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草地生态系统结构和功能对气候变化和人为干扰响应敏感,在全球气候变暖以及人类活动加剧的背景下,厘清草地植被变化规律,识别草地植被变化的驱动因子,量化环境因子对草地植被变化的影响,对理解草地生态系统结构和功能变化的机制,并对其进行适应性管理至关重要。黄土高原是我国生态安全屏障的重要组成部分,同时也是我国生态环境脆弱地区,近二十年来,本地区生态环境明显改善,草地植被覆盖度显著提高。然而,目前驱动黄土高原草地植被变化的具体因子尚不清楚,关键环境因子对草地植被活动的贡献及其影响机制也缺乏了解。为阐明黄土高原草地植被活动对环境因子变化的响应机制,本研究融合多源遥感植被指数分析了黄土高原草地植被变化特征;定量评估了人类活动和气候变化对草地植被变化的贡献;构建结构方程模型辨识了驱动黄土高原草地植被变化的具体因子;基于草地地上生物量对气候因子变化的响应模型,模拟分析了黄土高原草地植被对气候变化的敏感性;最后,用地上生物量、覆盖度、物种丰富度和高度四个指标表征草地植被的生长活动,借助结构方程模型对影响黄土高原自然(即未受或少受人为因素干扰)草地活动的环境因子进行了综合归因分析。主要研究结果如下:(1)在时间和空间上,黄土高原草地植被均呈显著增加趋势。归一化植被指数(NDVI,来源于SPOT-VEGETATION)和实测覆盖度、净初级生产力(NPP,来源于MOD17A3)和实测地上生物量均呈显著正相关(P<0.001),表明用以上两个遥感指标能可靠地监测黄土高原草地植被动态变化。1998-2018年黄土高原草地NDVI平均每年增加0.0076或1.7%(P<0.001)。空间分布上,78%的草地NDVI呈显著增加(P<0.05),增加速率较高区域主要分布在黄土高原中部地区。2000-2015年黄土高原草地NPP平均每年增加3.92 g C m-2(P<0.001),空间分布上,94%的草地NPP呈显著增加(P<0.05),草地年均NPP(g C m-2)空间分布特征和NDVI的相似。不同植被类型相比,黄土高原草地、农田和林地三种植被NPP总量(t C)年增加率从大到小依次为:草地>农田>林地,且草地和农田NPP总量相当。(2)1998-2018年间黄土高原草地实际地上生物量(AGBactual)呈显著(P<0.001)增加趋势,且整个趋势在2007年发生突变。2007年之后草地AGBactual呈显著增加区域面积比2007年之前多8%。同期由气候因素驱动的草地潜在地上生物量(AGBpotential)也呈显著(P<0.05)增加趋势。人类活动对草地AGBactual贡献的正效应呈增加趋势,而负效应呈下降趋势,说明人类活动对促进黄土高原草地植被生长贡献的影响在增加。评估人类活动和气候变化对草地AGBactual(g m-2)变化的贡献发现,1998-2018年人类活动贡献率为47.8%,而气候变化的贡献率为52.1%;对比1998-2007年和2007-2018年两个时间段上气候变化和人类活动各自贡献的效应发现,气候变化的贡献从前一阶段的51%上升到后一阶段的59%,而人类活动的贡献从49%下降到41%,说明与气候变化对草地植被生长的影响相比,人类活动的影响力正在逐渐下降。(3)城镇化引发的农村人口转移迁出,是人类活动方面驱动黄土高原草地总量(总生物量(104 t)和面积)增加的主导因子。人口变化和城镇化因素、温度和水分变化的气候因素、农业生产和经济发展因素对草地总量(总生物量(104 t)和面积)变化的影响分别为:62.5%,31.2%和7.7%。城镇化水平的提高促进黄土高原草地植被地上生物总量增加,同时农业人口的减少会促进草地植被面积增加,城镇化程度越高,意味着更多的乡村人口转移到城镇,黄土高原广大的农村地区生态压力持续减弱,在此情形下,草地植被总量在增加,同时气候因素对其的影响在加强。(4)黄土高原草地地上生物量对降水变化的响应比对温度变化的响应更为敏感。草地地上生物量对降水和温度变化的敏感性随研究点降水和温度的增加而降低。在模拟未来气候变化的情景下,升温和降水增加均促进草地地上生物量增加,且降水增加引起的地上生物量增加幅度约为升温产生的2倍多;温度降低和降水减少均会导致草地地上生物量下降,且降水减少引起的地上生物量降低幅度约为温度降低产生的2倍。(5)水分条件因素是控制调节自然草地植被生长活动的主导因子,且不受地理位置限制。在整个区域上,降水和湿度(水分条件)的增加直接促进自然草地植被活动增强,且其对自然草地生长贡献的直接效应是光温条件的2倍多。光温因素对草地生长的影响呈现明显的地理差异,升温会促进高海拔和高纬度地区草地植被活动增强,光照和温差的增加会驱动黄土高原东部(经度较高)地区草地植被活动增强。