干旱与半干旱区植被动态及其对气候变化的响应

【摘要】：气候变化对陆地生态系统的影响及反馈是全球变化研究的重要内容和热点,干旱与半干旱区是全球气候变化的敏感区域。本文以内蒙古干旱与半干旱区为例,利用1982-2011年的NDVI数据、1982-2015年的典型草原群落地上生物量长期动态监测数据、2004-2013年草原区植物物候观测数据及其所对应的气候数据,系统揭示其气候变化对干旱与半干旱区生态系统物候、生产力、稳定性、种间关系等生态系统关键功能与过程的影响,这一研究为干旱与半干旱区应对气候变化的生态系统适应性管理、可持续利用及保护提供理论与数据支持。本文主要研究结果如下:1.2004-2013年,内蒙古草原区年均温无显著变化,年降水量略有增加趋势。植物返青期略有提前,黄枯期呈显著推后,生长季延长。草甸草原、典型草原和荒漠草原植物返青期平均分别提前了 2.04 d/10a、4.01 d/10a和1.32 d/10a;黄枯期分别推后了 12.68 d/10a、10.35 d/10a和9.58 d/10a;生长季分别延长了 14.72 d/10a、14.36 d/10a和10.90 d/10a。气温是草原区植物返青期的主要制约因素,返青期的变化趋势与日均温稳定通过0℃～10℃平均气温、稳定通过0℃和10℃的间隔天数及稳定通过10℃初日的变化趋势基本一致。水热的匹配程度决定了植物黄枯期的提前或延迟。2 1982-2011年,内蒙古高原自然植被NDVI总体上并没有发生显著变化,但具有明显的5年期的阶段波动特征。1982-1986年、1992-1996年、2007-2011年全区植被NDVI总体呈上升趋势;1997-2001年、2002-2006年略呈下降趋势,过去30年最大值出现在1992-1996年,最小值出现在1997-2001。但不同的植被类型植被NDVI的变化略有差异。3 1982-2011年内蒙古高原干旱发生的频率、强度和发生范围具有增加趋势,特别是夏季和秋季干旱更为严重。干旱对植被生产力的影响有显著的时空异质性:典型草原和荒漠草原对干旱的响应最为强烈,NDVI下降的幅度较大,森林、草甸草原和荒漠NDVI下降幅度较小;夏季干旱对典型草原和荒漠草原影响更重,而森林和草甸草原则更容易受到春季干旱的影响;春旱、夏旱对植被生产力的影响存在1-2个月的时滞。4.1982-2015年内蒙古典型草原区降水脉动特征明显,主要表现在降水集中度呈显著的降低趋势;小降水事件(≤5mm)明显增多;连续无降水日年际间的波动增大。5.降水脉动导致了群落中各功能群达到生物量峰值的时间发生改变,异步性增加,其中多年生根茎禾草、多年生杂类草与灌木达到生物量峰值的时间略呈提前趋势,多年生丛生禾草、半灌木、一、二年生植物达到生物量峰值的时间均呈推后趋势;各功能群高峰期生物量波动增大,但构成群落的多年生根茎禾草、多年生杂类草及多年生丛生禾草等主要功能群稳定性较高,导致整个群落稳定性较高,能够较好的适应气候波动。