内蒙古草地生长季植被变化对气候因子的响应

基于MODIS NDVI数据,研究分析了2000-2010年内蒙古典型草原、草甸草原和荒漠草原生长季NDVI时空变化趋势,探讨不同类型草地生长季NDVI对温度、降水的响应。结果表明,内蒙古草地生长季NDVI整体年增长速率为0.735%,典型草原最为明显,年增长率达到1.063%;但是仍有31.807%的草地NDVI呈现下降趋势,其中典型草原、草甸草原和荒漠草原分别有8.664×10⁴、6.814×10⁴、2.841×10⁴ km²。除东北部草甸草原外,大部分草地生长季NDVI与降水量的相关性高于温度;草地生长季NDVI与温度和降水的相关系数均呈现出草甸草原>典型草原>荒漠草原的变化规律。内蒙古草地植被变化对温度和降水的响应具有滞后作用,且具有明显的经度地带性和纬度地带性特征,其滞后时间随着经度和纬度的增加逐渐减少。     

三江源典型高寒草地坡面土壤有机碳变化特征及其影响因素

以三江源地区高寒草地退化坡面为研究对象,从草地类型、鼠害和自然因素如水蚀、风蚀、冻融作用这一角度上探讨发生在不同退化程度上土壤有机碳的变化特征,对明晰高寒地区退化草地的碳变化机理和全球气候响应具有重要意义。结果表明:同一侵蚀环境条件和退化程度下,以小嵩草、矮嵩草为优势种高寒草甸比以紫花针茅为优势种的高寒草原土壤有机碳蓄存能力高。轻度退化程度受水蚀影响的高寒草甸曲麻河乡QMH1坡面土壤有机碳平均含量是相距3.5 km高寒草原曲麻河乡QMH2坡面的2.2倍(P<0.01);轻度退化程度受风蚀影响的高寒草甸五道梁WDL坡面土壤有机碳平均含量是高寒草原不冻泉BDQ坡面土壤有机碳含量的3.8倍(P<0.01)。水蚀作用显著影响了高寒退化草地土壤有机碳在坡面上的分布,表现为随坡面向下迁移富集的特征。轻度退化程度受水蚀影响的高寒草甸玛龙ML1号坡面下坡位(距坡顶580 m以下)土壤有机碳平均含量比上坡位(距坡顶580 m以上)高22%(P<0.01)。高寒草甸玛龙ML2坡面土壤有机碳分布特征,不仅具有土壤有机碳含量随退化程度加剧而降低的规律,还叠加有土壤有机碳随水土流失向下富集的迁移分布规律,具体表现为坡上位轻度退化>坡中下位中度退化>坡下位极度退化>坡中上位重度退化,因极度退化坡位处于重度退化的下坡位,表现出极度退化坡位土壤有机碳含量比重度退化坡位高49.3%(P<0.05)。风蚀作用使高寒退化草地表层土壤粗骨化和土壤有机碳加速矿化,表现为受湖陆风影响较弱的鄂陵湖ELH坡面土壤有机碳平均含量比受湖陆风影响较强的扎陵湖ZLH坡面高27.9%(P<0.05)。冻融垮塌降低了高寒退化草地土壤有机碳平均含量,但差异不显著。鼠害影响降低了高寒退化草地土壤有机碳的平均含量,并加速了高寒草地退化的进程。中度退化鼠洞周围SDⅠ-Ⅲ土壤有机碳平均含量是极度退化鼠洞周围SDⅣ-Ⅵ的2.1倍;而未受鼠害影响的中度退化ML2Ⅰ-Ⅱ土壤有机碳平均含量是极度退化ML2Ⅳ-Ⅵ的1.6倍。高寒坡面草地受水蚀、风蚀、冻融以及鼠害等因素作用加剧了土壤有机碳的损失。     

山东省土壤有机碳密度的空间分布特征及其影响因素

利用2010年完成的山东省多目标区域地球化学调查获得的双层网格化大密度、高精度土壤碳数据,估算了全省土壤表层(0～20 cm)、中上层(0～100 cm)和全层(0～160 cm)的土壤有机碳(SOC)密度及其储量,并分析不同土壤类型、地貌类型、土地利用类型下土壤有机碳密度及其储量的空间分布特征及影响因素. 结果表明:①山东省不同深度土壤碳库组成存在一定差异,其中表层土壤碳库以有机碳为主,而全层土壤碳库则以无机碳为主. ②全省表层土壤有机碳储量为350.65×106 t,平均土壤有机碳密度为2.22 kg/m2,但在不同土壤类型、地貌类型和土地利用类型之间差异显著. ③土壤中较高的w(黏粒)、w(Se)、w(TN)和稳定的C/N等土壤条件均可促使w(SOC)增加,而土壤盐渍化、高硅、富盐基离子的沙性土壤环境则不利于有机碳的积累;此外,人类活动对林地、草地的破坏,以及灌溉水田、园地、林地等土地利用方式的改变也会导致土壤有机碳流失;土壤有机碳积累受降水量影响明显,随多年平均降水量的增加而增大,但受气温影响不明显. 在各因素综合影响下,山东省表层土壤有机碳密度分布呈沿海低、鲁西北平原和胶莱盆地中等、鲁中南山地丘陵和中低山区偏高的分布特征.      

1954-2010年西南高山地区土壤碳储量时空动态及对气候变化的响应

西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂, 是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。研究应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange betweenVegetation, Soil, and the Atmosphere)估算了1954-2010 年西南高山地区土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:①西南高山地区1954-2010 年平均土壤有机碳密度为14.16 kg C·m^-2,在空间分布上,SOC密度自东南向西北递增,与温度显著负相关(r=-0.447,P<0.01),而与降水量相关性不显著;②西南高山地区1954-2010 年SOC 总量变动范围为6.95~7.64 Pg C,增加趋势显著(P<0.05),平均每年增加0.013 Pg C,土壤有机碳密度平均增加26.94 g C·m^-2;③常绿针叶林、常绿阔叶林和草地SOC密度增加趋势均显著,除常绿阔叶林SOC密度与温度相关性不显著外,其他两种植被类型SOC都与年平均温度显著正相关(草地:r=0.527, P<0.01; 常绿针叶林:r=0.501, P<0.01),且3 种植被类型SOC与年降水量均相关性不显著;④由于作为土壤有机碳输入的凋落物产生量对温度不如异养呼吸敏感,所以未来升温条件下,土壤有机碳储量的增速减缓或者呈下降趋势。     

不同草地资源水平牧户对气候变化的感知与偏差途径

人群感知是气候变化适应行为形成的重要信息基础,基于对中国北方草地草甸草原、典型草原、荒漠草原、草原化荒漠、沙地、农牧交错带等地区1292个牧户的问卷访谈,分2轮调查研究了不同草地类型地区牧民对气候变化的感知,与气候实值比较分析,并研究了牧民气候变化感知的偏差途径,结果表明:1980~2009年间研究区温度变化倾向率为0.63℃/10a(P0.05);温度较强的趋势性与牧民对其感知的分歧存在偏差,降水无明显变化与不同地区牧民感知明确的趋势性判断存在偏差;受草场变化等环境信息的传导是气候变化感知偏差形成的重要原因,其中,降水感知与环境感知之间具有较强的关系,存在明显的传导过程,而温度感知的传导性不明显;通过Probit模型分析显示,气候变化传导感知与否主要与牧户距离行政中心距离、户主年龄、教育背景、载畜水平、草畜资源等因素有关.     

北京松山国家级自然保护区典型植被类型表层土壤碳密度及周转速率特征

为阐明不同植被类型下表层土壤有机碳的分布特征,本文选取北京松山国家级自然保护区内胡桃楸阔叶林、蒙古栎阔叶林、油松针叶林、针阔叶混交林、灌丛和草甸6种典型植物群落作为研究对象,基于野外调查、采样与实验室分析对不同植被类型下表层土壤有机碳含量、密度及周转速率进行了研究。结果表明：草甸表层土壤有机碳含量和密度最高,分别为188.5 g/kg和10.9 kg/m²,周转速率最低,为0.019 6/a;针阔叶混交林表层土壤有机碳含量和密度最低,分别为68.6 g/kg和5.7 kg/m²,周转速率为0.074 9/a;灌丛表层土壤有机碳周转速率为0.077 4/a。土壤有机碳含量整体上随土壤深度增加而逐渐减少。土壤水分的增加和土壤温度的下降使表层土壤有机碳含量及密度呈上升趋势,而使有机碳周转速率呈下降趋势。土壤有机碳密度随海拔升高呈逐渐上升趋势。海拔通过影响不同植被群落土壤水热条件来影响微生物活动及凋落物的分解,进而影响表层土壤有机碳含量、密度和周转速率。本文为松山国家级自然保护区典型植被类型土壤碳储量和周转研究提供了有效参考。     

1985—2015年陕西黄土台塬表层土壤有机碳空间分布

中尺度范围土壤有机碳的长期动态变化状态对大气温室气体的浓度、当地环境的生态效应至关重要。论文研究了陕西黄土台塬近30 a表层（0~20 cm）土壤有机碳密度的空间分布特征,并探讨了气候、地形、土壤类型、土地利用与土壤有机碳密度和储量的关系。结果表明：1）近30 a黄土台塬土壤有机碳密度和储量呈增加趋势,且增加幅度愈来愈明显,其中,1985—2000年有机碳密度和储量的增量分别为0.20 kg/m²和1.46×10⁶ t,2000—2015年分别为0.75 kg/m²和10.87×10⁶ t。2）1985—2015年有机碳密度随气温和降水量的增加而增加,随高程和坡度的增加呈现先增加后减少的趋势,在高程679~779 m、坡度10°~20°范围达到最大值。3）大多数土壤类型有机碳密度和储量随时间延长呈增长趋势,其中,黑垆土有机碳密度增加最大（1.59 kg/m²）,黄绵土储量增量最多（5.64×10⁶ t）;不同土地利用类型有机碳密度和储量随时间延长也呈增加趋势,林草地有机碳密度增加量明显大于耕地。4）研究区表层土壤有机碳密度与气温、土壤类型、土地利用类型在P<0.001水平上相关性显著,与降水在P<0.05水平上显著相关。     

安徽滁州地区土壤有机碳储量分布特征研究

利用多目标区域土壤地球化学调查取得的土壤地球化学数据及安徽省第二次土壤普查数据对滁州地区土壤有机碳储量分布特征、有机碳密度及有机碳储量时空变化规律等问题进行了研究。结果表明滁州地区近30年间土壤有机碳储量减少了8.39Mt。区内大部分地区土壤碳储量表现出"碳源"效应,仅局部地区呈现出"碳汇"效应。滁州地区0～0.2m表层土层有机碳储量为53.74Mt,有机碳密度平均为3.42kg/m2,略低于全国平均水平。滁州地区0～1.8m表层土层中,72%的土壤有机碳储量赋存于0～1.0m土壤中。通过对滁州地区不同统计单元的中层土壤有机碳储量及密度的分析,系统查明了土壤有机碳的分布特征,为土壤碳循环研究提供了参考依据。     

秦岭太白红杉林土壤有机碳密度研究

土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)库是陆地生态系统中最大的碳库,确定土壤有机碳储量及影响因子对碳循环和气候变化的研究具有重要意义.在秦岭太白山南、北坡分别沿不同海拔梯度共调查了太白红杉(Larix chinensis Beissn)林的18个样点,共计54个土壤剖面,分南、北坡对太白红杉林土壤有机碳密度进行了估算,并分析了土壤有机碳的主要影响因子.结果表明:太白红杉林北坡土壤有机碳平均密度在枯落物层为(0.31±0.18)kg/m2,在0～100 cm土层为(15.84±9.08)kg/m2;南坡土壤有机碳平均密度在枯落物层为(0.27±0.07)kg/m2,在0～100 cm土层为(14.51±7.85)kg/m2;太白红杉林南、北坡0～100 cm土层土壤有机碳平均密度为(15.18±8.51)kg/m2.秦岭太白红杉林北坡0～100 cm土层土壤有机碳密度随海拔的增加呈显著减小趋势(P0.05),此外,该层土壤有机碳密度随年降水量的增加呈下降趋势.土壤容重与w(有机碳)呈显著负相关(P0.05).     

InVEST模型对锡林郭勒草原碳储量研究的适用性分析

锡林郭勒草原是我国四大草原之一,也是内蒙古主要的天然草场。近年来,在各种因素影响下,锡林郭勒草原区生态系统发生重大变化,导致草原区碳储量也发生改变。本文尝试应用In VEST模型中的碳储量模块对2013年锡林郭勒草原碳储量进行研究,从而探究In VEST模型在碳储量研究中的适用性。结果表明:(1)锡林郭勒草原各草地类型的地下碳储量明显多于地上碳储量;(2)草甸草原碳储量典型草原碳储量荒漠草原碳储量;(3)应用In VEST模型计算不同草地类型地上和地下碳储量,草甸草原分别为196.7 g?m~(-2)和1385.2 g?m~(~(-2));典型草原的分别为133.4 g?m~(-2)和688.9 g?m~(-2);荒漠草原的分别为56.6 g?m~(-2)和301 g?m~(-2)。应用In VEST模型计算出来的碳储量值与前人采用实地采样得出的结果基本一致,所以In VEST模型对于草原区碳储量的研究具有一定的适用性。     

内蒙古草地生产力资源和载畜量的区域尺度模式评估

在气候变化和人类活动的干扰下熏内蒙古草地在过去50年里产生大面积的退化沙化。论文在大气植被相互作用模式穴AVIM雪的基础上发展了一个区域评估模型AVIMia。该模式包括陆面物理过程、植被生长过程和草地利用模式,用来评估放牧利用和气候变化对草地生产力和载畜量的影响。结果表明:内蒙古草地区域生产力剧烈的年际变化与降水量密切相关,而与温度没有明显相关关系。模式估计内蒙古草地总的地上生产力为771.7×108kg/a,可食地上生物量为498.1×108kg/a,典型草原和草甸草原占了大部分的生产力。据此推算的内蒙古地区总的载畜量为45.51×106羊单位,与1997年实际载畜量比较,超载100%。因而熏提出过牧可能是内蒙古草地大面积退化沙化的主要原因,甚至超过气候变化的影响。     

中国西南喀斯特森林土壤有机碳空间变化及影响因素

喀斯特地区土壤碳储量及其影响因素的认识是评估我国陆地土壤生态系统碳汇能力不可或缺的内容。本文通过对中国西南北起秦岭北坡南至中越边境一条剖面上土壤有机碳的分析,研究了喀斯特森林0~10cm土壤有机碳空间变化及其控制因素。研究发现西南地区土壤有机碳含量和碳密度平均为32.3 g/kg和33.1t/hm2。无论是在整个西南区还是其省市范围内,二者均低于非喀斯特森林土壤。通径分析表明,影响喀斯特表层土壤碳含量和密度的主要因素有土壤容重、地形海拔和有机质C/N;粘粒含量和年平均气温的影响很小,而降水量仅在地处最北部的陕西省构成了土壤碳密度的影响因素。此现象与世界许多地区特别是高纬度地区形成鲜明对比。本研究结果表明,不同区域/气候带土壤碳库的主要影响因素会存在很大差异,这对认识气候变化背景下土壤碳库的反馈作用具有重要意义。     

基于IOCS的内蒙古潜在植被NPP空间分布特征研究

以综合顺序分类系统(IOCS)为基础,利用1985-2009年内蒙古及周边常规气象站的观测资料,采用NPP分类指数模型模拟内蒙古各潜在植被类型NPP,分析其空间分布特征及NPP与气候因子之间的关系。研究表明:①内蒙古地区植被NPP在空间分布上表现出一定的经向分布特征,多年均值介于0~366.5 gC·m^-2·a^-1之间,高值区中心分布在大兴安岭东北部;②各潜在植被类型中,碳汇潜力贡献率最大的潜在植被类型为微温微干温带典型草原类(ⅢC),其值为23.6%;最小的为寒温微干山地草原类(ⅡC),接近于0;③内蒙古潜在植被类型NPP表现出明显的干湿地带性和纬度地带性,且随寒温→微温→暖温、微干→微润→湿润→潮湿的变化其NPP值逐渐增大;但暖温极干暖温带荒漠类(ⅣA)和暖温干旱暖温带半荒漠类(ⅣB)并不符合这一规律,主要原因是较高的温度和较少的降水,达不到植被物质生长的需求。     

中蒙毗邻草原区荒漠化时空动态研究

草原荒漠化是导致沙尘暴频发的重要原因,为掌握中蒙毗邻草原区荒漠化的时空动态,利用2001年、2010年和2020年的Landsat和Modis遥感影像、Albedo-NDVI特征空间及荒漠化监测差值指数(DDI)对该区域荒漠化动态特征及其驱动因素进行了研究. 结果表明:①2001—2020年中蒙毗邻草原区荒漠化现状呈“西高东低、南高北低”的空间特征. 其中,蒙古苏赫巴托尔省典型草原区以未荒漠化(ND)和轻度荒漠化(LD)为主,东戈壁省荒漠草原区以极重度荒漠化(ESD)和重度荒漠化(SD)为主;中国内蒙古自治区荒漠草原以中度荒漠化(MD)和重度荒漠化(SD)为主. ②2001—2020年研究区荒漠化总体呈逆转态势,净逆转面积(荒漠化逆转面积与加剧面积之差)约147 220 km2,其中2001—2010年逆转面积占34.89%,2010—2020年逆转面积占65.11%. ③研究区荒漠化逆转程度总体呈现“东高西低”格局,其中,中国内蒙古自治区的荒漠草原区逆转趋势最为明显. ④研究区荒漠化程度与年降水量呈极显著负相关(P < 0.01),表明降水增加有助于区域荒漠化逆转;近20年来降水量波动增加决定了中蒙毗邻草原区土地荒漠化总体呈逆转态势,而中国在中蒙毗邻草原区实施的多项生态保护工程有效加速了荒漠化逆转速率. 研究显示,实施荒漠草原区的生态保护和修复政策可有效遏制荒漠化的发展并促进荒漠化逆转,在巩固我国荒漠化治理政策的同时,应加强与邻国合作,以防治境外荒漠化程度加重导致的沙尘暴灾害.      

Spatial and temporal relationships between precipitation and ANPP of four types of grasslands in northern China

Precipitation is considered to be the primary resource limiting terrestrial biological activity in water-limited regions. Its overriding effect on the production of grassland is complex. In this paper, field data of 48 sites （including temperate meadow steppe, temperate steppe, temperate desert steppe and alpine meadow） were gathered from 31 published papers and monographs to analyze the relationship between above-ground net primary productivity （ANPP） and precipitation by the method of regression analysis. The results indicated that there was a great difference between spatial pattern and temporal pattern by which precipitation influenced grassland ANPP. Mean annual precipitation （MAP） was the main factor determining spatial distribution of grassland ANPP （r^2 = 0.61, P 〈 0.01）; while temporally, no significant relationship was found between the variance of AN PP and inter-annual precipitation for the four types of grassland. However, after dividing annual preeipitation into monthly value and taking time lag effect into account, the study found significant relationships between ANPP and precipitation. For the temperate meadow steppe, the key variable determining inter-annual change of ANPP was last August-May precipitation （r^2 = 0.47, P = 0.01）; for the temperate steppe, the key variable was July precipitation （r^2 = 0.36, P = 0.02）; for the temperate desert steppe, the key variable was April-June precipitation （r^2 = 0.51, P 〈 0.01）; for the alpine meadow, the key variable was last September-May precipitation （r^2 = 0.29, P 〈 0.05）. In comparison with analogous research, the study demonstrated that the key factor determining inter-annual changes of grassland ANPP was the cumulative precipitation in certain periods of that year or the previous year.     

中国典型农田土壤有机碳密度的空间分异及影响因素

农田土壤有机碳密度（SOCD）是衡量土壤肥力和土壤质量的重要指标.为理解我国农田SOCD空间分异特征及其影响因素,基于中国生态系统研究网络19个典型农田生态站2005~2015年SOCD的监测数据,利用地理探测器方法,分析了农田SOCD空间分异的影响因素.结果表明,我国不同站点农田SOCD平均值变化范围为0.83~4.97 kg·m^-2,并呈现出湿润季风区高于干旱半干旱地区的空间分异特征.在不同土地利用方式下,水稻田SOCD明显高于其他类型的农田,并且其表现出显著增加的趋势（P<0.05）,增加速率为0.13 kg·（m²·a）^-1.土壤理化性状和降水量是影响农田SOCD空间分布的重要因素,特别是土壤碱解氮含量对农田SOCD空间分布影响最大,且它分别与纬度、土壤类型、降水量及土壤pH等因素交互后影响力显著增强,本研究结果对我国农田温室气体减排增汇提供重要的科学依据.     

滇西北纳帕海高原湿地区域退化草甸土壤有机碳含量特征

为了解气候变化和人类活动双重影响下纳帕海高原湿地区域有机碳含量特征,采用空间格网状抽样调查方法,对区域内退化系列下湿地草甸w（SOC）（SOC为土壤有机碳）特征进行研究.结果表明:① 随着草甸的退化及土壤深度的增加,土壤含水量呈下降趋势,土壤容重呈增加趋势;② 从无退化草甸到重度退化草甸,植被地上生物量从321.4 g/m2降至142.1 g/m2;③ 在地表至地下50 cm深度范围内,从无退化到重度退化草甸,w（SOC）分别为28.21、20.59、18.01、14.81 g/kg,湿地草甸退化导致w（SOC）下降了近50%,ρ（SOC）从40.92 kg/m3降至25.23 kg/m3;④ 狼毒草甸的w（SOC）、ρ（SOC）等均表现出相对较高的水平,仅次于无退化样地;⑤ w（SOC）与土壤含水量呈显著正相关（P < 0.05）、与土壤容重呈显著负相关（P < 0.01）.湿地草甸植被退化所形成的地上植被盖度及生物量的下降,以及土壤含水量的下降和土壤容重的增加,最终导致近50%左右的w（SOC）发生流失;此外,若从同类研究中季节性淹水的沼泽或沼泽化草甸转变为该研究中常年出露于水面的草甸景观后,在20 cm土壤深度内将导致45%以上的w（SOC）损失.