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成都生物所在三江源及其毗連區植被變化驅動力研究取得進展
更新日期: 2019-10-08 作者: 熊勤犁 文章來源:生物多樣性與生態系統服務領域
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 習近平總書記青藏高原視察時指出“‘中華水塔是國家的生命之源,保護好三江源,對中華民族發展至關重要。青藏高原生態地位重要而特殊,必須擔負起保護三江源、保護中華水塔的重大責任。青藏高原 世界屋脊地球第三極,青藏高原東北部是高原草原草甸區,是長江、黃河、瀾滄江三大河流的發源地。長江黃河、瀾滄江總水量分別有25%49%15%來自該地區。這一地區的核心區域三江源是全球氣候變化反應最爲敏感的區域之一,也是我國生物多樣性保護優先區,其自然景觀、生物多樣性具有無可替代的價值。三江源及其毗連地區爲整個中國提供了可持續發展的基本條件,有牽一發而動全身的生態戰略地位。 

 雖然青藏高原東北部的植物物種種類繁多,但因其植被生境十分脆弱,生態系統結構功能簡單,自身調節機制不健全,恢複能力弱,一旦破壞,即發生退化和逆向演替。近年來變暖和極端氣候直接影響青海植被生長;同時,隨著人口增長和高強度生産經營活動使得該地區生態環境惡化加速。草地大規模退化使該地區植被生産力和對土地的保護功能下降,導致草地載畜量減少,棲息地破碎化,生物多樣性降低。更爲重要的是,青藏高原植被生態系統的破壞導致該地區水源涵養能力急劇減退,使得長江、黃河、瀾滄江中下遊廣大地區旱澇災害頻發,農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,青藏高原東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對延緩草地退化作用已成爲當前生態學熱點研究問題,也是保護中華水塔恢複其生態功能亟待解決的課題。 

 但目前整個青藏高原植被變化研究主要集中在局部定點實驗,缺乏在區域尺度上氣候變化和人類活動對青藏高原特別是三江源地區的草地生態系統影響相關研究;已有的一些區域尺度研究也難以對植被變化的驅動因子進行分類和相應的定量分析。現有研究結果暫時無法回答在較長時間尺度下三江源及其毗連區氣候變化和人類活動對草地生産力的影響哪個大?三江源保護區及國家公園的成立對保護該區域植被生態系統的作用如何?該地區目前的生態恢複政策和制度對青藏高原東北部植被生産力有何影響?如果無法准確回答以上問題就會對青藏高原植被生態系統管理、生態規劃和三江源保護政策制定和修訂帶來困難,從而影響對中華水塔的保護。 

 为解决以上问题,中國科學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潘开文研究員熊勤犁等與吉首大學肖洋副教授等合作,以青藏高原地區三江源國家公園及其毗連區草地生態系統爲研究對象,系統的揭示氣候變化(溫度降水)及人類活動(農牧活動社會經濟活動及政策制度制定和實施)對青藏高原植被生態系統變化的影響。本研究將時間序列趨勢分析應用于2000年至2015年青海三江源國家公園及其毗連區歸一化植被指數變化的研究;同時,將其時空動態與氣候人類活動變量偶聯分析,通過多種數理模型定量分析氣候變量或人類活動管理政策和制度實施如何影響草地生態系統。結果表明,研究區草地生産力總體呈上升趨勢(增長面積占總面積73.32%)。2000年至2015年,三江源國家公園NDVI增加0.0015/a, 毗連區NDVI增加0.0020/a。氣候變化引起的降水和氣溫變化趨勢分別解釋了植被生産力增長的顯著趨勢爲9.2%13.4%。非均衡理論研究表明植被生産力的變化不僅受降雨的長期和短期變化影響,而且受人類行爲及其相關擾動的影響。冗余分析結果表明村莊和農業GDPNDVI趨勢的兩個最重要的驅動因素,分別解釋了其變化的17.8%17.1%,總貢獻>30%。氣候因子對青藏高原東北部草地植被的貢獻率僅爲27.4%,而人類活動對草地植被影像高于氣候變化,貢獻率達34.9%。同時,研究表明三江源國家公園的建立及其相應的管理保護措施顯著增加草地生態系統恢複,對草地生物量增長貢獻率達7.6%  

 本研究成功地將氣候變化對草地生態系統的生長的相對貢獻與人類活動對其影響相分離,表明後者才是近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,本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,加深我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。本研究不仅可以为中國草原生态系统和干旱半幹旱地區其他類似生態系統的未來評估國家公園管理規劃和政策制定提供參考,也爲今後保護三江源生態環境,保衛中華水塔,維護三江流域的生態安全提供一些思路。 

 該研究獲得國家重點研發計劃 (2016YFC0502101)國家自然科學基金(31700544)和西部之光西部青年學者項目(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”爲題發表于Journal of Arid Land 

 原文鏈接 

青藏高原東北部草地生態系統受氣候和人類活動擾動圖像信息記錄(熊勤犁攝) 

 

2000年至2015年三江源及其毗連區植被生产力变化情况 


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