论文部分内容阅读
植被物候指植物在气候和环境因子影响下而发生的周期性自然现象，其变化是气候与环境变化最敏感且易观测的综合标志。植被净初级生产力(NetPrimaryProductivity，NPP)是植物单位时间、单位面积累积的有机干物质总量。植被NPP累积是地表碳循环重要环节，对评价陆地生态系统环境质量以及碳汇估算具有重要意义。青藏高原对气候变化响应敏感，是研究全球变化的理想区域。青藏高原过去几十年气候发生了很大的变化，尤其是气温有明显的上升趋势。响应这种变化，植被物候与NPP都发生了一定的变化，而这种变化，将对陆地生态系统产生深刻影响。因此，在全球变化的背景下，为更好地理解和评估青藏高原陆地生态系统碳收支对气候变化的适应情况，不仅需要分别研究青藏高原植被物候与NPP产生了怎样变化，也需要研究植被NPP对物候变化的响应机制。本文基于30年长时间序列遥感数据和气象数据，采用动态阈值法和改进的CASA模型分别反演了1983～2012年青藏高原植被物候和植被NPP，而后研究了青藏高原物候和NPP在时间和空间上的变化趋势，并分析了青藏高原不同生态单元、不同植被类型的NPP对物候变化的响应机制。论文主要研究结果如下: (1)植被物候与NPP的时空格局。青藏高原植被生长开始期(Beginning ofGrowing Season，BGS)、生长结束期(Ending of Growing Season，EGS)、生长季长度(Length of Growing Season，LGS)以及NPP整体呈现由东南向西北递变的规律。青藏高原植被BGS由东南向西北逐渐变晚、EGS逐渐变早、LGS逐渐变短，NPP递减，与青藏高原水热梯度和植被分布相吻合。其次，近三十年物候与NPP的变化特征显示，1983-2006年间，青藏高原植被总体上BGS推迟(0.45d/y)、EGS提前(0.34d/y)、LGS缩短(0.70d/y)，整体趋势主要受1998年以后物候出现跃迁式变化的影响;总体植被NPP在1982-2006年呈现较显著的增加趋势。2002-2012年间，BGS提前(0.15d/y)、EGS推迟(0.03d/y)、LGS延长(0.11d/y)，NPP快速增加(1.49gC·m-2·y-1)。青藏高原植被物候与NPP的变化趋势也表现出显著的空间差异。 (2)青藏高原植被NPP对物候变化的响应分析。总体上青藏高原地区植被LGS的延长对NPP累积有一定促进作用，但是由于植被类型和生态分区的差异，LGS对NPP的影响有所不同。就植被类型来看，只有针阔混交林LGS与NPP显示出显著的正相关性。全年NPP与LGS之间的响应关系没有与BGS的响应关系强。青藏高原植被春季NPP对BGS的变化有强烈的响应，各植被类型中高寒草原、高寒草甸和苔原、高山稀疏植被、灌丛春季NPP均与BGS呈十分显著的负相关，而植被NPP对EGS变化的敏感程度没有对BGS大。其次，青藏高原植被NPP对物候的响应有很明显的区域差异，LGS对NPP有明显促进作用的区域集中在青藏高原东部高原温带干旱区和亚寒带半干旱区，相对应地，该区域BGS的提前和EGS的推后对NPP累积共同起到促进作用;青藏高原西北部地区即使LGS延长，EGS推后，NPP还是有所减少。 (3) NPP与物候响应关系受气候因子和地理单元的影响。首先从气候因子的年际变化和空间分布两个角度探讨了物候与NPP之间的气候驱动关系，研究发现青藏高原整体植被BGS与春季温度和上年冬季温度都有显著的相关性，EGS则与夏季温度相关性更高，夏季温度升高会导致EGS提前，EGS与秋季温度呈正相关性，LGS与年际温度呈现正相关性。各季度NPP以及年NPP都与相应时段的气温呈显著正相关，与降水量没有显著性相关关系。通过因子分析和回归分析发现，整体上生长季前移和延长以及气候的干热化程度都影响NPP累积，但气候因子影响更大。在不同的温度降水区间，NPP对LGS变化的响应不同。总得来说，水热条件越好的区域(年均温大于2℃，年降水量大于600mm)，NPP随LGS延长而增加的趋势更为明显。就生态分区而言，高原亚寒带半湿润区和中亚热带湿润区NPP与LGS有较强的正相关，而在干旱区，NPP与LGS呈显著的负相关。从垂直地带上看，海拔在2700-3200m之间NPP与LGS呈显著正相关，NPP的累积主要受BGS变化的影响。海拔在4300-4500m之间，NPP与LGS也呈显著正相关，但NPP累积受到BGS与EGS两者的综合影响。 (4)多因子协同作用下NPP与物候响应机制分析。将青藏高原按海拔高度、生态分区和植被类型划分成若干地理单元，进行逐步多元回归分析，探讨各因子对NPP累积的作用机制。研究发现，中低海拔区域（海拔高度低于4800m），植被NPP累积受到气温、降水、植被物候、海拔高度的综合影响，其中高寒草甸和苔原NPP对物候变化的响应强度较弱，高寒草原与灌丛NPP累积在半干旱区随BGS提前而增加，在干旱区随EGS推后而减少;在高海拔区域（海拔高度高于4800m），除了HIB1高寒草甸和苔原NPP随海拔升高而减少，其它地理单元植被NPP受高程变化的影响很小，各个地理单元植被NPP累积主要受气温影响，温度越高，植物NPP累积越多。