三江源地区植被演变趋势及其水热—放牧驱动解析

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三江源地区位于地球“第三极”,号称“江河之源”、“中华水塔”,水源涵养和生态保护的地位举足轻重。受气候变化和人类活动的影响,三江源地区的水文形势和植被生态正在经历显著的变化。本论文论文针对三江源地区的植被演变开展研究工作,定量解析了气候变化和放牧活动的影响,探究植被活动对水热条件和放牧活动的响应关系。探究气候变化和人类活动对该敏感区生态系统的影响规律,具有重要的科学意义,对三江源地区土地资源利用有一定的指导价值。论文系统地梳理了三江源地区气候、水文、植被指数、放牧活动的时空分布特征和演变趋势。1960~2018年,三江源地区年平均气温、年降水量、年潜在蒸散发分别以0.036℃/yr、0.95mm/yr、0.48m/yr的速度显著增长,变化趋势在空间上呈现出不均一性,各月份变化幅度不同。1956~2018年,长江源区的年径流量以0.68亿m~3/yr的速度显著增长,黄河源区径流量呈不显著的减小趋势。1982~2015年三江源地区归一化植被指数(NDVI)呈增加趋势,放牧活动加强。进一步研究了植被活动与水热条件、放牧活动的响应关系,并揭示了水热条件和放牧活动之间的调节作用对植被活动的影响。结果指出,1995~2014年生长季植被指数与生长季气温和降水显著相关,但与云覆盖率、放牧强度相关性较弱;气温升高和降水量增加促进了三江源地区植被指数增加。气温对植被-降水和植被-云覆盖率的调节作用有利于植被的生长,而放牧和人类活动对植被-气温关系的调节作用抵消了气候变暖带来的正面作用。通过搭建非齐次隐马尔科夫模型,构建了NDVI月值的模拟方法。模型相对误差小于10%,纳什效率系数高于0.975,对植被指数的空间差异性、季节性具有较好的表征能力。采用场景对比法,量化了放牧对植被的影响:场景一在低放牧强度区训练模型,运用于高放牧强度区;场景二在高放牧强度区训练模型。研究揭示了放牧活动对植被指数的季节性效应,即在生长季中期(7~9月)的影响为负,而生长季初期(5月、6月)和末期(10月)影响为正。这与放牧改变植被绿度、土壤理化性质和植被物候有关。考虑到放牧活动的季节性效应,研究提出应以8月份的植被指数来评估植被演变趋势。1982~2009年放牧压力持续增加,主要原因是该时期处于较不利的水热条件下。研究有利于为科学管理放牧活动提供理论依据。
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