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呼伦贝尔、科尔沁、浑善达克和毛乌素四大沙地是中国土地沙化较为严重的区域,是对全球气候变化响应较为敏感的地区,也是中国植被生态建设的重点区域之一。充分认识四大沙地植被生态系统时空演变特征及其对气候变化的响应,了解四大沙地未来植被建设的合理规模,对于国家未来防沙治沙和沙区生态环境建设与恢复具有重要的现实意义。本研究利用1982～2013年气象站点插值数据和1982～2013年GIMMS NDVI3g数据集,探讨了气候变化背景下四大沙地植被生态系统的响应特征,并基于不同气候情景数据简单预估了四大沙地未来植被可能的生长状况,旨在积极采取应对措施以适应已经发生以及未来可能发生的气候变化,达到趋利避害的目的。主要结论如下:(1)全球变化背景下,过去32年来,四大沙地仅毛乌素地区年降水量呈增加趋势(0.61 mm·yr-1),其他三大沙地均呈减少趋势(呼伦贝尔为-2.24mm·yr-1、科尔沁为-2.09 mm·yr-1、浑善达克为-0.43 mm·yr-1)。四大沙地升温趋势显著,毛乌素沙地升温速率最大,以0.049 ℃·yr-1的速度递增;科尔沁沙地增幅最小,为0.021℃·yr-1;呼伦贝尔和浑善达克沙地增温速率分别为0.042℃·yr-1和0.038 ℃·yr-1。除科尔沁沙地潜在蒸散量年际变化呈下降趋势外,其他三大沙地潜在蒸散量年际变化均呈增加态势。(2)不同气候情景下,四大沙地区域年降水量以增加趋势为主,且多年均值(2014～2050年)相较于基准时段(1982～2013年)有所增加,科尔沁沙地降水增加幅度最大(四种情景下分别增加了 23.79%、20.72%、19.44%和20.72%),毛乌素沙地增幅最小(四种情景下分别增加了 9.63%、10.30%、9.30%和9.97%)。未来四大沙地年平均温度增加趋势显著,且多年平均温度均高于基准期平均温度。科尔沁沙地升温幅度最大(四种情景下分别升高了 1.81℃、1.97℃、1.90℃和2.15℃),毛乌素地区升幅最小(四种情景下分别升高了 0.19℃、0.22℃、0.32℃和0.27℃)。四种情景下,RCP2.6情景下的年均温升温速率较为缓慢,RCP8.5情景下升温最快,RCP4.5情景下速率普遍略高于RCP6.0情景。不同气候情境下,浑善达克和毛乌素沙地多年潜在蒸散量与基准时段相比有所增加,呼伦贝尔和科尔沁沙地有所减少,但四大沙地潜在蒸散量年际变化的增加态势均非常显著。(3)过去32年来,同一沙地区域年最大NDVI和年平均NDVI的变化趋势均一致,其中科尔沁和毛乌素沙地呈增加趋势,呼伦贝尔和浑善达克沙地呈下降趋势。但四大沙地年最大NDVI改善的区域均大于退化区域,特别是科尔沁、浑善达克和毛乌素沙地改善的区域远远大于退化区域,这说明四大沙地总体上植被呈持续好转状态。随着干旱加剧,NDVI年际变异性逐渐增强,毛乌素沙地年NDVI变异性最强,稳定性最差。(4)1982～2013年呼伦贝尔沙地多年平均NPP为164.55～529.14 gC.m-2.yr-1,科尔沁、浑善达克和毛乌素沙地分别为75.82～453.02 gC.m-2.yr-1、31.54～305.59 gC.m-2.yr-1和28.65～231.17 gC.m-2.yr-1。过去32年四大沙地区域NPP年际变化均呈增加趋势,特别是毛乌素沙地增加趋势显著。空间上,呼伦贝尔沙地大部分区域年NPP呈增加趋势,其余三大沙地各像元均呈增加趋势,表明四大沙地生态系统的能量输入水平有所提高,进一步说明了区域生态环境呈好转态势。(5)四大沙地区域NDVI与夏季降水均呈显著的正相关关系,降水的促进作用大于抑制作用,没有明显的滞后效应;秋季降水对NDVI也为正效应,且存在滞后效应,但影响程度不如夏季强烈。四大沙地区域NDVI与春季平均温度均呈正相关,夏秋两季多呈负相关,但各季的相关系数均较低,总体上四大沙地NDVI对平均温度的响应不敏感。夏季NDVI与潜在蒸散均显示出极显著的负相关关系,夏季潜在蒸散变化对NDVI的抑制作用较强,且存在滞后效应。但四大沙地中夏季NDVI与同期潜在蒸散的相关系数均低于与同期降水的相关系数。可见,相比于潜在蒸散,NDVI对降水的响应更强烈,而对平均温度的响应最不敏感。(6)在RCP4.5和RCP8.5气候情景下,四大沙地2014～2050年年最大NDVI多年均值均高于基准时段多年均值,在RCP8.5情景下年最大NDVI增加幅度更大。四大沙地中,呼伦贝尔沙地NDVI增幅最大,在RCP4.5和RCP8.5情境下分别增加了0.043和0.044;浑善达克沙地增幅最小,分别增加了 0.003和0.008。两种气候情景下,年最大NDVI空间分布格局大体一致,但不同等级幅度变化所占比例有所不同。