【摘 要】
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植被在为生态系统提供有机物质、调节碳循环及促进能量交换等方面发挥着不可或缺的作用。祁连山区是我国西北地区关键的生态安全屏障和水源产流地,其生态环境变化深刻影响着当地乃至中国西部的生态安全建设。近年来,祁连山区植被在气候变化和人类活动的共同作用下变化明显。尤其是在高、冷、干环境下的草甸生态系统敏感性较高,更易受到外部环境变化的干扰,从而对整个高原生态系统的稳定性产生影响。然而,当前研究很少系统分析植
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植被在为生态系统提供有机物质、调节碳循环及促进能量交换等方面发挥着不可或缺的作用。祁连山区是我国西北地区关键的生态安全屏障和水源产流地,其生态环境变化深刻影响着当地乃至中国西部的生态安全建设。近年来,祁连山区植被在气候变化和人类活动的共同作用下变化明显。尤其是在高、冷、干环境下的草甸生态系统敏感性较高,更易受到外部环境变化的干扰,从而对整个高原生态系统的稳定性产生影响。然而,当前研究很少系统分析植被动态对气候响应的时间滞后和累积效应,特别在干旱、半干旱的山区。因此,了解祁连山区植被动态及其对气候变化的响应对于揭示其生态系统行为机制具有重要意义。本研究以典型山地——祁连山区为例,探究其生长季归一化植被指数(NDVI)的时空动态及其随地形(海拔、坡度、坡向)的分布情况,分析NDVI对气候因子(降水、温度)响应的时间滞后与累积效应,在已确定的气候因子时间效应组合基础上进行多元线性回归模型预测,并利用偏相关分析法识别并量化影响植被生长的气候主控因子及其响应程度,最终根据祁连山区植被生长存在的问题提出可持续发展建议与对策。结果表明,在植被时空动态方面,祁连山区多年生长季NDVI总体呈西北低东南高、由西部到东部逐渐增加的态势,2000-2019年间,祁连山区生长季NDVI总体呈上升趋势。由于气候的暖湿化,NDVI自2014年起增加趋势尤为明显。祁连山区植被总体呈显著绿化趋势,植被改善面积约占总面积的92%,西北部植被恢复更为明显,部分退化斑块集中于草甸植被中。在地形分布方面,祁连山区NDVI随海拔/坡度的增加呈先增加后降低的态势,低海拔地区(DEM<3000 m)的NDVI增速大于高海拔地区(DEM>4000 m);由于土壤养分含量与湿度的不同,祁连山区阴坡(东北、东、北、东南)处的NDVI普遍高于阳坡(南、西南、西、西北)。在植被动态对气候变化的响应方面,祁连山区植被生长受早期气候条件的影响较大,并且植被对气候响应的时间效应随植被类型和气候因子的变化而有所不同。降水的累积效应对植被趋势作用显著,尤其是对处于较干旱环境中的荒漠植被和草原影响较大。温度的累积有助于祁连山区植被生长期间所需的能量储存,从而在相对寒冷的生态系统中支持自身的生长,因此,温度的滞后和累积效应共同作用于植被生长。相比于不考虑时间效应,考虑最佳时间效应时气候因子对植被变化的解释度提高了18.5%,说明考虑时间效应对理解气候-植被响应机制有着重要作用。此外,在考虑最佳时间效应的情况下,温度相比于降水对植被的影响更为显著,降水对NDVI的抑制作用主要体现在高海拔地区的草甸植被上。这些结果表明,现有的气候模型在研究植被-气候相互作用时,考虑气候对植被生长的非均匀时间滞后和累积效应对于准确监测环境变化下的植被动态具有重要意义。部分草场载畜能力下降、涵养水源植被减少、植被生长易受地形条件限制是祁连山区植被生态面临的主要问题。建议草地保护以实现草畜平衡为目标,采取翻耕补播、生物侵害防治等措施;林地保护过程中应因地制宜,推进落实生态补偿措施,并且向公众积极宣传林地保护意识;在管理植被尤其是高寒草甸时,应考虑植被保护策略的实施周期,并根据地形和植被特性的不同进行区块化管理。
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