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植被生长季是长期适应环境季节性变化而形成的生长发育节律,是陆面过程模型以及植被生产力模型的重要参数,对生长季的研究不仅有助于增进植被对气候变化响应的理解,而且对于提高气候-植被之间物质与能量交换的模拟精度、准确地评估植被生产力与碳收支具有重要意义。藏北地区位于青藏高原“世界第三极”腹地,高寒草地生长季对气候变化的扰动极为敏感,研究植被生长季变化及其驱动机制对于其生态安全的维护具有重要意义。 本文以藏北高寒草地为研究对象,以MODIS NDVI影像数据及气象站点数据为主要数据源,通过Timesat及CASA模型模拟,地面数据验证等综合研究手段,获取了01-13年生长季及NPP的时间序列数据,解析了2001-2013年藏北高寒草地不同类、组、型生长季开始时间、结束时间及生长季长度的时空格局与演变趋势;探讨了生长季变化与生态功能的关系,阐明了不同草地类型生长季对气温、降水变化的响应方式;初步揭示了在高寒特殊环境中生长季变化的驱动机制,并进一步预测了未来气候情景下高寒草地生长季的可能变化。论文研究工作的主要结论如下: (1)藏北地区温度自南向北逐渐降低,呈带状分布,年均温度-3℃,整体以0.549℃/10a(p=0.063)的速度增加。年降水空间分布从西北到东南呈增加趋势,平均年降水量285 mm,降水增幅16.50mm/10a(p=0.063)。总体上藏北地区北部、西部是暖湿化倾向,南部及东南部暖干化倾向。NDVI与该地区的水热条件和植被类型的地带性分异规律是一致的,自东南至西北递减。近十几年来,12.37%的面积是显著增加,分布在西部及北部人类活动较少区域;6.41%的面积是显著减少,分布在那曲、班戈、革吉、改则等部分区域。总体上NDVI是增加趋势。 (2)藏北高寒草地总体上生长季开始时间提前1 days/10a,生长季结束时间提前2.4 days/10a,生长季长度缩短1.4 days/10a。生长季长度缩短是生长季结束时间提前引起。不同类型的高寒草地生长季变化不同,近十几年来,高寒草甸草原生长季开始时间推后,为0.9 days/10a,其他类型提前;高寒草原生长季结束时间是推后,为0.2days/10a,其他类型提前;高寒草原生长季长度延长,为0.9days/10a,其他类型缩短。 (3)高寒草地类、型、组生长季差异显著,高寒草甸草原、高寒草原和高寒荒漠草原中半灌木组的生长季开始时间较早,生长季结束时间最晚,生长季长度最长;相比较矮禾草组,小莎草组开始时间较早。高寒草甸小莎草组中矮生嵩草、高寒草甸草原矮禾草组中微药羊茅波伐早熟禾和高寒草原中羊茅状早熟禾生长季开始时间最早,结束时间最晚,高寒荒漠中垫状驼绒藜生长季结束时间较早,生长季长度较短。不同类、型、组高寒草地生长季变化的差异既反映高寒植物生物学特性,也受生境条件影响。 (4)藏北高寒草地总体生长季开始时间与5月份温度正相关,生长季结束时间与9月温度正相关,9月温度的降低引起生长季结束时间的提前。高寒草甸生长季开始时间影响因子比较复杂,半干旱、干旱地区草地与夏季和生长季开始时间前累积降水显著负相关,降水越多,生长季开始时间越提前;高寒草甸、高寒草甸草原生长季结束时间与9月及秋季温度显著正相关,高寒荒漠草原和高寒荒漠与9月温度正相关,高寒草原与9月温度和降水正相关。 (5)在RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5未来气候变化情景下,2050年藏北高寒草地生长季开始时间分别为第139、138、137天,结束时间分别为第271、272、275天,与2001-2013年均值相比,生长季长度分别是延长7天、9天和13天。未来气候变化情景下,藏北地区生长季开始时间提前。生长季结束时间,高寒草原及高寒荒漠草原提前的;高寒草甸推后,随着温度升高推后幅度变大。在高寒环境中,未来温度升高有利于湿润地区草地的生长。