中国植物功能型——生物群区对气候变化的响应

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植被与气候的相互作用一直以来都是生态学研究的重要方面,也是全球变化研究的重要内容。开展中国植被对气候变化的响应评估,对科学认识气候变化可能带来的后果,提供合理的应对措施具有重要指导意义。  本研究基于最大熵模型,构建了中国植物功能型-生物群区与气候因子的关系,分析了1971~2010年中国生物群区(潜在)地理分布及其净第一性生产力动态,评估了各生物群区对气候变化的适应性和脆弱性,并基于“典型浓度路径”排放气候情景预估了2011~2040年中国植物功能型-生物群区的变化。主要结论如下:  (1)基于《中华人民共和国植被图(1∶100万)》的植被数据,结合能量平衡方程、水分平衡方程及决定植物地理分布的气候机制给出了决定植被分布的6个气候因子,即年降水量、年辐射量、极端最低温、年均温度、最暖月平均温度和最冷月平均温度,采用最大熵模型构建了中国植物功能型地理分布与气候因子的关系,模拟的中国生物群区地理分布达Kappa一致性检验到“很好”水平。  (2)1971~2010年期间,中国生物群区的分布格局基本不变。随着时间推移,生物群区出现了轻微的向北和向西推移趋势,各植物功能型及其构建的生物群区表现出不同程度的适应或轻度脆弱。各生物群区面积及其净第一性生产力总量的变化主要是由于北方针叶林、温带荒漠、高寒灌丛草甸、高寒草原和高寒荒漠的转变所致,即寒冷、干旱条件下的植被对气候变化敏感,它们的变化牵动着植被格局的变化。尤其在青藏高原西南部,温带荒漠草原表现出较高的拓展适应性使部分高寒类生物群区向温带荒漠草原转变。  (3)未来RCP4.5和RCP8.5情景下,2011~2040年中国生物群区分布表现出明显的北移西扩,尤其反映在东北、内蒙古中东部、新疆、青藏高原、云南以及海南等地。温度增加使得中国植被净第一性生产力出现升高趋势。大部分生物群区在未来气候情景下表现出不同程度的脆弱。温带落叶阔叶林和温带草甸草原的适应性较强,其分布面积和总净第一性生产力均大幅增加。亚热带常绿阔叶林分布及其净第一性生产力变化较小,表现出轻度适应或轻度脆弱。热带季雨林和温带草甸草原表现出高的拓展适应性。北方针叶林、高寒草原和高寒荒漠的退化与近40年的变化趋势基本相同。
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