【摘要】：青藏高原作为独立完整的自然地理单元,具有植被类型齐全、空间异质性明显、受人类扰动较轻、对全球变化响应敏感的特点,使得青藏高原成为研究全球变化的理想区域,其植被物候的时空变化及其对气候变化的响应成为全球变化研究的焦点。已有的大部分研究采用遥感数据来开展,不同来源的遥感数据对物候的监测结果具有很大的不确定性,该区域的植被物候研究也没有形成定论。本研究以青藏高原东北部农作物及牧草的物候期为研究对象,基于青海省气象部门于上世纪80年代前后设立的24个农牧业气象观测站的农作物和牧草的物候数据,2003年设立的20个生态气象观测站观测的草地群落物候数据、生物量数据、气象数据和其他辅助基础数据,进一步探索青藏高原东北部农作物及牧草物候的时空变化特征及其不同气候和海拔高度区气候变化与物候的相互作用。主要结果和结论如下:(1)1961-2016年,青藏高原东北部年平均气温以0.38℃/10a的速率呈极显著升高趋势(P0.01),高于全国0.32℃/10a的升温速率。冬季增温最明显,达到0.55℃/10a。最高和最低气温的升温速率分别为0.44℃/10a和0.59℃/10a(P0.01),这种不对称升温有助于认识植被与气候的交互影响过程。空间上,柴达木盆地的升温最明显(0.49℃/10a),祁连山区及青海湖流域次之,北部地区的升温速率高于南部。年降水量以5.9mm/10a的趋势略增多,本世纪以来增加趋势更明显。空间上,环青海湖地区的降水量增幅最大(13.0mm/10a),其次为三江源地区及柴达木盆地,而东部农业区的变化趋势不明显。年际降水在空间分布上呈东南向西北阶梯递减态势,杂多、称多、玛沁、河南一线形成了年降水量大于500mm的雨带。年日照时数在2351.5-3397.7h之间,呈西北部的柴达木盆地向东南部的久治一线逐渐变少的带状分布特点。56a中纬度偏南的三江源地区日照时数呈增加趋势,其他地区日照时数均减少,夏季日照时数的减少最明显。稳定通过0℃、3℃、5℃和10℃的积温以73.0-77.6℃/10a的趋势显著升高。≥10℃、≥5℃、≥3℃和≥0℃的生物界限温度持续的日数以3.8-4.5d/10a的速率在延长。(2)1980-2007年柴达木盆地春小麦的播种期明显推迟,诺木洪和德令哈的推迟速率分别为14.5d/10a和7.4d/10a(P0.01)。春小麦成熟期提前,诺木洪的提前趋势达4.8d/10a(P0.01)。生长期缩短,格尔木、诺木洪和德令哈的缩短趋势分别为4.7d/10a、19.3d/10a、8.3d/10a(P0.01)。播种-出苗期的缩短造成营养生长阶段的缩短,乳熟-成熟期的缩短造成生殖生长阶段的缩短。营养生长阶段比生殖生长阶段缩短的更明显。(3)物种尺度上,纬度偏南且受印度季风影响较深刻的曲麻莱、甘德、河南、兴海等地区,其牧草返青期呈提前趋势,而纬度偏北受西风影响较深刻的区域,植物的返青期变化比较复杂。纬度偏南降水在杂多-称多-玛沁-河南等500mm降水量线以南的甘德、河南等地区,88%的牧草其黄枯期推迟趋势显著(P0.05),降水在500mm线以北的曲麻莱、兴海等地区牧草黄枯期变化趋势不明显,而北部地区的海北牧草黄枯期变化比较复杂。海拔最高的曲麻莱地区50%牧草的开花期呈极显著提前趋势(P0.01)。受返青期提前和黄枯推后的共同影响,甘德、河南等降水在500mm以上的地区,75%牧草生长期的延长趋势达到显著水平(P0.05),海北地区的植物生长期变化趋势复杂,极显著提前和显著推后或基本没有变化的现象共存。(4)群落尺度上,20个草地群落的返青期集中在120-145d之间,海晏和兴海等高寒草甸化草原或温性草原草地群落多年的返青时间较其他地区均早,海拔最高的两个地区沱沱河和清水河的草地返青时间一直为最晚。降水在青藏高原东北部草地返青中发挥着重要作用,总体上,500mm降水量线以北的地区草地群落的返青期推迟,以南的地区提前。黄枯时间大部分集中在255-275d之间,比返青时间更加趋于集中。纬度最偏南班玛和囊谦地区,93%的年份两地的黄枯时间最晚。海拔最高的沱沱河和清水河草地的生长期最短,海拔最低的海北、祁连等地生长期最长。60%的地区牧草生长期有缩短的趋势,环青海湖及祁连山区、长江及澜沧江源区的大部分地区草地为生长期缩短,而黄河上游地区生长期延长。(5)近14a来,青藏高原东北部草地地上生物量对月平均气温和降水变化的响应显著,但不同群落类型对气候变化的响应模式不同。大多数月份的月平均气温与高寒草甸和高寒草原地上生物量峰值呈正相关,而前一年10月、当年2至6月的月平均气温与温性草原地上生物量峰值呈显著负相关;各月降水量与高寒草甸地上生物量正相关,而与高寒草原和温性草原地上生物量相关性差异较大;在暖湿的气候条件下,高寒草甸地上部生物量峰值增加的速度比高寒草原更快,而温性草原地上生物量峰值的增加速度则明显小。(6)高海拔区最低气温的增幅大于低海拔区,而最高气温增幅小于低海拔区。气候变暖使作物可生长发育的时间延长,为避开霜冻等灾害的影响,主动适应气候变化的策略是高原高海拔区的小麦播种期被推迟,而变暖又导致成熟期提前、生育期缩短,产量波动加大;而低海拔的春小麦播种期提前、成熟期基本没有变化、生长期延长。分蘖是环境与群体的“缓冲者”,小麦对环境的适应,以及小麦群体的自动调节作用,在很大程度上通过分蘖进行。1989-1999年与2000-2010年两个时间段高海拔区高山嵩草的平均物候期提前6-25d,生长期延长3d,低海拔区返青期提前1d,其余物候期推迟1-9d,生长期延长6 d。高海拔区高山嵩草各个物候期的年际波动大于低海拔地区,牧草生长更容易受气候变化的影响,其生境更为脆弱。(7)同一地区,农作物与牧草的物候期变化趋势基本相同,但农作物物候期的变化幅度明显小于天然牧草。1987-2004年,祁连山东部的门源地区,小麦播种期明显推迟,而农作物(小麦)和牧草(车前)的出苗(萌芽)期都明显提前,农作物的出苗期以5.9d/10a的趋势极显著提前(P0.01),牧草的萌芽期以10.6d/10a的趋势显著提前(P0.05)。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S812
【图文】：
研究技术路线图
图 2.1 青藏高原东北部地理位置及植被类型分布Fig.2.1 Geographical location and vegetation types of the northeastern Tibetan Plateau研究区分布的植被类型主要有 8 种，即温性草原、温性荒漠草原、高原草甸草原、高寒草原、低地草甸、山地草甸、高寒草甸以及林地。研究区域西北
【参考文献】
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本文编号：
2720327
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