|
||
黄土高原生态工程实施下基于日光诱导叶绿素荧光的植被恢复生产力效益评价
植物生态学报
2022, 46 (10):
1289-1304.
DOI: 10.17521/cjpe.2022.0226
基于日光诱导叶绿素荧光(SIF)揭示黄土高原大面积实施生态工程后植被恢复区域的植被生产力效益。通过分析遥感观测的地表绿度特征变化和土地利用动态, 该研究首先识别了近20年来黄土高原植被恢复区域和原有植被的空间分布范围, 在此基础上, 使用SIF和气象数据, 根据改进机理光响应模型(rMLR)计算了植被总初级生产力(GPP), 对比分析了植被恢复区域绿度特征变化下GPP的差异。结果显示: 空间上, 由于生态工程的广泛实施, 黄土高原整体绿化情况得到了明显改善。在2001-2020年间, 黄土高原上林地恢复面积约3.5万km2, 占区域总面积的7.42%; 草地恢复面积11万km2, 约占区域总面积的25.25%。整体上, 林地恢复区域的光合能力和生产力水平均低于原有林地, 而草地恢复区域较原有草地高; 恢复林地的GPP相当于原有林地GPP的83.86%, 恢复草地的GPP相当于原有草地的121.10%。在相同的叶面积指数(LAI)等级下, 植被恢复区域与原有植被的生产力呈现不同的差异性, 当LAI较大时植被恢复区域与原有植被的GPP差距较大。由裸地转变而来的植被恢复区域生产力效益最差, 而林地生长区域和退耕还草的植被恢复区域分别是林地恢复和草地恢复中的最优模式。植被恢复区域的LAI增长速率和恢复年限也影响了生产力, LAI增长速率越大的区域生产力效益越高, 林地恢复年限越久越利于生产力的提升, 草地恢复年限较短的区域有较高的生产力。总体上, 由于生态工程的实施, 虽然黄土高原上的植被覆盖面积和生物量得到了显著提高, 但植被生产力(尤其是林地)并没有获得同等程度的恢复, 影响了生态工程的生态效益。 ![]() View image in article
图3
2020年黄土高原植被恢复区域和原有植被年平均总初级生产力(GPP)空间分布。A, 恢复林地GPP。B, 恢复草地GPP。C, 原有林地GPP。D, 原有草地GPP。
正文中引用本图/表的段落
2020年, 黄土高原4-10月恢复林地(草地)和原有林地(草地)生长季内平均GPP范围为0-14 g·m-2·d-1。GPP的空间格局分布受到降雨因素的影响, 整体上呈现出由东南向西北递减的趋势。恢复林地GPP较高的区域主要分布在黄土高原中部以及东南部(6-12 g·m-2·d-1), 东部、西北部GPP较低(0-8 g·m-2·d-1)(图3A); 原有林地主要集中分布在东南部, GPP范围在4-14 g·m-2·d-1 (图3C); 恢复草地在黄土高原广泛分布, GPP由东南部6-14 g·m-2·d-1向西北部0-8 g·m-2·d-1过渡(图3B)。原有草地在黄土高原南部GPP为8-14 g·m-2·d-1, 西北部大多为2-6 g·m-2·d-1 (图3D)。GPP的空间分布格局同时也与黄土高原植被类型的地带性分布有关, 黄土高原植被区划从东南到西北依次为森林植被带、森林草原植被带、典型草原植被带、荒漠草原植被带和草原化荒漠带, 低植被覆盖区域所占面积比例最大, 主要分布在西北部植被较为稀疏的草地和沙地; 较高植被覆盖区域主要分布在东南地区(郭永强等, 2016; 高健健等, 2019)。
本文的其它图/表
|