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成都生物所在三江源及其毗连区植被变化驱动力研究中取得进展

2019-10-10 成都生物研究所
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  青藏高原世界屋脊地球第三极,青藏高原东北部是高原草原草甸区,是长江、黄河、澜沧江三大河流的发源地。长江黄河、澜沧江总水量分别有25%49%15%来自该地区。这一地区的核心区域三江源是全球气候变化反应最为敏感的区域之一,也是我国生物多样性保护优先区,其自然景观、生物多样性具有无可替代的价值。三江源及其毗连地区为整个中国提供了可持续发展的基本条件,有牵一发而动全身的生态战略地位。

  虽然青藏高原东北部的植物物种种类繁多,但因其植被生境十分脆弱,生态系统结构功能简单,自身调节机制不健全,恢复能力弱,一旦破坏,即发生退化和逆向演替。近年来变暖和极端气候直接影响青海植被生长;同时,随着人口增长和高强度生产经营活动使得该地区生态环境恶化加速。草地大规模退化使该地区植被生产力和对土地的保护功能下降,导致草地载畜量减少,栖息地破碎化,生物多样性降低。更为重要的是,青藏高原植被生态系统的破坏导致该地区水源涵养能力急剧减退,使得长江、黄河、澜沧江中下游广大地区旱涝灾害频发,农工业生产受到严重制约,并已直接威胁到三江流域乃至东南亚诸国的生态安全。正因为其重要的地位和面临日益严重的威胁,青藏高原东北部植被生态系统对人类活动及气候变化的响应及诸如三江源国家公园建立等一系列生态环境保护政策制度对延缓草地退化作用已成为当前生态学热点研究问题,也是保护中华水塔恢复其生态功能亟待解决的课题。

  但目前整个青藏高原植被变化研究主要集中在局部定点实验,缺乏在区域尺度上气候变化和人类活动对青藏高原特别是三江源地区的草地生态系统影响相关研究;已有的一些区域尺度研究也难以对植被变化的驱动因子进行分类和相应的定量分析。现有研究结果暂时无法回答在较长时间尺度下三江源及其毗连区气候变化和人类活动对草地生产力的影响哪个大?三江源保护区及国家公园的成立对保护该区域植被生态系统的作用如何?该地区目前的生态恢复政策和制度对青藏高原东北部植被生产力有何影响?如果无法准确回答以上问题就会对青藏高原植被生态系统管理、生态规划和三江源保护政策制定和修订带来困难,从而影响对中华水塔的保护。

  为解决以上问题,中国科学院成都生物研究所生物多样性与生态系统服务领域地表过程与生态系统管理项目组研究员潘开文熊勤犁等与吉首大学副教授肖洋等合作,以青藏高原地区三江源国家公园及其毗连区草地生态系统为研究对象,系统地揭示气候变化(温度降水)及人类活动(农牧活动社会经济活动及政策制度制定和实施)对青藏高原植被生态系统变化的影响。该研究将时间序列趋势分析应用于2000年至2015年青海三江源国家公园及其毗连区归一化植被指数变化的研究;同时,将其时空动态与气候人类活动变量偶联分析,通过多种数理模型定量分析气候变量或人类活动管理政策和制度实施如何影响草地生态系统。结果表明,研究区草地生产力总体呈上升趋势(增长面积占总面积73.32%)。2000年至2015年,三江源国家公园NDVI增加0.0015/a,毗连区NDVI增加0.0020/a。气候变化引起的降水和气温变化趋势分别解释了植被生产力增长的显著趋势为9.2%13.4%。非均衡理论研究表明植被生产力的变化不仅受降雨的长期和短期变化影响,而且受人类行为及其相关扰动的影响。冗余分析结果表明村庄和农业GDPNDVI趋势的两个最重要的驱动因素,分别解释了其变化的17.8%17.1%,总贡献>30%。气候因子对青藏高原东北部草地植被的贡献率仅为27.4%,而人类活动对草地植被影像高于气候变化,贡献率达34.9%。同时,研究表明三江源国家公园的建立及其相应的管理保护措施显著增加草地生态系统恢复,对草地生物量增长贡献率达7.6%

  该研究成功地将气候变化对草地生态系统的生长的相对贡献与人类活动对其影响相分离,表明后者才是近15年影响青海高原草地植被动态的主要因素,这与过去研究中青藏高原气候变化对植被影响大于人类活动的研究结果有一定差异。这证明在排除短期气候波动这一因素后,人类活动对青藏高原东北部草地生产力影响要显著大于气候变化对其的影响。同时,该研究证明在较长时间内人类活动,特别是保护区的建立导致青海草地植被生产力增加,但是气候变化中的增温对草地生产力产生了明显的负面影响。分析建模方法定量研究驱动因子对植被生态系统及其生产力变化的影响,加深人们对这一区域草地生态系统动态变化驱动机理的理解。更为重要的是研究结果明确三江源国家公园的建立和运营对青藏高原脆弱的草地生态系统恢复发挥了积极作用。该研究不仅可以为中国草原生态系统和干旱半干旱地区其他类似生态系统的未来评估国家公园管理规划和政策制定提供参考,也为今后保护三江源生态环境,保卫中华水塔,维护三江流域的生态安全提供一些思路。

  该研究获得国家重点研发计划 (2016YFC0502101)国家自然科学基金(31700544)和西部之光西部青年学者项目(2016XBZG_XBQNXZ_B_005)的支助。近日以Monitoring the impact of climate change and human activities on grassland vegetation dynamics in the northeastern Qinghai-Tibet Plateau of China during 2000–2015 为题发表于Journal of Arid Land

  论文链接 

青藏高原东北部草地生态系统受气候和人类活动扰动图像信息记录(熊勤犁摄)

2000年至2015年三江源及其毗连区植被生产力变化情况

打印 责任编辑:叶瑞优

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