我國(guó)中緯度夏季風(fēng)邊緣帶植被時(shí)空變化及其影響因素.pdf

1、植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，與大氣、土壤進(jìn)行著物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞，是連接土壤和大氣的重要環(huán)節(jié)，對(duì)氣候變化具有重要的指示作用。中國(guó)大部分地區(qū)處于東亞季風(fēng)系統(tǒng)的控制范圍內(nèi)，植被變化受到東亞季風(fēng)尤其是東亞夏季風(fēng)的影響。20世紀(jì)70年代末東亞夏季風(fēng)出現(xiàn)由強(qiáng)轉(zhuǎn)弱的突變，80年代以來(lái)夏季風(fēng)整體偏弱。在夏季風(fēng)偏弱的背景下，其能夠影響的地域范圍具有明顯變化，使得夏季風(fēng)邊緣帶南北界位置隨之變化。夏季風(fēng)邊緣帶是指只有在某些年份才能受到夏季風(fēng)

2、影響的地區(qū)，夏季風(fēng)的變化對(duì)夏季風(fēng)邊緣帶上的植被變化具有深刻的影響。中國(guó)中緯度夏季風(fēng)邊緣帶（簡(jiǎn)稱(chēng)邊緣帶）位于半濕潤(rùn)區(qū)向半干旱區(qū)過(guò)渡的地帶，植被對(duì)氣候變化敏感。在夏季風(fēng)偏弱且其影響范圍變化明顯的背景下，研究邊緣帶植被變化及其與氣候變化的關(guān)系，有利于揭示邊緣帶植被與氣候變化之間相互作用的過(guò)程和機(jī)理。同時(shí)，還可以反映該區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況以及氣候變化對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，為改善人類(lèi)生活環(huán)境和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供事實(shí)依據(jù)和理論支持。
　　本文以中國(guó)中緯

3、度地區(qū)30°N-40°N、100°E-115°E經(jīng)緯度范圍為樣帶，并在樣帶上選取10個(gè)典型樣區(qū)，分別在樣帶和樣區(qū)尺度上研究1982-2015年邊緣帶植被的時(shí)空變化。在樣區(qū)尺度上分析34年來(lái)自然樣區(qū)和農(nóng)耕樣區(qū)植被變化的長(zhǎng)期趨勢(shì)以及不同時(shí)段植被的時(shí)空變化及其差異，并在樣帶尺度上通過(guò)逐像元地計(jì)算不同時(shí)段植被的變化速度，分析各個(gè)時(shí)段植被的空間變化特征以及植被空間變化的差異。利用相關(guān)分析法在樣區(qū)尺度上分析34年來(lái)自然樣區(qū)植被NDVI分別與氣溫和降

4、水的關(guān)系，并研究植被和氣候變化在各個(gè)時(shí)段的關(guān)系，分析植被和氣候變化之間的相互作用過(guò)程，以探討邊緣帶植被時(shí)空變化及其差異的原因。進(jìn)一步研究地形條件（海拔、坡度和坡向）對(duì)邊緣帶植被空間變化差異的影響。最后，利用基于生物物理和生理過(guò)程的IBIS模型模擬邊緣帶植被NPP的時(shí)空變化，對(duì)邊緣帶植被變化和氣候變化的關(guān)系進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明：（1）34年來(lái)邊緣帶植被呈改善趨勢(shì)，在不同時(shí)段植被的變化狀況不同。1980年代邊緣帶植被整體上呈改善趨勢(shì)，中部地區(qū)

5、植被改善速度較快。1990年代植被整體上呈不顯著的退化趨勢(shì)。自然樣區(qū)表現(xiàn)為六盤(pán)山及其以東的樣區(qū)越向東植被退化速度越快，農(nóng)耕樣區(qū)表現(xiàn)為西部植被退化速度快于東部。21世紀(jì)初樣區(qū)植被整體上呈顯著改善趨勢(shì)，自然樣區(qū)植被改善速度在空間上沒(méi)有明顯的規(guī)律，農(nóng)耕樣區(qū)表現(xiàn)為西部植被改善速度快于東部。（2）樣帶植被變化的空間特征主要表現(xiàn)為，在1980年代和21世紀(jì)初樣帶植被改善面積明顯大于1990年代。樣帶東部地區(qū)植被改善面積的變化比西部明顯。（3）34年

6、來(lái)邊緣帶氣溫總體上呈顯著上升趨勢(shì)而降水變化不顯著。1980年代和1990年代升溫趨勢(shì)顯著，21世紀(jì)初氣溫上升速度變緩甚至出現(xiàn)降溫趨勢(shì)；降水在各個(gè)時(shí)段變化均不顯著。不同時(shí)段氣溫和植被NDVI的相關(guān)關(guān)系不同。在1980年代呈顯著正相關(guān)，在1990年代不相關(guān)，而在21世紀(jì)初則呈顯著負(fù)相關(guān)。在整個(gè)研究時(shí)段以及三個(gè)不同時(shí)段內(nèi)，生長(zhǎng)季之前時(shí)期降水與植被NDVI呈顯著正相關(guān)。（4）海拔和坡向?qū)χ脖坏目臻g變化有明顯影響。自然樣區(qū)在大致以2000m、27

7、00m和3500m為界的四個(gè)海拔高度范圍內(nèi)，植被改善面積百分比隨海拔升高而表現(xiàn)出減小、增大、基本不變、減小的特征。自然樣區(qū)整體上植被改善主要出現(xiàn)在北向坡，植被退化主要出現(xiàn)在南向坡。
　　經(jīng)過(guò)對(duì)以上結(jié)果的綜合分析，主要得出以下結(jié)論：
　　1、1982-2015年中國(guó)中緯度夏季風(fēng)邊緣帶氣溫呈顯著上升趨勢(shì)。其中，在21世紀(jì)初西部樣區(qū)氣溫上升趨勢(shì)減緩，東部樣區(qū)氣溫呈不顯著下降趨勢(shì)。在1980年代和21世紀(jì)初夏季風(fēng)偏強(qiáng)，邊緣帶降水相對(duì)

8、較多；在1990年代夏季風(fēng)偏弱，邊緣帶降水相對(duì)較少。
　　2、1982-2015年中國(guó)中緯度夏季風(fēng)邊緣帶植被總體呈改善趨勢(shì)。在1980年代和21世紀(jì)初邊緣帶植被以改善為主，在1990年代植被以退化為主。樣帶東部地區(qū)植被改善比西部明顯。
　　3、1982-2015年中國(guó)中緯度夏季風(fēng)邊緣帶植被改善是氣溫和降水共同作用的結(jié)果。1980年代和21世紀(jì)初偏強(qiáng)的夏季風(fēng)為邊緣帶帶來(lái)更多的降水，使植被呈改善趨勢(shì)。同時(shí)，在1980年代氣溫相對(duì)