青藏所与国科大等团队合作综述:气候变化主导青藏高原1980-2015草地变化,适应性管理促进退化草地恢复

  • 薛凯 (资源与环境学院)
  • 创建于 2022-09-23
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  青藏高原草地对于水源涵养、碳固持和生物多样性保护等生态功能及畜牧业发展等生产功能具有重要意义。自20世纪80年代以来,受到气候变化和人类活动等多重影响,青藏高原草地发生了巨大变化,生态系统服务功能面临退化。尽管已有大量研究基于遥感和控制实验等手段探究了青藏高原草地变化,但是对于青藏高原草地时空变化的总体趋势及其驱动机制迄今未系统梳理,气候变化和人类活动对草地变化的相对贡献仍存争议,进而限制了在青藏高原草地发展有针对性的适应性管理措施和模式。

  王艳芬教授和汪诗平研究员等综述了190余篇已发表论文,总结了自20世纪80年代以来青藏高原草地时空变化趋势,依托原位控制实验探究了草地变化的驱动机制,讨论了气候变化和人类活动对草地变化的相对贡献,并对未来研究进行了展望。

 

 

该综述文章的主要观点如下:

(1)青藏高原草地近40年来总体呈变绿趋势,但存在明显的时空分异

  自20世纪80年代以来,青藏高原草地整体“变绿”,但呈现出明显的年代差异(图1)。基于遥感反演模型研究,植被生产力1981-2000年间显著增加,2000-2015年间趋于减小,2015-2020年间呈现出新的显著增加趋势。同时,植被生产力的变化还具有较强的空间异质性,在不同的植被地理分布区(基于气候分区)存在差异。

 

图1 不同植被地理分布区的NDVI变化

(2)大尺度研究表明,气候变化主导了青藏高原1980-2015年间草地变化;控制试验的增温效应差异明显,与试验地所处的气候分区密切相关

  已有研究表明,气候变化和人类活动驱动了草地变化。但是,由于所采用的时空尺度和分析方法不同,气候变化和人为活动的相对贡献一直存在争议。该综述分析表明,气候变化主导了青藏高原1980-2015年间区域尺度草地的变化。

  同时,不同控制试验研究表明,增温效应的强度和方向并不一致。该综述提出这种不确定性与试验地所处的气候分区密切相关(图2)。在区域尺度上净初级生产力(NPP)普遍增加的气候分区内(年降水在100-400 mm之间、七月均温小于9 摄氏度),同期控制实验的增温效应表现为促进植被生长,较为一致;而位于NPP减少区域的增温效应方向则表现为促进或抑制植被生长,具有不确定性。

(3)放牧强度超过草地承载力对草地生态系统造成负面影响,而适应性管理措施能有效恢复退化草地

  气候因素无法解释2015-2020年间不同植被地理分布区的NDVI变化,青藏高原草地管理的变化可能是草地变化的关键。控制实验表明,放牧强度超过草地承载力会对草地植被和土壤造成负面影响。一系列政府主导的工程或项目(包括减牧或禁牧、自然保护区、牧民定居、城镇化)和基于以草定畜的适应性管理措施等则有效促进了退化草地的恢复。

图2 控制实验增温效应与植被地理分区

展望:在植被覆盖率和生产力等无明显变化时,草地也可能随植物群落结构或物种组成不同而发生变化,影响生态和生产功能。然而,由于技术手段的限制,目前尚缺乏区域尺度上植物群落结构的时空变化信息。因此,亟需通过技术创新,在区域尺度研究青藏高原植物群落的结构变化特征。同时,草地变化与经济社会发展密切相关,亟需在经济社会发展的框架下理解草地变化,采取适应性管理措施平衡人类活动与环境保护的关系,促进草地的有效保护和可持续利用。

该综述文章发表于Nature Reviews | Earth & Environment,中国科学院青藏高原地球系统与资源环境全国重点实验室/中国科学院大学资源与环境学院王艳芬教授为该论文第一作者,中国科学院青藏高原研究所高原地球系统与资源环境全国重点实验室“生态功能过程与全球变化”团队汪诗平研究员为该论文通讯作者。该研究得到国家自然基金项目 (41731175)、第二次青藏高原综合科学考察研究(2019QZKK0304)、中国科学院A类战略性先导科技专项(XDA20050101)等联合资助。

 

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s43017-022-00330-8#citeas 

责任编辑:韩明瑞