据,然后利用CENTURY模型模拟了蒙古高原1961-2016年草原地上净初级生产力(ANPP)时空分布特征。结果表明:(1) CENTURY模型模拟的蒙古高原草原ANPP时空分布能够很好地反映该区域草原生产力的变化,草原ANPP分布由北向南,由东向西逐渐减少。(2)草甸草原和典型草原单产均呈波动下降趋势,草甸草原下降速率较大,荒漠草原单产呈波动上升趋势,草原总产以典型草原最大,荒漠草原面积虽然最大,但总产最低。(3)降水对草原生产力起主导作用,湿期会有荒漠草原→典型草原→草甸草原的转化,而干期的转化过程正好相反。从暖湿期→冷干期转换时,蒙古草原总产下降幅度最大,相反,则增产幅度最大。

蒙古高原草原之路沿线地区绿色发展评价

蒙古高原草原之路是国际重要交通运输通道与旅游线路,其沿线地区的绿色发展可以为绿色“一带一路”建设及中蒙绿色发展合作提供有益借鉴。基于绿色发展理论,本研究构建包括生态环境质量、绿色经济、资源节约利用、生态社会发展和绿色城市建设5个子系统的绿色发展水平评价指标体系,运用综合评价模型对蒙古高原草原之路沿线地区10个盟市(省)的2010—2019年期间绿色发展水平进行量化评价。结果表明:(1)研究期末,区域绿色发展水平呈“南北高、中间低”的空间特征,南部的中国内蒙古自治区4个盟市和北部蒙古国色楞格省、乌兰巴托市绿色发展水平较高,中部中蒙接壤的蒙古国东戈壁省、戈壁苏木贝尔省、中央省及达尔汗乌勒省较低。(2)中国内蒙古自治区4盟市和蒙古国首都乌兰巴托市绿色发展水平呈逐年上升趋势,蒙古国戈壁苏木贝尔省近年来有所下降,蒙古国其他4省呈极缓上升状态。(3)按绿色发展水平将评价单元大致划分为领先型、追赶型和缓慢型3类,造成类型差异的主要原因为资源环境条件、对外开放程度与政策体系等。据此建议结合不同类型区明确发展重点,大力推动绿色旅游,优化城镇体系布局,全面深化国际合作,共同推动区域绿色发展进程。

3种MODIS火烧迹地产品监测误差及评价——以蒙古高原东部草原火为例

火烧迹地是全球变化和碳循环等研究所需的主要参量之一,准确监测火烧迹地对于提高火险预警及风险评估的准确性具有重要意义。研究基于3种MODIS产品数据,对2001~2016年蒙古高原东部火烧迹地面积进行了年际变化趋势分析,并以2013~2015年全球30 m分辨率火烧迹地产品为参考数据集,对3种MODIS火烧迹地产品监测精度进行验证与评估。结果发现:(1)MCD45A1、MCD64A1、FireCCI51产品在2015年监测到的场次依次为327、160、71,共同监测到的仅40场;监测面积依次为:27082.46 km^(2)、17227.62 km^(2)、19526.47 km^(2),3种产品累加监测面积为37373.82 km^(2),但其交叉面积仅6896.99 km^(2)。(2)与全球30 m分辨率火烧迹地产品对比分析发现,3种产品复合精度F1得分最高为0.96,最低只有0.03,监测率参差不齐。(3)在2013~2015的3年尺度上,3种产品平均复合精度为0.70、0.62、0.60,即MCD45A1>FireCCI51>MCD64A1。在多年(2001~2016)尺度上,3种产品监测率为61%、59%、50%,即MCD64A1>MCD45A1>FireCCI51。

蒙古高原乌兰巴托-丰镇草地样带植被与土壤属性的空间分布

荒漠化是全球性的一个环境问题。植被与土壤是土地荒漠化研究的主体,综合分析植被与土壤特征及其空间分布,对于研究干旱区、半干旱区荒漠化发生、发展过程具有重要的理论和现实意义。基于2013年8月蒙古高原乌兰巴托-丰镇草地样带植被与土壤调查数据,对其空间分布特征进行了分析,结果表明:蒙古高原乌兰巴托-丰镇草地样带上,植被覆盖度、植物种类数量、土壤有机质、土壤速效钾、土壤砂粒百分比具有相似的空间分布规律,呈现南北高,中间低的空间分布形态;土壤相对干旱、土壤盐渍化程度轻,蒙古国境内土壤以中性为主,中国内蒙古境内土壤以碱性为主;蒙古国境内的草地样方出现灌丛的现象比中国内蒙古境内多,从一个侧面反映了蒙古国草地退化相对严重;蒙古国境内土壤全氮极贫乏、中国内蒙古境内土壤全氮相对丰富。从一个侧面反映了中国内蒙古境内相对发达的农业开发和人类活动影响。研究成果可为区域植被恢复和荒漠化防治提供科学依据和资料支撑。

基于供给—消耗关系的蒙古高原草地承载力时空变化分析

在全球气候变化与人类活动加剧的双重影响下,蒙古高原草地放牧超载与草地退化问题不断凸显。如何从畜牧业生产对草地利用强度角度揭示草地生态系统的人地关系,对草地资源可持续利用对策研究至关重要。基于生态系统供给与消耗平衡关系,利用卫星遥感数据与畜牧业统计数据,分析蒙古高原草地生态系统的生态承载状态,研究不同政策背景和资源禀赋条件下草地生态系统承载压力的区域差异特征。研究结果表明:(1)内蒙古自治区和蒙古国两地不同的政策和习俗深刻影响了牧民对草地的利用方式,使得两地畜牧业生产结构产生显著差异,内蒙古自治区牲畜类型组成区域差异性大、总量相对平稳,而蒙古国牲畜数量增加显著、牲畜类型组成区域分布更为均匀。(2)内蒙古自治区和蒙古国草地消耗量均呈现出明显的上升趋势,蒙古高原草地资源消耗总量在2014年超出了供给量,其中内蒙古自治区草地资源消耗量在2005年超出了供给量,而近年来蒙古国的草地资源消耗量也逐渐逼近供给量。(3)2000-2016年间,蒙古高原草地承载压力不断增大,整体从盈余状态变为临界超载状态,持续严重超载地区主要出现在荒漠草原地区,并逐渐向典型草原及农牧交错区推进;蒙古国自2003年起富富有余状态区逐步减少且严重超载区逐步增多,内蒙古自治区则受生态保护政策的影响呈波动性变化。通过定量分析内蒙古自治区和蒙古国草地承载状况的时空差异性,所揭示出的不同社会经济背景下畜牧业生产结构与强度的变化规律可为草地资源管理提供科学依据。

蒙古高原草地利用特征及其国别差异

内蒙古草原是蒙古高原草原带的南部组成部分,是我国北方重要的生态屏障,草原生态修复任务重、压力大。本文以蒙古高原典型草原乌珠穆沁—温都尔汗样带为例,以1988—2016年5期TM数据为信息源,获取2016年样带草地利用信息基础上,按国别和年限对样带草地利用特征进行分析,揭示草地主要干扰因素,探寻有效的修复途径和可借鉴的国际经验。研究发现:①草地面积占样带95.05%,均匀覆盖于整个样带;其他用地类型占比均不大,但分布相对集中,其中耕地集中于样带西北部蒙古国段,工矿用地、沙地、盐碱地集中于样带东南部内蒙古段。②1988—2016年样带耕地面积减幅最大,为35.71%,集中位于蒙古国段;草地、水域面积逐年减少,在中国境内、境外变化趋势相同,但内蒙古段草地减幅大于蒙古国段且多转为未利用地;工矿用地面积增幅最大,为初期的近367倍,集中分布于内蒙古段;盐碱地、沙地面积逐年增加,在中国境内、境外的变化幅度相当。③草地是高原主要土地利用类型,放牧是草地主要利用方式,开矿是除放牧以外中国草地的主要干扰因子,蒙古国则为垦殖,内蒙古的草地干扰远大于蒙古国。草地退化与干旱化是蒙古高原面临的主要生态环境问题,在中国境内尤为突出。

蒙古高原草原火行为的时空格局与影响因子

采用GIS空间分析方法和L3JRC遥感卫星数据,研究了2000—2007年间蒙古高原草原火行为的时空分布规律,比较了中国内蒙古自治区和蒙古人民共和国草原火行为的差异,分析了植被、气候与人文因素等对草原火行为的影响.结果表明:不同植被类型间的过火率存在极显著差异(P<0.001),为草甸草原>典型草原>荒漠草原,蒙古人民共和国草原过火率显著高于中国内蒙古自治区(P<0.001),过火频次的分布格局与过火迹地相一致.草原火行为存在明显的年际变化特征,草甸草原(r2=-0.54,P<0.05)和典型草原(r2=-0.61,P<0.05)的年过火率与年降雨量呈负相关关系;草原火集中在降水较少、风速较大的春、秋两季.中国内蒙古自治区的人口密度和载畜密度远高于蒙古人民共和国,而过火率则相反,表明人文因素,尤其是过度放牧是导致中国内蒙古自治区和蒙古人民共和国火行为差异的主要原因.