【摘 要】
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内蒙古农牧交错带是我国北方农牧交错带的主体,处于森林、草原、荒漠等生态系统过渡区域,自然环境条件多样且变化剧烈,自然生态系统十分脆弱;另一方面,人类活动频繁且强度大,对自然生态系统特别是草地生态系统产生了极为重要的影响,区域内草地退化与草地资源减少等问题突出,成为构建我国北方生态安全屏障过程中迫切需要解决的重大问题。植被的初级生产力(Net primary productivity,NPP)是生态
【基金项目】
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内蒙古自治区自然科学基金重大项目“草原生态系统服务动态及其机制研究”(2018ZD03);
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内蒙古农牧交错带是我国北方农牧交错带的主体,处于森林、草原、荒漠等生态系统过渡区域,自然环境条件多样且变化剧烈,自然生态系统十分脆弱;另一方面,人类活动频繁且强度大,对自然生态系统特别是草地生态系统产生了极为重要的影响,区域内草地退化与草地资源减少等问题突出,成为构建我国北方生态安全屏障过程中迫切需要解决的重大问题。植被的初级生产力(Net primary productivity,NPP)是生态系统状态与生态系统服务综合反映。近年来,草地植被NPP时空动态研究受到极大关注,成为监测区域草地生态系统演变,揭示自然与人为活动驱动机制的重要依据。本论文以内蒙古农牧交错带为对象,基于土地利用、MODIS NDVI、气候因子等数据,通过分析2000—2015年间的土地利用变化,明确2000年以来研究区域续存草地(即2000—2015年间始终保持为草地的区域)空间分布;利用改进CASA模型估算续存草地NPP,采用Theil-Sen median趋势分析与MannKendall显著性检验相结合的手段,刻画2001-2017年间NPP时空动态。利用层次聚类法对研究区域47个旗县进行分组,进一步探讨了NPP的时空异质性;采用Theil-Sen median与Mann-Kendall方法,刻画2001-2017年间研究区域续存草地年降水量与年平均气温时空动态;采用相关分析方法,揭示NPP与年降水量、年平均气温相关关系的空间分布,并通过分组统计,阐释旗县尺度下水热变化对NPP影响的异同。最后,利用XGBoost算法,明晰不同水热因子对NPP的贡献率。主要研究结果如下:1.2000-2015年间,内蒙古农牧交错带以草地与耕地为主体类型,且二者之间的互相转换为土地利用变化的主要体现,草地呈减少-增加-减少的变化趋势,续存草地空间分布不均匀。2.续存草地NPP呈现出东北高、西南低的特点,空间异质性明显。2001-2017年间,有70.49%的续存草地NPP增加,显著增加区域达14.07%,续存草地状况总体向好。3.研究区东部和东北部续存草地的年降水较为丰富,中部及西部偏北的年降水量较少。2001-2017年间,续存草地年降水量普遍呈增加态势,年平均气温升高与降低的态势共存,大部分续存草地所处的气候趋于暖湿化,兴安盟境内旗县续存草地的气候趋于冷湿化。4.2001-2017年间,绝大部分的续存草地NPP与年降水量呈正相关关系,显著正相关面积达49.13%;近六成面积续存草地的NPP与年平均气温呈负相关关系,显著负相关面积占比为30.52%,此外,NPP与年平均气温呈显著正相关面积占8.04%。多年平均温度和年平均降水量为驱动区域尺度NPP空间分异的主要因子,在县域尺度,暖湿的气候变化对NPP的显著提升只发生在少数旗县;一些旗县续存草地NPP的显著增加与气候因子的相关关系较弱,推测生态保护与建设等非自然因素发挥了积极作用。综上所述,内蒙古农牧交错带续存草地生态系统状态在2001-2017年间整体向好,降水的普遍增加与人类生态恢复活动为主要的驱动因素。然而,续存草地NPP变化具有明显的区域异质性,在很多旗县,增温抵消了增水带来的益处。上述结论丰富了人们对农牧交错带草地植被NPP变化机制的认知,对于研究区域深入开展生态文明建设也具有一定的指导价值。
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