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Response of vegetation coverage to climate change in Mongolian Plateau during recent 10 years

近10年来蒙古高原植被覆盖变化对气候的响应



全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
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摇 摇 第 猿源卷 第 缘期摇 摇 圆园员源年 猿月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
干旱指标研究进展 李柏贞袁周广胜 渊员园源猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
气候变化对作物矿质元素利用率影响研究进展 李垄清袁吴正云袁张摇 强袁等 渊员园缘猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
森林生态系统中植食性昆虫与寄主的互作机制尧假说与证据 曾凡勇袁孙志强 渊员园远员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
线虫区系分析指示土壤食物网结构和功能研究进展 陈云峰袁韩雪梅袁李钰飞袁等 渊员园苑圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
中国省际水足迹强度收敛的空间计量分析 赵良仕袁孙才志袁郑德凤 渊员园愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
高原河谷城市植被时空变化及其影响因素要要要以青海省西宁市为例 高摇 云袁谢苗苗袁付梅臣袁等 渊员园怨源冤噎噎
土地利用和环境因子对表层土壤有机碳影响的尺度效应要要要以陕北黄土丘陵沟壑区为例
赵明月袁赵文武袁钟莉娜 渊员员园缘冤
噎噎噎噎噎噎噎噎
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赤子爱胜蚓和毛利远盲蚓对添加造纸污泥土壤的化学和生物学特征的影响
陈旭飞袁张摇 池袁戴摇 军袁等 渊员员员源冤
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个体与基础生态
钾与信号抑制剂对外生菌根真菌分泌乙酸的调控作用 杨红军袁李摇 勇袁袁摇 玲袁等 渊员员圆远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
砷诱导蚕豆气孔保卫细胞死亡的毒性效应 薛美昭袁仪慧兰 渊员员猿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
石油污染土壤中苯酚降解菌 葬凿园源怨的鉴定及降解特性 胡摇 婷袁谷摇 洁袁甄丽莎袁等 渊员员源园冤噎噎噎噎噎噎噎噎
紫花苜蓿对铜胁迫生理响应的傅里叶变换红外光谱法研究 付摇 川袁余顺慧袁黄怡民袁等 渊员员源怨冤噎噎噎噎噎噎
播种期对晚季香稻香气 圆鄄乙酰鄄员鄄吡咯啉含量和产量的影响 杨晓娟袁唐湘如袁闻祥成袁等 渊员员缘远冤噎噎噎噎噎
外源钙渊悦葬冤对毛葱耐镉渊悦凿冤胁迫能力的影响 王巧玲袁邹金华袁刘东华袁等 渊员员远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
基于植被指数的北京军都山荆条灌丛生物量反演研究 高明亮袁宫兆宁袁赵文吉袁等 渊员员苑愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
三种暖季型草坪草对二氧化硫抗性的比较 李摇 西袁王丽华袁刘摇 尉袁等 渊员员愿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
恩施烟区无翅桃蚜在烤烟田空间动态的地统计学分析 夏鹏亮袁王摇 瑞袁王昌军袁等 渊员员怨愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
啮齿动物捕食和搬运蒙古栎种子对种群更新的影响 张晶虹袁刘丙万 渊员圆园缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
高原鼠兔有效洞穴密度对高寒草甸优势植物叶片和土壤氮磷化学计量特征的影响
李倩倩袁赵摇 旭袁郭正刚 渊员圆员圆冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
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光尧温限制后铜绿微囊藻和斜生栅藻的超补偿生长与竞争效应 谢晓玲袁周摇 蓉袁邓自发 渊员圆圆源冤噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
人工巢箱繁殖鸟类主要巢捕食者及其影响因素 张摇 雷袁李东来袁马锐强袁等 渊员圆猿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
泉州湾蟳埔潮间带大型底栖动物群落的时空分布 卓摇 异袁蔡立哲袁郭摇 涛袁等 渊员圆源源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
不同尺度因子对滦河流域大型底栖无脊椎动物群落的影响 张海萍袁武大勇袁王赵明袁等 渊员圆缘猿冤噎噎噎噎噎噎
呼兰河湿地夏尧秋两季浮游植物功能分组演替及其驱动因子 陆欣鑫袁刘摇 妍袁范亚文 渊员圆远源冤噎噎噎噎噎噎噎
江西桃红岭国家级自然保护区梅花鹿生境适宜性评价 李摇 佳袁李言阔袁缪泸君袁等 渊员圆苑源冤噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
中国自然保护综合地理区划 郭子良袁崔国发 渊员圆愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
近 员园年来蒙古高原植被覆盖变化对气候的响应 缪丽娟袁蒋摇 冲袁何摇 斌袁等 渊员圆怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
人类活动与气候变化对洪湖春旱的影响 刘可群袁 梁益同袁周金莲袁等 渊员猿园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
圆园园园要圆园员园年武汉市中心城区湖泊景观变化 淡永利袁王宏志袁张摇 欢袁等 渊员猿员员冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
三江源区冬虫夏草资源适宜性空间分布 李摇 芬袁吴志丰袁徐摇 翠袁等 渊员猿员愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆愿圆鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢猿园鄢圆园员源鄄园猿
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 插秧季节的桂西要要要圆园园怨要圆园员员年袁我国广西尧云南尧贵州尧四川尧重庆等西南地区遭受了百年不遇的特大旱灾袁其中
广西西北部尧云南大部尧贵州西部等石漠化地区最为严重袁农作物大面积绝收袁千百万人和大牲畜饮水困难袁这种危
害是巨大的尧现实的遥 从对 圆园园怨要圆园员员年我国西南地区旱灾程度及其对植被净初级生产力影响结果显示院圆园园怨要
圆园员员年西南地区年均降水量和湿润指数明显低于 员怨愿园要圆园园愿年均值袁植被净初级生产力低于 圆园园员要圆园园愿年均值袁
造成的碳损失约占我国总碳汇的 苑援怨员豫遥 全球气候变暖给大气环流提供了动力袁也造成了许多极端灾害天气袁因此
如何应对气候变化形势显得更加紧迫遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 5 期
2014年 3月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.5
Mar.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)资助项目(2010CB428502, 2011CB952001);新世纪优秀人才支持计划资助(NCET鄄 09鄄 0227);
国家自然科学基金(41271542);中央高校基本科研业务费专项资金资助
收稿日期:2013鄄04鄄10; 摇 摇 修订日期:2013鄄09鄄10
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: xuefeng.cui@ bnu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201304100659
缪丽娟,蒋冲,何斌,刘强,朱枫,崔雪锋.近 10年来蒙古高原植被覆盖变化对气候的响应.生态学报,2014,34(5):1295鄄1301.
Miao L J, Jiang C, He B, Liu Q, Zhu F, Cui X F.Response of vegetation coverage to climate change in Mongolian Plateau during recent 10 years.Acta
Ecologica Sinica,2014,34(5):1295鄄1301.
近 10年来蒙古高原植被覆盖变化对气候的响应
缪丽娟1,蒋摇 冲1,2,何摇 斌1,刘摇 强1,朱摇 枫1,崔雪锋1,*
(1. 北京师范大学全球变化与地球系统科学研究院地表过程与资源生态国家重点实验室,北京摇 100875;
2. 西北农林科技大学资源环境学院, 杨凌摇 712100)
摘要:基于东亚干旱半干旱地区内蒙古和蒙古国 67 个气象站的观测资料和 SPOT VEGETATION 归一化植被指数(NDVI)数据,
借助线性趋势、MK趋势性检验、最大化合成法和相关分析等常用数理统计方法,研究了内蒙古和蒙古国地区的植被覆盖变化
和气候变化及其响应关系。 结果表明:淤 近 49年内蒙古和蒙古国地区年均气温显著上升,降水变化不明显。 年均气温在空间
上呈现出南高北低的空间分布格局,降水量表现出由西向东递增趋势。 于 空间分布上,内蒙的植被覆盖状况好于蒙古国。 时
间变化上,该地区植被覆盖变化分为 2个阶段,1998—2001年 NDVI呈整体退化趋势,2002—2012 年波动上升,其中 2009—2012
年连续 3a上升。 空间变化上,内蒙古境内植被退化的区域主要集中在锡林郭勒盟周边地区,蒙古国境内退化的区域分布在中
西部地区。 盂 蒙古国境内荒漠和草原植被 NDVI与降水呈正相关关系,与气温呈负相关。 而对于内蒙古而言荒漠和草原植被
的 NDVI也与降水呈正相关关系,森林植被与气温呈正相关。 就政策层面:内蒙古区域近年来受国家重大生态政策退耕还林、
退牧还草的影响,大部分东部和西部植被恢复较快。 在今后如果增强两国的文化和政策交流学习,将会对未来的游牧民族文化
的保留和发展提供契机。
关键词:蒙古国;内蒙古;归一化植被指数(NDVI);气候变化;植被覆盖
Response of vegetation coverage to climate change in Mongolian Plateau during
recent 10 years
MIAO Lijuan1, JIANG Chong1,2, HE Bin1, LIU Qiang1, ZHU Feng1, CUI Xuefeng1,*
1 State Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecology, College of Global Change and Earth System Science, Beijing Normal University,
Beijing 100875, China
2 College of Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China
Abstract: Vegetation in the arid / semi arid area is highly sensitive to climate change. The Mongolian Plateau climate is
mainly controlled by the east Asia monsoon system. Hence both Inner Mongolia and the state of Mongolia ( Hereafter:
Mongolia) experience a similar arid / semi arid climate but have different anthropological influences via their separate social
and economic development histories. In this study, we analyzed in鄄situ observations from 67 meteorological stations (50
stations in Inner Mongolia and 17 in Mongolia) and NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) product from SPOT
(Satellite pour l忆 observation de la Terre in French) using Mann鄄Kendall (MK) tests and Maximum Value Composition
(MVC). Our results showed that: (1) Temperature is general higher in the south than the north, while precipitation ranges
from low in the west to high in the east. There is a significant warming trend over the whole Mongolian Plateau region from
1961 to 2009, while no obvious trends were found for precipitation; ( 2) Vegetation coverage in Inner Mongolia was
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generally greater than that in Mongolia. The time series of vegetation coverage change in these two regions can be divided
into two periods. The regional averaged NDVI decreased from 1998 to 2001, fluctuated greatly and then increased
continuously from 2009 to 2012. The main degraded areas are located in the Xilingol league, central Inner Mongolia, while
they are mostly located in the central and western Mongolia; ( 3) Positive correlations were found between NDVI and
precipitation in desert, steppe vegetation and forest areas in Mongolia, while negative relationships were found for
temperature. In Inner Mongolia, NDVI are also positively correlated with precipitation in desert and steppe vegetation areas
and also positively correlated with temperature in forests. Recently several major national ecological projects were
implemented in Inner Mongolia by national central and local governments, including “The Return Cropland to Forest冶, the
“Return Grazing Land to Grassland冶 (Grain for Green), and the Three North Protection Forest Plantation Project. These
projects improved the local environment by stopping grazing / cropping and planting trees. We believe that these policy
actions contribute to the vegetation recovery in Inner Mongolia exhibited here in the NDVI. We attribute the different trends
and dynamics of vegetation change in Inner Mongolia and Mongolia to human activities since the climate is similar in these
two areas. However, the mechanism driving the changes requires further study particularly investigation of the socio鄄
economic drivers of local land use changes. If formal / informal communication between Inner Mongolia and Mongolia are
encouraged in scientific research, cultural exchange and policy making of environmental protection at different levels, it will
provide more opportunity for preservation and enhancement of the nomadic culture.
Key Words: Mongolia; Inner Mongolia; NDVI; climate change; vegetation coverage
摇 摇 IPCC 第四次工作报告指出,近百余年来全球温
度升高已经成为不争的事实[1]。 气温升高将会带来
全球干旱、粮食、水资源、物种灭绝等一系列严峻的
环境和社会问题,在一些敏感区域问题尤为凸显,例
如非洲沙哈尔[2]、中国农牧交错带[3]、北美[4]、澳大
利亚[5]等干旱区,沙漠化、粮食安全、陆地生态系统
将面临巨大挑战。 干旱半干旱区由于自身的脆弱性
和不稳定性使得其对气候变化的响应尤为敏感,气
候变化引起的沙漠化、水土流失等区域土地退化问
题是当前的研究重点[6]。 赵茂盛等[7]使用 NPP 和
PDSI (Palmer Drought Severity Index) 分析得出干旱
强度的增加会直接导致植被生产力的下降。 信忠
保[8]等使用 GIMMS (Global Inventory Modeling and
Mapping Studies) 和 SPOT VGT ( Syst侉me Pour l忆
Observation de la Terre Vegetation) 两种归一化植被
指数论证黄土高原地区气候变暖在加剧土壤干燥化
抑制夏季植被生长的同时提高了春、秋季节植被生
长活性。 这说明了气候变化对植被变化的影响是直
接的实时的。
干旱半干旱地区的气候变化是全球气候变化研
究的重要组成部分,既具有与全球气候变化的一致
性又有它自身的特殊性,即在全球变暖的大背景下,
蒙古高原地区变暖速率高于全球水平,也高于中国
平均水平[9]。 近年来剧烈的气候变化和人类过度放
牧导致了地区干旱、沙漠化情势的加剧。 由于气旋
和冷风过境等原因影响,每年春季蒙古国沙尘是我
国北方内蒙古地区沙尘暴的主要沙源,对我国内陆
地区造成巨大的环境破坏和经济损失。 地表植被覆
盖与沙尘天气发生频率有着较为紧密的联系,植树
种草能够有效遏制土地荒漠化发展速度,特别是在
气候变化的影响下植被覆盖状况的起伏波动有可能
对区域生态环境的诸多方面造成重要影响。 当前国
内的高原气候变化和植被覆盖的研究主要集中于青
藏高原[10鄄11]、黄土高原[12鄄13] 和内蒙古高原的研
究[14鄄15],少量研究针对整个蒙古高原区域,缺乏对蒙
古地区植被覆盖变化及其对气候变化响应的整体性
和异质性研究。 本研究是基于蒙古高原地区多年的
气象资料和遥感数据,对过去 50a 蒙古国和内蒙古
气温和降水的时空变化趋势进行分析,并探讨
1998—2012 年来蒙古高原地区植被覆被变化并分析
其成因。
1摇 研究区简介
蒙古高原地处亚洲大陆中部,主要包括我国境
内的内蒙古和蒙古国。 两个区域均处于东亚季风环
流控制范围内,属于温带大陆性气候,冬季严寒漫
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长,夏季炎热短暂,降水稀少[16]。 除高原东部、东南
部以及北部等少数地区外,蒙古高原绝大部分地区
年降水量均少于 400 mm,整个区域平均降水量约
200 mm[16]。 植被类型以荒漠植被、草地群落、森林
群落为主。 蒙古高原的地理特殊性在于整个区域横
跨森林鄄草原鄄戈壁沙漠带。 其中内蒙古是中国的第
三大省,具有丰富的草场和矿产资源,目前正面临着
多重社会和环境问题。 全球环境变化背景下的人口
增加、工业发展以及气温升高所导致的土地荒漠化、
环境污染和物候变化等严重限制了该地区的生态建
设和居民生产生活[9]。
2摇 资料和方法
遥感数据选用 SPOT VEGETATION NDVI 10 天
合成的产品(http: / / free.vgt.vito.be / home.php),时间
跨度为 1998—2012 年,空间分辨率为 1 km。 使用
IDL 批处理对下载的数据进行裁切,并对 SPOT
VEGETATION NDVI每旬产品数据进行最大化合成
(MVC算法, Maximum Value Composite)来消除太阳
高度角、云和大气的影响[17],然后用 IDL 语言读取
67 个气象站的 NDVI最大值。 气象数据来源于中国
气象科学数据共享服务网(http: / / cdc.cma.gov.cn / )
提供的中国 1961—2009 年气温和降水日值数据,从
中挑选数据比较完备的站点,包括内蒙古 50 个站和
蒙古国境内 17 个站,部分缺测站点的数据运用线性
回归法进行了插补。 研究采用 Mann鄄Kendall (MK)
非参数检验来检测气温要素的突变趋势。 气象数据
空间差值采用了 ArcGIS 空间地统计模块的反距离
加权法;由于生物学特性差异,不同群落或物种对气
候胁迫的响应不同。 这里分别按照 Olson 的生态区
划标准将研究区划分为森林、草原和戈壁 3 个生态
区,挑出区域内站点周围的 NDVI和气象要素进行相
关分析,并进一步探讨森林、草原和荒漠植被对气候
因子变化的响应。
3摇 结果与分析
3.1摇 气温和降水的空间分布和时空变化
如图 1所示,蒙古高原地区多年平均气温呈现
出明显的南高北低空间分布格局,由南向北递减,多
年平均气温为 4.12 益,年均温最高的站点为内蒙古
境内拐子湖站(9.3 益),最低的站点为内蒙古境内图
里河站(-4.4 益),两站极差达 13.7 益。 多年平均降
水量为 269 mm(图 1),年降水量最大的站点为内蒙
古小二沟站(476 mm),最小的站点为内蒙古额济纳
旗站(34 mm)。 降水整体上分布格局为东部高于西
部,北部高于南部,由东部季风区向西北内陆干旱区
过渡过程中,气候的大陆性明显增强。
图 1摇 气温和降水变化空间分布
Fig.1摇 Spatial distribution of yearly averaged temperature (a) and precipitation (b)
摇 摇 如图 2 所示,在过去的 49 年间,内蒙古和蒙古
国气温呈同步变化趋势,整体上均表现出显著上升
趋势(0.36 益 / 10 a,P<0.001)。 1985 年以前微弱上
升(0.075 益 / 10 a),而后快速上升(0.512 益 / 10 a)。
降水量呈现出先增加后减少的变化趋势,由图 2 和
累积距平曲线(图略)可知,1990 为分界点,1990 以
前微弱增加(17. 4 mm / 10 a),此后逐渐减少(76. 9
mm / 10 a),49a总体的变化速率为 2.45 mm / 10 a。 内
蒙古和蒙古国所有站点年均温变化的 MK 趋势检验
结果表明内蒙古气温突变的年份发生在 1990年,而蒙
古国气温突变的年份发生在 1991年,这说明整个蒙古
高原升温幅度突然增大的时间均发生在 90年代初。
7921摇 5期 摇 摇 摇 缪丽娟摇 等:近 10年来蒙古高原植被覆盖变化对气候的响应 摇
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图 2摇 年平均气温和年降水量距平时序变化
Fig.2摇 Time series of annual temperature and precipitation of their anomaly
3.2摇 植被覆盖的时空变化特征
图 3摇 蒙古国和内蒙古植被 Olson分区
Fig. 3 摇 Olson忆 s vegetation distribution for Mongolia and
Inner Mongolia
3.2.1摇 植被空间分布格局
Olson的生态分类标准在在蒙古高原区域的分
类结果为西部荒漠、中部草原和东部森林(图 3)。
本地区 1998 到 2012 年多年平均 NDVI 的空间格局
如图 4(a)所示,两地植被覆盖总体上呈现东高西低
的特征,基本与森林—草原—荒漠植被的分布一致。
总体来说,植被覆盖的排序为森林生态区>草原生态
区>荒漠生态区。 蒙古国的植被覆盖高值区分布在
北部和东部,而西南部较为荒凉;内蒙古的植被覆盖
图 4摇 1998—2012 年植被年最大化 NDVI (a)和空间变化(b)
Fig.4 摇 Spatial distribution of maximum NDVI ( a) and its
change (b) from 1998 to 2012
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高值区主要位于中部锡林郭勒盟和东部呼伦贝尔草
原附近,西部阿拉善盟是荒漠区域,植被覆盖较差。
3.2.2摇 植被覆盖时空变化
植被覆盖稀疏是干旱和半干旱地区最主要的环
境特征,因此长期定量的植被分布和空间变化观测
能够在一定程度上分析干旱和半干旱地区的环境变
化[18]。 如图 5所示,1998—2003 年整个蒙古国地区
植被呈现先减少后增加的趋势,内蒙古的植被覆盖
度高于蒙古国区域。 两地的 NDVI 均值在 0.32—0.
52之间变动,2001和 2007 年总体植被覆盖度最低,
整体上 NDVI 表现为以 2003 年和 2008 年为波峰,
2001年和 2007、2009年为波谷的波动过程。 时间序
列上主要分为 3 个阶段,1998—2001 年 NDVI 整体
明显下降,植被退化趋势明显,2002—2007 年植被波
动上升,其中 2009—2012年连续 3a上升。
图 5摇 1998—2012年植被的时间变化
Fig.5摇 Change trend of vegetation from 1998 to 2012
研究区的植被在 1998—2012 年的年际变化趋
势上呈现了显著的空间差异,如图 4(b)所示,红色
的区域表示植被减少,蓝色的区域表示植被增加,颜
色越深相关性越强。 大部分森林群落植被覆盖度是
增加的,中部和西部群落草地连片减少;内蒙古地区
植被减少的有乌兰察布、锡林郭勒盟、赤峰的中部和
通辽北部;植被增加的主要集中于呼伦贝尔、兴安、
鄂尔多斯,包头市,阿拉善盟。 蒙古国境内植被减少
的区域集中于西部区域中戈壁、中央、苏木贝尔、苏
赫巴托尔东部、戈壁阿尔泰、乌布苏、巴彦乌列盖、科
布多等地;其余地方都增加,主要集中在蒙古国的中
部和东部。
3.3摇 NDVI对气温和降水变化的响应
影响植被生长的气象因子主要有气温、降水,特
别是在干旱半干旱地区。 蒙古高原区域近年来的气
温呈现明显的上升趋势,降水没有显著变化,整体有
暖干化的趋势[9]。 这里针对干旱半干旱区域的特
性,在不同植被区域挑选 3 个典型站点(由于蒙古国
森林区域没有气象站点,这里不予讨论)。 本研究综
合考虑了降水和气温两个要素采用相关分析法来构
建气象要素与植被覆盖之间的关系(表 1)。 蒙古国
荒漠植被 NDVI与降水呈强正相关,与气温呈较弱的
负相关关系,蒙古国境内科布多站点的 NDVI与降水
呈正相关关系;草原植被主要与降水呈正相关。 内
蒙古区域荒漠植被 NDVI与降水呈相关,与气温呈负
相关。 草原植被与降水呈正相关,与气温关系不明
显。 森林植被主要与气温呈正相关,与降水关系不
明显。 穆少杰等[17]的结果认为内蒙古植被对气候
因子变化敏感度降低的原因是政策导向下人类活动
强度加剧。 蒙古国由于人口数量较少(内蒙古的十
分之一),国家目前尚无官方的生态政策,但从人口
数量上人类活动强度弱于内蒙古,部分站点 NDVI与
气温和降水相关性也强于内蒙古。
表 1摇 不同站点 NDVI与降水和气温的相关系数
Table 1摇 Correlation coefficients between NDVI and meteorological elements
蒙古国
Mongolia
站点
Stations
NDVI与降水
NDVI &
Precipitation
NDVI与气温
NDVI &
Temperature
内蒙古
Inner
Mongolia
站点
Stations
NDVI与降水
NDVI &
Precipitation
NDVI与气温
NDVI &
Temperature
荒漠植被 科布多 0.717** -0.305 荒漠植被 海力素 0.334 -0.494
Desert 乌兰固木 0.201 -0.095 Desert 杭锦后旗 -0.091 -0.721**
曼达尔戈壁 0.398 -0.187 巴音毛道 0.531 0.266
草原植被 乌勒盖 0.398 -0.599* 草原植被 东乌珠穆沁旗 0.610* 0.069
Grassland 乌里雅苏台 -0.094 -0.587* Grassland 集宁 0.531 -0.251
阿尔泰 0.717** -0.405 伊金霍洛旗 0.610* -0.176
森林植被 开鲁 0.137 0.694*
Forest 图里河 -0.118 0.546
小二沟 0.523 0.122
摇 摇 **表示相关关系达到 0.01显著水平,* 表示相关关系达到 0.05显著水平
9921摇 5期 摇 摇 摇 缪丽娟摇 等:近 10年来蒙古高原植被覆盖变化对气候的响应 摇
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4摇 讨论和结论
本文以蒙古国和内蒙古为研究对象,结合 67 个
气象站的观测资料数据分析了近 49 年来气温和降
水的长时间变化趋势,利用 SPOT VEGETATION
NDVI遥感数据分析了两地的植被覆盖变化。 采用
Olson的全球生态区划标准,从荒漠植被、草原植被
和森林植被等不同生态区的角度分析了植被变化对
气象要素变化的响应,结论如下。 (1)近 49 年间内
蒙古和蒙古国地区年平均气温显著上升,降水变化
不明显。 年均气温在空间上呈现出南高北低的空间
分布格局,降水量表现出由西向东递增趋势。 (2)蒙
古国的植被覆盖低于内蒙古区域,1998—2012 年间
植被覆盖状况呈现先退化后改善的趋势;空间变化
上,内蒙古地区植被退化的有乌兰察布、锡林郭勒
盟、赤峰的中部和通辽北部;蒙古国退化的区域分布
在中西部区域,退化面积大于内蒙古;(3)蒙古国荒
漠和草原植被 NDVI与降水呈正相关,与气温呈负相
关。 内蒙古地区荒漠和草原植被的 NDVI 与降水呈
正相关,而森林植被与气温呈正相关。 现在由于研
究所用气象站点资料空间分布不均匀,蒙古国的站
点较为稀疏,对于精确刻画该区域的气候变化特征
还有缺欠。 并且所用的遥感数据较为单一,今后将
会用多源遥感数据(MODIS 和 GIMMS 数据)来插补
融合进一步弥补时间分辨率和空间分辨率的不足。
1998 年以来国家大力倡导实施环境的可持续发
展,先后实施了京津风沙源治理、退耕还林、退牧还
草、围封保育、轮耕休耕等一系列生态恢复工程。 我
国的内蒙古作为重点实施区域之一,近年来取得了
良好的生态效果。 使用 SPOT鄄NDVI 结果研究发现
内蒙古境内西部大部分荒漠区域,通辽附近的科尔
沁沙地的植被呈持续好转状态,这与穆少杰的研究
结果基本一致[18]。 而对于蒙古国而言,查阅相关文
献和政策资料发现国际上的剑桥大学亚洲蒙古国中
心 ( Mongolia and Inner Asia student unit in
Cambridge)、蒙古国发展合作瑞士研究中心( Swiss
Agency for Development and Cooperation in Mongolia in
Swiss)还有中亚山脉研究中心(MSRC,University of
Central Asia忆s Mountain Societies Research Centre)针
对蒙古国的牧民生活和植被保护政策上进行研究和
小区域试点。 David 项目研究结果表明,20 世纪 90
年代中国的草地由于集体主义带来的公地悲剧以及
过度放牧是土地退化的主要原因。 蒙古国由于经济
制度的革新使得人民的收入迅速降低,经济的压力
使得人民生活水平降低[17]。 近年来也发现全球研
究蒙古高原问题的文献数量也从 1995 年的 26 篇增
加至 2011 年的 289 篇,增加了近 10 倍 ( web of
science 检索 geology or environmental sciences ecology
and science technology or social sciences领域,关键词
为 Mongolian Plateau),由此可见,20 世纪以来蒙古
高原的气候变化和土地利用变化以及人类活动正受
到广泛的国际关注,对蒙古国和内蒙古的长时间气
候和植被变化的机理研究是一项必不可少的基础
工作。
近年来蒙古高原气候变化(特别是温度变化)是
显著的,气温对植被覆被具有明显的负面作用,在全
球变化大背景下,处于干旱半干旱的敏感地区,应该
积极应对防患于未然,由于技术和地理条件的原因,
内蒙古和蒙古国区域的农业还是依赖于靠天吃饭的
基本格局,农户更应该采取措施防止极端暴雪事件
和干旱,例如预留牧草、休耕轮耕。 另外,要严格控
制牲畜头数,防止过度放牧导致的牧草退化。 对于
国家层面来说,制定严格的草原使用管理以及保护
政策是当务之急,两国处于相同的地理位置,共同拥
有珍贵的草原文化,促进交流才能共同协商解决现
在共存的问题。
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1031摇 5期 摇 摇 摇 缪丽娟摇 等:近 10年来蒙古高原植被覆盖变化对气候的响应 摇
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
争鸣冶的方针袁依靠和团结广大生态学科研工作者袁探索生态学奥秘袁为生态学基础理论研究搭建交流平台袁
促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章曰研究简报曰生态学新理论尧新方法尧新技术介绍曰新书评价和
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本期责任副主编摇 象伟宁摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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主摇 摇 编摇 王如松
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