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植被覆盖度和物候变化对典型黑沙蒿灌丛生态系统总初级生产力的影响

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气候变化和人类活动是植被生产力年际尺度变化的重要驱动因素,明晰二者对植被生产力的共同影响对于生态系统可持续管理至关重要.气候变化可能导致植被物候变化,进而影响植被生产力.目前尚不清楚毛乌素沙地典型植被物候如何响应气候变化,并因此影响生态系统总初级生产力(GPP).此外,植被恢复(覆盖度增加)和物候变化对GPP的共同影响有待明确.该研究选取典型黑沙蒿(Artemisia ordosica)灌丛生态系统,结合MODIS遥感数据与涡度相关数据,利用植被光合模型(VPM),模拟并分析了2005-2018年间植被覆盖度和物候变化对GPP的影响.结果表明:(1)VPM模型能够较好地模拟涡度相关法观测的GPP动态(GPPFlux),而MODIS遥感产品(MOD17A2H)则显著低估GPPFlux;(2)研究期内年均归一化差异植被指数(NDVI)、最大NDVI(NDVImax)和年总GPP均显著增加,表明植被恢复促进了植被生产力增加;(3)基于NDVI和GPP日序列估算的生长季开始日期显著提前(2.1 d·a-1),生长季结束日期显著推迟(1.5 d·a-1),二者共同促使生长季长度延长(3.6 d·a-1);(4)物候期延长促进了GPP增加,生长季长度每延长1天,全年GPP显著增加6.44 g C·m-2·a-1;(5)植被覆盖度增加和生长季延长分别可以解释79％和57％的GPP增加;(6)尽管植被覆盖度和物候变化均促进GPP增加,但前者是其增加的主要驱动因素.鉴于植被覆盖度增加和生长季延长也可能导致生态系统呼吸和蒸散发增加,未来研究仍需探究生态系统碳汇能力、水分利用效率和水分承载力对气候变化和人类活动的响应.此外,该研究主要探讨GPP在年际尺度的变化趋势及影响因素,未来需要研究GPP的年际变异规律及驱动因素,尤其是对降水年际变异和极端干旱事件的响应.
Effects of land cover and phenology changes on the gross primary productivity in an Artemisia ordosica shrubland

原媛、母艳梅、邓钰洁、李鑫豪、姜晓燕、高圣杰、查天山、贾昕

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北京林业大学水土保持学院,北京100083

宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站,北京100083

北京林业大学水土保持国家林业和草原局重点实验室,北京100083

总初级生产力 植被指数 物候 气候变化 植被光合模型 毛乌素沙地

国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项

320718433167070832071842316707102015ZCQ-SB-02

2022

10.17521/cjpe.2020.0387

植物生态学报
中国科学院植物研究所　中国植物学会

植物生态学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：2.162
ISSN：1005-264X
年,卷(期)：2022.46(2)
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