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

图7 黄土高原2020年不同条件下植被恢复区域和原有植被区域的总初级生产力差异(GPP_D)。A, 不同土地利用类型转变方式下的林地恢复GPP_D。B, 不同土地利用类型转变方式下的草地恢复GPP_D。C, 不同Sen斜率等级下的林地恢复GPP_D。D, 不同Sen斜率等级下的草地恢复GPP_D。

正文中引用本图/表的段落

通过对比不同土地利用类型转变方式下的植被恢复GPP_D, 我们发现对于林地来说, 各土地利用类型转变下的每个月林地恢复GPP_D基本均为负数(其中, 裸地—林地、耕地—林地、草地—林地和林地生长区域GPP_D的范围分别为-6.35- -0.51、-3.32-0.02、-3.49- -0.18和-2.08-0.03 g·m-2·d-1), 这表示相比黄土高原上的原有林地, 裸地—林地、耕地—林地、草地—林地和林地生长等林地恢复方式下植被生产力均不足(图7A)。其中, 由裸地转变为林地的林地恢复区域GPP相比原有林地GPP差距最大, 裸地—林地的林地恢复区域主要集中在黄土高原降水量稀少、土层荒漠化严重的西北方位, 说明了通过沙地和沙漠区荒漠化治理的方式增加的林地, 大多质量不高并且林地保持性较差(高照良, 2012; 刘祖英等, 2018), 也表明在裸地上实施生态工程, 虽然地表绿度可能得以提升, 但是新造林地难以产生较高的生产力; 林地生长区域虽然与黄土高原原有林地相比生产力仍然不足, 但相比其他土地利用类型转变方式下的林地恢复具有相对较高的植被生产力效益, 这可能得益于原有林地生长区域较好的水分条件, 也说明了在黄土高原通过实施封山育林、天然林保护等促进森林生长的政策, 可以增加植被恢复和碳存储, 具有较好的植被恢复效果。耕地—林地和草地—林地的区域植被生产力优于裸地—林地的区域, 但仍不及林地生长的区域。对于草地来说, 除了裸地—草地的恢复方式下产生的植被生产力效益低于黄土高原原有草地区域(GPP_D的范围为-0.61-0.37 g·m-2·d-1), 耕地—草地及草地生长区域均产生了较高的植被生产力(GPP_D的范围分别为0.03-3.41和-0.19-1.81 g·m-2·d-1)。其中, 耕地—草地的植被生产力效益最高(图7B)。

林地恢复区域和草地恢复区域的GPP_D均随着植被LAI增长速率(即Sen斜率)的增加而缩小(图7C、7D), 这表示黄土高原20年来绿度提升幅度越大的区域产生了越好的植被生产力效益。对于恢复林地来说, 在GPP_D最小的Sen斜率等级一中GPP_D的范围为-4.98- -0.33 g·m-2·d-1, GPP_D最大的Sen斜率等级五中GPP_D的范围为-2.05-0.32 g·m-2·d-1, 而恢复草地GPP_D在Sen斜率等级一和Sen斜率等级五中的范围分别为-0.94- -0.02 g·m-2·d-1和0.31-5.55 g·m-2·d-1。

本文的其它图/表

• 图1 黄土高原地理位置。
  
• 表1 4个AmeriFlux通量站点的详细信息
  
• 图2 黄土高原植被恢复区域和原有植被区域空间分布。A, 林地恢复区域。B, 草地恢复区域。C, 原有林地区域。D, 原有草地区域。
  
• 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。
  
• 图4 基于TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI)日光诱导叶绿素荧光(SIF)计算的总初级生产力(GPP)与实测GPP的比较结果。A, CA-Cbo。B, US-MMS。C, US-MOz。D, US-Ha1。R², 决定系数; RMSE, 均方根误差; rRMSE, 相对均方根误差。
  
• 图5 黄土高原2020年植被恢复区域与原有植被区域平均冠层顶部日光诱导叶绿素荧光(SIF_TOC)、总初级生产力(GPP)对比。A, 林地恢复区域与原有林地区域平均SIF_TOC对比。B, 草地恢复区域与原有草地区域平均SIF_TOC对比。C, 林地恢复区域与原有林地区域平均GPP对比。D, 草地恢复区域与原有草地区域平均GPP对比。
  
• 图6 黄土高原2020年不同叶面积指数(LAI)等级下植被恢复区域和原有植被区域的总初级生产力差异(GPP_D)。A, 不同LAI等级下的林地恢复GPP_D。B, 不同LAI等级下的草地恢复GPP_D。
  
• 图8 黄土高原2020年不同植被恢复时间的植被恢复区域和原有植被区域的总初级生产力差异(GPP_D)。A, 不同恢复时间下的林地GPP_D。B, 不同恢复时间下的草地GPP_D。
  
• 图9 黄土高原2020年不同气候条件下植被恢复区域和原有植被区域的总初级生产力差异(GPP_D)。A, 不同温度等级下的林地恢复GPP_D。B, 不同温度等级下的草地恢复GPP_D。C, 不同土壤湿度等级下的林地恢复GPP_D。D, 不同土壤湿度等级下的草地恢复GPP_D。