生命科學(xué)院李建龍教授實(shí)驗(yàn)室經(jīng)多年攻關(guān)在我國三江源區(qū)生態(tài)植被質(zhì)量與生態(tài)退化遙感綜合評估研究中取得系列重要成果,他們利用自主研發(fā)不同時空生態(tài)植被氣候遙感綜合定量評估系統(tǒng),創(chuàng)造性地對現(xiàn)有中尺度陸地生態(tài)系統(tǒng)過程進(jìn)行了仿真、模擬和定量評價分析,從而對由該植被大氣遙感綜合定量評估系統(tǒng)估測中尺度植被生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和三江源區(qū)生態(tài)植被質(zhì)量與生態(tài)退化現(xiàn)狀及其驅(qū)動力和影響變化成因,找出了影響我國三江源區(qū)生態(tài)植被質(zhì)量變化與生態(tài)退化的主導(dǎo)因子,氣候變化和人類活動致成份額及提出了保護(hù)我國三江源區(qū)生態(tài)環(huán)境對策,利用該生態(tài)植被氣候遙感綜合定量評估系統(tǒng)比傳統(tǒng)模型和其他方法大大提高了估算三江源區(qū)生態(tài)植被質(zhì)量與生態(tài)退化現(xiàn)狀及其驅(qū)動力的效能,以及定量評價的精度。該成果以“Vegetation?dynamics?and?its?driving?forces?from?climate?change?and?human?activities?in?the?Three-River?Source?Region,?China?from?1982?to?2012”(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969716306489)為題在《Science?of?the?Total?Environment》發(fā)表,第一作者為張穎博士,通訊作者為李建龍教授。
三江源是東亞三條重要河流(長江、黃河和瀾滄江)的發(fā)源地,然而隨著全球氣候變暖和人類無限度的生產(chǎn)經(jīng)營活動,生態(tài)環(huán)境變得越來越脆弱,特別是天然草地大規(guī)模退化與沙化,使該地區(qū)草地生產(chǎn)力和對土地的生態(tài)保護(hù)功能下降,并已直接威脅到了長江、黃河和瀾滄江流域、乃至東南亞諸國的生態(tài)安全和生態(tài)質(zhì)量。為了保護(hù)三江源生態(tài)環(huán)境質(zhì)量,防止該地區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化,中國政府從2001年起,成立了我國面積最大的自然保護(hù)區(qū)“三江源自然保護(hù)區(qū)”,?隨后投巨資建立了一系列三江源自然保護(hù)項(xiàng)目和生態(tài)保護(hù)工程。為了配合國家生態(tài)保護(hù)項(xiàng)目實(shí)施和科學(xué)評估國家生態(tài)保護(hù)項(xiàng)目實(shí)施后的作用,定量評估人類活動和氣候變化對三江源地區(qū)的生態(tài)質(zhì)量影響,為決策者選擇不同的對策來順應(yīng)氣候條件的變化或者抵消氣候惡化的影響提供理論依據(jù),對生態(tài)管理政策措施的制定和實(shí)施效果評價巨有重要現(xiàn)實(shí)意義。
由于三江源地區(qū)是我國重要的生態(tài)功能區(qū),在近幾十年來,該地區(qū)的氣候條件和人為活動都發(fā)生著明顯的變化,為了科學(xué)揭示近31年間三江源生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力(NPP)的時空變化格局,把握植被的退化(恢復(fù))的動態(tài)驅(qū)勢,并定量分析各種氣候因子及人類活動對NPP的貢獻(xiàn),本文利用1982-2012年的多源遙感數(shù)據(jù)、氣候數(shù)據(jù),結(jié)合遙感生產(chǎn)力模型(生態(tài)氣候遙感綜合模型)估算三江源生態(tài)系統(tǒng)的NPP?,準(zhǔn)確反應(yīng)了近31年NPP時空演變動態(tài),并在此基礎(chǔ)上定量核算了三江源不同時期中各氣候因子及人類活動對NPP年際變化的影響。研究結(jié)果表明:(1)1982-2012年三江源植被NPP均值為187.37?gCm-2yr-1,總量為59.43?TgCyr-1,空間分布呈現(xiàn)由東南向西北遞減的特征;(2)1982-2012年間三江源植被NPP均值呈現(xiàn)顯著上升趨勢,增長速度為1.31?gCm-2yr-2,全區(qū)62.87%的地區(qū)NPP顯著增長,而21世紀(jì)后,全區(qū)NPP呈現(xiàn)下降趨勢,53.36%的地區(qū)NPP顯著下降;(3)整個研究時間段內(nèi),溫度、降水和輻射對NPP年際變化的貢獻(xiàn)分別占總氣候貢獻(xiàn)的41.43%、6.43%和52.14%,輻射是對NPP年際變化影響最大氣候因子。三種氣候因子在1982-2000年間均對NPP呈現(xiàn)正面影響,而在2001-2012年間均呈現(xiàn)出負(fù)面影響;(4)整個研究時間段內(nèi),氣候和人類活動對NPP年際變化的貢獻(xiàn)率均值分別為1.40?gCm-2yr-2和-0.08?gCm-2yr-2,氣候?qū)PP增長的貢獻(xiàn)大于人類活動。在1982-2000年間,氣候主導(dǎo)植被恢復(fù),人類活動主導(dǎo)植被退化,而在2001-2012年間,氣候主導(dǎo)植被退化,人類活動主導(dǎo)植被恢復(fù);(5)輻射和氣溫是造成三江源氣候條件從有利于植被生長轉(zhuǎn)變?yōu)椴焕谥脖簧L的主要原因等。
目前業(yè)已有不少研究探索了在區(qū)域中尺度上定量區(qū)分人為影響和氣候影響的方法,依然存在一些明顯不足,如基于氣候因子模擬出的潛在生產(chǎn)力在不同的氣候模型的結(jié)果中會出現(xiàn)明顯的差異,且不易驗(yàn)證,存在較大的不確定性;不同的氣候因子帶來的影響無法被量化區(qū)分,而本文提出研究方法與系統(tǒng)可以在一定程度上規(guī)避模擬氣候生產(chǎn)力帶來的不確定性,并解決了定量區(qū)別不同氣候因子和人類活動貢獻(xiàn)這一技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)了對由該植被大氣遙感綜合定量評估系統(tǒng)估測中尺度植被生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和三江源區(qū)生態(tài)植被質(zhì)量與生態(tài)退化現(xiàn)狀及其驅(qū)動力和影響變化結(jié)果,找出了影響我國三江源區(qū)生態(tài)植被質(zhì)量變化與生態(tài)退化的主導(dǎo)因子,氣候變化和人類活動致成份額及提出了保護(hù)我國三江源區(qū)生態(tài)環(huán)境的相應(yīng)科學(xué)對策。
該研究工作得到國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(30730069)、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41271361)、國際APN重點(diǎn)項(xiàng)目(ARCP2014-06CMY-Li)和澳大利亞政府基金項(xiàng)目(PSLP?by?LI?)等資助(生命科學(xué)院,?科技處)。
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