【摘 要】
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植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）是指绿色植物通过光合作用所固定的有机质总量与维持自养呼吸所消耗的差值,是评价全球或区域生态安全的重要指标。探究区域植被NPP的时空分布及影响机制,对评价区域生物多样性的维护功能具有重要的现实意义。同时,生物多样性维护功能的重要性评价也是生态保护红线划定依据的重要组成部分。玛纳斯河流域属于典型的山地-绿洲-荒漠生态系统,是新
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植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）是指绿色植物通过光合作用所固定的有机质总量与维持自养呼吸所消耗的差值,是评价全球或区域生态安全的重要指标。探究区域植被NPP的时空分布及影响机制,对评价区域生物多样性的维护功能具有重要的现实意义。同时,生物多样性维护功能的重要性评价也是生态保护红线划定依据的重要组成部分。玛纳斯河流域属于典型的山地-绿洲-荒漠生态系统,是新疆重要的农业发展基地,生态系统脆弱。探究玛纳斯河流域植被NPP的时空演变趋势,科学评价生物多样性维护功能重要性对认识区域生态环境变化和指导生物多样性保护均具有重要的理论与现实意义。研究基于2001-2020年玛纳斯河流域的MODIS遥感数据、气象站点数据、地形数据和土地利用类型数据,首先对玛纳斯河流域植被NPP进行估算,并利用野外验证与文献验证两种方式对模型精度进行评价。其次基于趋势分析法、变异系数和地理探测器等方法探究NPP的时空变化特征、变化趋势及环境驱动机制。再次,基于流域NPP、气温、降水和地形数据,构建生物多样性维护功能评价模型,定量评价流域生物多样性维护功能重要性。最后,利用物种分布模型,以流域绿洲区主要农作物棉花为研究对象,模拟、预测了棉花的适宜分布及其对未来气候变化的可能响应,并将获得的棉花适宜分布区与生物多样性维护功能重要性进行对比分析。本文主要结论如下:（1）流域NPP的时空变化:2001-2020年,流域植被NPP均值在95.58～155.82g C·m-2·a-1之间波动,呈上升趋势,年增长速率为0.067g C·m-2·a-1,植被NPP的高值主要分布于山地区低山丘陵带和绿洲区中部,低值分布于山地区南部及荒漠区;从流域土地利用类型看,绿洲区耕地NPP均值最高,在355.55～438.72g C·m-2·a-1之间,山地区低山丘陵带的林地NPP均值次之,为307.23～496.28g C·m-2·a-1,再次为草地,NPP均值为212.08～274.40g C·m-2·a-1。（2）流域NPP的环境驱动机制:地理探测器结果表明年平均降水是流域NPP空间异质性的决定性气候因子;交互探测结果表明各因子对流域植被NPP的影响呈非线性增强及双因子增强作用,年平均降水与海拔具有最强的交互作用（q=0.44）。（3）流域生物多样性维护功能重要性评价:本研究定义的一般重要区、中等重要区、重要区和极重要区的数值范围为:0-0.12、0.12-0.22、0.22-0.47和0.47-0.84。从流域生物多样性维护功能重要性分析,极重要区占流域总面积的19.85%,主要分布于山地区低山丘陵带和绿洲区中部,土地利用类型以林地、草地和耕地为主;重要区占流域总面积的19.91%,集中分布于山地区低山丘陵带北侧、绿洲区西南部和西北部,土地利用类型以草地和耕地为主;中等重要区面积占比为20.14%,在山地区山前平原和荒漠区南缘成片集中分布,以草地为主。其中,绿洲区对流域生物多样性维护功能的发挥具有重要的作用,极重要区和重要区的面积占比分别为31.28%和13.29%。从流域行政区划分析,沙湾县和玛纳斯县是流域生物多样性维护功能的重要区域,极重要区分别占流域总面积的10.87%和9.18%。从流域不同土地利用类型分析,耕地、草地和林地生物多样性维护功能重要性为耕地＞草地＞林地,面积分别占流域总面积的13.29%、32.94%和2.14%。（4）物种分布模型模拟的流域棉花的适宜性分布:基准气候下,流域棉花的高度和中度适宜分布区分别占流域总面积的9.64%和12.19%,主要分布在绿洲区北纬44°-45°,这些区域与本文评价的绿洲区生物多样性维护功能的极重要区（31.28%）和重要区（13.29%）具有较高的吻合;平均气温日较差、土壤酸碱度和太阳辐射是影响流域棉花适宜分布的关键因子;与基准气候相比,2040时段流域棉花的适宜分布区呈明显的破碎化减少和破碎化增加趋势,但总体将减少,且2040时段较基准气候面积减少1.5%,总体将向沙湾县绿洲区南部与西北部、玛纳斯县和奎屯市绿洲区南缘和克拉玛依市东北部缩减,这些区域基本为流域生物多样性维护功能的一般重要区。
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