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祁连山气候变化对植被的影响研究(2000-2011)

邓少福  
【摘要】:目前,越来越多的证据表明全球气候正处于快速变化期,尤其是最近10年的变化十分显著,那么这些快速的气候变化将会给作为陆地生态系统敏感组分的植被带来什么影响?许多研究指出,在过去30年,以气候变暖为主要特征的气候变化已经导致了植被生长的显著变化,但这些变化在区域上存在很大的差异性。因此,目前我们需要更多的区域证据去充分理解气候变化对植被生态系统的影响。与此同时,理解当前气候变化对植被的影响也对预测和评估未来气候变化及其带来的生态环境效应至关重要。基于这样的科学研究背景,本文以祁连山为研究对象,利用2000-2011年MODIS NDVI数据,并结合同期月平均气温和月降水量资料,研究了祁连山气温、降水量以及植被的空间分布特征和时空变化历史。通过相关分析,探讨了气候变化对区域植被的影响,并进一步分析了植被变化与地形因子(海拔、坡度和坡向)之间的关系。基于植被类型样区,研究了祁连山2000—2011年主要植被类型的年际变化特征及其对气候变化响应的差异性。此外,本文还从站点尺度对2000-2011年祁连山草地物候进行研究,揭示了草地返青日期、休眠日期和生长季长度三个物候事件的空间分布及其时空变化,并将气温和降水对草地返青的影响转化为潜在返青同期的概念,来探讨返青前气候因子对草地返青时间的影响。通过以上分析,本文得出的主要结论如下: 1、2000-2011年间祁连山年均温和年降水量均呈显著增加趋势。9月气温显著升高,8月和10月降水量显著增多。祁连山区山地边缘气温较高,中西部山地气温较低,降水量呈由东向西逐渐递减趋势。近12年来祁连山区气温和降水量显著增加的区域集中在中西部地区。 2、2000-2011年间祁连山5~9月平均NDVI较高值主要分布在2700-3600m的海拔带,NE41°—SE120°的坡向,10°—14°的坡度。近12年来祁连山植被总体呈改善趋势,且每年的变化速率分别为+0.003和-0.018。植被显著改善和显著退化的区域分别占植被覆盖区面积的26.71%和2.27%。植被改善的区域主要集中在西部和南缘地区,植被退化的区域主要分布在中东部。 3、植被改善区域主要分布在2000—2400m和3900—4500m,退化区域主要集中在2500—3100m;植被改善区域主要分布在山地阴坡(SW220°—E60°),退化区域分布在山地阳坡、半阳坡(NE85°—SE190°);植被改善区域坡度较低,退化区域坡度较大。 4、2000-2011年间祁连山区不同植被类型5-9月平均NDVI的年际变化趋势存在差异性,农田、荒漠化草原和高山草甸NDVI值呈显著增加趋势,而草原、阔叶灌丛、针叶林和亚高山灌丛草甸变化趋势不显著。 5、2000-2011年间研究区草地平均返青日期、休眠日期和生长季长度分别为98天、266天和168天。西南部和中部站点返青R期较晚,北部和东南部站点较早。休眠日期出现较早的站点零星分布在北部、西南部和中部。北部站点生长季长度较长,西南部和中部站点相对较短。随站点海拔升高,草地返青日期推迟,生长季长度缩短,但休眠日期与海拔之间无显著关系。 6、近12年来研究区64.7%的站点返青日期提前,平均每10年提前7天;64.7%的站点休眠日期推迟,平均每10年推迟8天;82.4%的站点生长季长度延长,平均每十年延长10天。海拔较高的站点返青日期提前趋势更为显著,而休眠日期和生长季长度的变化趋势与海拔关系不显著。 7、2000-2011年间祁连山植被改善区植被生长受控于5-8月降水量和4-8月平均气温,退化区植被生长受控于4-9月平均气温。山地植被变化的空间差异主要取决于气候变化、地形因子和局地水文条件等因素影响下的水热条件变化。祁连山各植被类型的生长与降水量的关系更加密切,而海拔高、水分条件较好的植被类型更易受温度影响,如高山草甸和针叶林。 8、研究区草地返青时间主要受降水影响。具体而言,70.6%的站点主要受到降水条件的控制,受温度控制的站点主要分布在研究区的中部。低海拔地区的站点,草地返青日期主要受降水控制,而海拔较高的站点草地返青主导要素的变化取决于局地的水热条件。同时在HAI值高的站点,草地返青日期与降水量的关系更加密切,而受温度控制的站点其HAI值较低。


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