论文部分内容阅读
植被退化是一个全球性问题，影响着发展中国家数十亿人，特别是农民和牧民的生计和粮食安全，是气候变化与人类活动综合作用的结果。明确典型区域植被退化与恢复状况，探讨其对人类活动和气候变化的响应，进而提出防治原理和对策是科学家长期关注的焦点和努力的方向。 蒙古高原地处欧亚大陆腹地，面临着荒漠化和植被退化的问题，这不仅影响到该区域畜牧业生产的可持续发展，而且对东北亚地区的生态环境有着重要影响。近几十年来，由于气候变化及人类活动的加剧，对区域植被变化产生了一系列复杂的影响。将蒙古高原作为研究植被变化的典型区域，具有极其重要而迫切的现实意义。 本研究针对蒙古高原及各气候分区的植被退化与恢复状况及其影响因素开展了系统性研究，主要包括以下四个方面的内容:1）根据植被指数NDVI和土地利用的变化，明确蒙古高原植被变化状况;2）分析气候要素（降水、温度和风速）的时空变化对植被变化的影响，探讨畜牧量表征的放牧强度及夜间灯光数据表征的社会经济发展对植被变化的影响;3）利用增强回归树法定量分析气候因子及人为因子对各气候区植被变化的相对影响，识别各区域植被变化主导因子;4)利用残差趋势法区分蒙古高原植被变化中气候及人为因子的贡献率，并分析蒙古高原边境线两侧植被变化影响因素的共性与差异性。本研究主要结果如下: (1)MODIS NDVI和土地覆被变化表明蒙古高原近16年来植被绿度呈现上升趋势，植被退化趋势趋于逆转。生长季NDVI以0.02/10a的速率增加，其中半干旱区和半湿润区以0.03/10a的速率显著上升;干旱区、半干旱区和半湿润区NDVI呈显著上升趋势区域分别占各区域25.73％、31.88％和51.52％;呈显著下降趋势的区域占比0.53％、0.33％和2.57％。土地覆被方面，干旱区裸地可能多转化为草地;半干旱区草地面积可能受耕地开垦影响严重、呈微弱增加的趋势;半湿润区草地可能大部分转化为森林，小部分转化为耕地。同时野外调查发现，在部分区域，适口性较好的植被被适口性很差甚至有毒的植被取代，这表明未来的研究中需要将遥感数据与植物群落组成的地面测量结合起来。 (2)气候要素的时空变化对蒙古高原植被恢复的影响存在显著的区域差异。其中生长季降水呈现微弱增加的趋势，在蒙古高原干旱区和半干旱区的过渡地带、半干旱区的东部及大兴安岭南麓促进了植被恢复，分别占干旱区、半干旱区和半湿润区总面积的58.64％、63.20％和29.63％;同时降水在植被生长季各阶段均起到促进作用，尤其是6-8月份的降水。生长季温度呈现微弱降低的趋势，在蒙古高原的中部和西北部地区抑制了植被生长，分别占干旱区、半干旱区和半湿润区的28.87％、34.75％和15.27％;而且温度由生长初期的促进作用为主转为中后期的抑制作用为主。生长季风速呈现波动状态，对蒙古高原影响较小但区域差异明显，在锡林郭勒地区由初期的抑制植被生长转变为后期的促进植被生长，在鄂尔多斯高原表现出持续性抑制作用。 (3)人类活动整体上促进了该区域植被状况的改善。干旱区、半干旱区和半湿润区的夜间灯光DN值均显著增加;相比较夜间灯光DN值为0的区域，DN值＞0的区域内NDVI上升趋势更为明显，从干旱、半干旱到半湿润区分别是0.017/10a vs0.007/10a，0.035/10a vs0.027/10a和0.045/10a vs0.019/10a，表明社会经济发展可能对区域地表植被恢复起到了一定的推动作用。近16年蒙古高原不同气候区的牲畜密度均显著增加，但各区域整体放牧强度处于合理水平，其中半干旱区和半湿润区牲畜密度与植被的长势密切相关。 (4)从干旱区过渡到半湿润区，温度对植被的影响越来越显著。蒙古高原干旱区和半干旱区植被变化主导因子相差不大，但各因子对植被变化的影响程度存在差异。干旱区植被变化主要受降水和放牧强度的影响，其中6-8月降水量、牲畜密度和4-5月降水量的贡献率分别为35.15％、17.99％和12.44％，累计达到65.58％;半干旱区植被变化主要受降水、放牧强度和温度的综合影响，其中6-8月降水量、牲畜密度和4-5月温度的贡献率分别为41.61％、12.21％和11.79％，累计达到65.61％。半湿润区植被变化则主要受温度的影响，生长季各时期(6-8月、9-10月和4-5月)温度的贡献率分别为35.85％、26.54％和13.62％，三者累计达到76.01％。 (5)蒙古高原沿中蒙边境线可以分为境内（中国）和境外（蒙古国）进行对比研究。境内地表植被状况及恢复状况均好于境外，尤其在干旱区和半湿润区。境内干旱区、半干旱区和半湿润区NDVI分别以0.01/10a、0.03/10a和0.03/10a速率增加，而境外仅在半干旱区以0.03/10a速率增加;境内干旱区和半湿润区的植被恢复和土地覆被变化有关，而半干旱区好转可能得益于草类植被的长势变好。气候要素对蒙古高原境内外植被恢复的促进作用相似，均占比41％左右;人为因子则存在一定的差异性，对境外植被破坏作用大于恢复作用(29.14％vs10.60％)，而对境内植被恢复作用大于破坏作用(21.62％vs16.85％)。这和境内外城镇活动、工业活动、畜牧活动和政策差异密不可分，表明了人类活动对区域植被状况变化有着深远的影响。