西藏高原天然草地生态系统结构和功能格局及其影响因素

来源 :中国科学院大学 中国科学院地理科学与资源研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cyanh77
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天然草地是西藏最主要的植被类型,其类型复杂多样,植物种类组成及其结构特殊;生态系统脆弱,退化较为严重,是研究全球变化对生态系统生产力影响的典型地区和热点地区。本文通过对藏北那曲至阿里样带进行野外调查,并从文献收集西藏地区天草草地的物种分布数据,结合遥感影像和气候、地形等数据,分别采用回归模型、分级划分法和物种分布模型等方法,分析了西藏天然草地群落结构、地上生物量(AGB)、降水利用效率(PUE)以及植物功能群的分布,以及它们与环境因子的关系。本文的主要结论如下:  ⑴通过定量分析西藏高寒草地野外样带调查的AGB与250 m、1 km两种分辨率的四种MODIS植被指数间的关系,认为250m分辨率的修改型土壤调整植被指数(MSAVI)是四种指被指数中估算整个西藏区域草地AGB最准确的植被指数,并且影像的分辨率对整个草地估算的没有显著影响。通过直线回归估算了西藏草地的AGB分布情况,并确定出了影响其分布的决定因子:该地区草地AGB的空间差异较大,AGB的大小从1 gm-2到136 gm-2不等,且三种草地类型的分别是荒漠草原、高寒草原和高寒草甸的AGB依次升高;约有59%的AGB空间差异可由年降水量(MAP)和年均温(MAT)决定。  ⑵通过广义线性模型(GLM)和分层划分法分析AGB与群落因子和环境因子的关系,发现当盖度和物种丰富度高、而且位于较湿润地区,没有或放牧干扰较小时,群落会有较高的AGB。而且,不同群落特征和环境因子对AGB的重要性与空间尺度有关。不管是小尺度还是大尺度上,盖度都是影响高寒草地AGB的决定性因子,群落物种组成,尤其是功能植物群的出现与否是物种和群落水平上影响AGB的重要因子,物种丰富度在样方和样点尺度上对AGB也有一定的影响。环境因子包括MAP和表层土壤水分与AGB是正相关关系,放牧干扰则为负相关关系。  ⑶基于样带调查结果,PUE沿降雨梯度(100-600 mm)自西向东逐渐增加,而不同的草地类型的PUE也有较大的差异,PUE在干旱的荒漠草原向着半干旱的高寒草原及较湿润的高寒草甸逐渐升高。这一方面是由气候和土壤等环境因素引起的,一方面也与各草地类型的群落组成和结构有关。PUE随MAP的增加呈指数增长;土壤水分是PUE的决定性因子;放牧干扰对PUE的影响也很大;有垫状植物出现的群落,其PUE要高于禾本科植物群落。  ⑷根据野外调查和文献收集的物种分布点数据(presence),并选取了包括气候、地形、植被等类型的19种环境因子,运用物种分布模型Maxent模拟了六种植物功能群的分布。结果表明植物功能群的分布范围与模型模拟时所用到的分布点具有明显的关联:在没有物种分布点的西藏西北部,如羌塘高原的无人区,几乎没有预测到物种的分布。气候因子对几种植物功能群的分布都具有重要作用,尤其是降水量的季节性变化、最干旱月的降水量、年平均温度、最冷月温度以及最暖月温度,这几个因子反映了研究地区的降水和温度变化范围,是调控生态系统过程的关键性因子。海拔也是重要影响因子之一,它直接影响着温度的变化,随着海拔上升,温度逐渐降低,从而局限了一些温度敏感性物种的分布。  ⑸本研究有助于增加我们对高寒草地响应和适应全球变化格局和机制的理解,并为我国陆地生态系统的群落结构、初级生产力和碳储量的中长期动态模型预测和检验提供可靠的参数;为增加对该地区资源的分布以及储量的了解提供方法参考,为草地的保护和畜牧业的发展提供一定的支持。
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