摘要
草地作为全球最大的陆地生态系统，在促进生态环境改善和社会经济发展等方面发挥着十分重要的作用。随着全球气候变化和人类活动的增强，草地生态系统出现不同程度的退化趋势。中国北方温性草地作为我国放牧畜牧业基地，同时也是京津地区重要的绿色屏障，对该区域草地叶面积指数(LAI)进行时空分析，并基于LAI探讨不同类型温性草地的退化分级阈值对草地可持续利用以及保证区域经济社会可持续发展具有重要的战略意义。 本研究基于长时间序列LAI遥感数据和气象数据，结合草地分类数据，分析了1981-2017年中国北方温性草地最大LAI的时空变化特征以及不同变化趋势的LAI对气温和降水量变化的响应，并基于草地最大LAI对中国北方不同草地类型分别构建退化分级标准，生成了1981-2017年中国北方温性草地退化空间分布图。主要取得的研究成果如下: (1)中国北方温性草地年均最大LAI的多年均值为0.76±1.07m2/m2，东高西低;其中，温性草甸草原最大LAI最高(2.73±1.20m2/m2)，温性草原化荒漠最低(0.13±0.17m2/m2)。总体上，年均最大LAI呈显著增加趋势。最大LAI呈增加趋势的面积达75.87％，显著增加的面积占32.52％，显著降低的面积仅占6.31％;所有类型草地最大LAI显著增加的面积均大于显著降低的面积。 (2)总体上，年均最大LAI与1-8月总降水量和7-8月平均气温的年际变化均呈正相关。最大LAI显著降低和显著增加均主要受7-8月均温显著升高的影响。7-8月均温上升速率在影响LAI变化上存在转折阈值;对所占面积较大的草地类型，该阈值约为0.042-0.043℃/a。当气温上升速率低于该阈值时，LAI才随气温上升而增加;反之，LAI随气温上升而降低。 (3)以最大LAI降低百分比为依据，对中国北方不同类型温性草地分别确定退化分级阈值。经验证，应用该退化分级方法可较好地区分草地的退化程度，且具有较强的优势:①以LAI无显著变化高值作为未退化的参照标准，不受研究时段初始时刻的限制。②综合不同时段的样本，使结果不受研究时段影响，保证分级标准在时间上的稳定性和统一性。③对样本严格筛选，去除不确定性较强的样本，保证分级标准在空间上的代表性和普适性。④所选样本来源于长时间、大范围遥感数据而非同时期有限空间范围的样地，打破了空间代替时间的传统思路，实现了大尺度上的草地退化分级。⑤针对不同草地类型分别构建退化分级评价标准，且剔除了某类草地处于非典型气候区内的数据，结果更准确、更具针对性。 (4)中国北方不同类型草地的各退化分级阈值不尽相同，可大致归为三类:①荒漠相关的草原（包括温性荒漠草原、温性草原化荒漠和温性荒漠）的最大LAI的降低百分比(PLAI)大于15％时开始发生退化，大于30％时发生中度退化，大于75％时发生极重度退化。②温性典型草原的PLAI大于15％时开始发生退化，大于25％时发生中度退化，大于65％时发生极重度退化。③草甸草原（包括温性草甸草原和低地草甸）的PLAI大于10％时开始发生退化，大于20％时发生中度退化，大于55％时发生极重度退化。 (5)1981-2017年中国北方温性草地总退化面积为1.72×105km2，占草地总面积的8.23％。其中，中度退化和重度退化所占面积最大，分别占总退化面积的38.62％和34.85％;极重度退化占比不及5％。在近40年呈退化状态的中国北方草地中，有66.86％面积的退化发生在内蒙古，19.56％面积的退化发生在新疆。其中，内蒙古的呼伦贝尔盟和锡林郭勒盟是退化最为严重的地区，分别有29.64％和18.47％的草地发生退化，且以重度退化为主。草地呈退化状态的地区分布较为集中，主要分布于内蒙古的呼伦贝尔盟西部、锡林郭勒盟和阿拉善盟，新疆东天山以北、乌鲁木齐-昌吉沿线、塔城地区、伊犁河谷、塔克拉玛干沙漠南缘和田以东、若羌-青海交界处。
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