青藏高原三江源区植被变化对气候变化和放牧活动的响应
文献类型：学位论文
| 作者 | 谷昌军 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 张镱锂 ; 刘林山 |
| 关键词 | 青藏高原 三江源 植被变化 气候变化 放牧活动 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 地处青藏高原腹地、青海省西南部的三江源区因作为长江、黄河和澜沧江的发源地而得名，更是有着中华水塔的美称，是青藏高原生态安全屏障的重要组成。然而，自上世纪80年代以来，在气候变化和人类活动，尤其是放牧活动的共同作用下，三江源区生态系统持续恶化，严重影响了其生态系统服务功能。三江源生态环境的恶化引起了广泛关注，为了恢复和保护三江源，国家于2000年建立了三江源省级自然保护区，其于2003年晋升为国家级自然保护区。此外，在国务院的批准下，先后于2005年和2014年开展了三江源生态保护一期和二期工程。生态保护工程累计投入超过200亿元，具体举措包括退牧还草、围栏禁牧、草原奖补、人工种草等，而新近的评估报告和研究结果也表明三江源区生态环境正在逐渐改善。事实上，气候暖湿化是青藏高原近年来最突出的气候变化特征，对气候变化高度敏感的高寒植被响应迅速，已有研究表明，气候暖湿化主导了青藏高原的整体变绿。在青藏高原气候暖湿化的背景下，三江源区的整体趋好是否同样来自气候变化的贡献？保护区以及生态工程的建设对三江源区植被改善贡献如何？作为我国第一批国家公园试点，三江源生态保护是否要继续下去？为了回答以上问题，服务于三江源生态保护和国家公园的建设，本研究基于多源遥感数据、气象数据、跟踪实验数据、统计数据及其他辅助数据集，定量评估了1980~2020年三江源区植被变化、气候变化，并量化了2000年以来三江源区放牧压力的时空变化，辨析了三江源区植被变化和气候变化特征以及植被变化对气候变化的响应，最终明晰了气候变化和放牧压力变化对三江源区植被变化的交互作用。主要研究结果如下： （1）从植被变化的角度来看，改善是总体趋势，尤其在进入2000年以后，其中保护区在抑制退化中成效显著。作为三江源区最主要的三种土地覆被类型，过去的四十年间，草地和水域面积分别净增加了13632.12km2、775.10km2，而未利用地净减少了14509.5km2。以上变化主要得益于进入2000年以后草地面积减少的趋势开始减缓，水域面积首次呈现出增加的趋势，未利用地的面积增幅减少，并在最近十年间表现出草地面积、水域面积大幅增加，未利用地大幅减少的趋势。从植被绿度来看，进入2000年以来，三江源植被77.35%像元GNDVI呈现出增加的趋势（显著增加趋势像元占比为33.95%，P<0.1），22.47%的像元呈现减少的趋势（显著减少趋势像元占比3.03%，P<0.1）。通过对比保护区内外变化差异来看，保护区的建立有效性在抑制植被变差的方面成效显著。 （2）气候暖湿化是三江源区气候变化的总体趋势，在进入2000年以后尤为明显，降水与温度的作用存在显著的空间差异，且降水与植被变化的相关性大于温度。1980—2020年间，除了中南部地区外，三江源区的降水量总体以显著增加趋势为主（P<0.1），其中生长季降水的增幅最为显著，且存在显著的空间差异性。1980—2020年间，三江源年均温、月最高温以及月最低温度均呈现出上升的趋势，且冬季增温高于其他季节，夜晚增温高于白天，呈现出不对称增温的现象。进入2000年前，三江源区降水呈现波动下降的趋势，气温呈现微弱的增加趋势，而进入2000年以后降水和气温均呈现波动增加的趋势。通过分析不同时间尺度气候与GNDVI的关系发现，7月份降水与7月份最低温与GNDVI的年际波动具有最强的相关性，且降水的相关性大于温度。 （3）自三江源保护区设立以来，三江源西部地区减畜显著，东部各县牲畜增加明显；明确了放牧活动的发生地点和空间分异规律，有助于刻画放牧压力空间化分布，而空间化的放牧压力数据也验证了三江源区的减畜成效。基于统计数据的结果来看，三江源西部各县牲畜下降显著，从牲畜量高值区转为牲畜量低值区，而东部各县牲畜量呈现增加的趋势。草场承包使得传统游牧被定居、半定居式放牧取代，基于高分辨率卫星影像可以有效的提取三江源区放牧点的空间分布，结合自然环境条件数据和放牧点分布数据，采用机器学习的方法模拟出三江源区放牧活动的潜在活动范围以及影响放牧点选择的关键因素。而基于GPS项圈的放牧跟踪实验则完整记录了牲畜活动轨迹，并结合自然环境因子明晰了影响放牧压力空间异质性的主要因素。GNDVI、海拔以及距离河流的远近是影响牧民行为选择的关键因素，而距离放牧点的远近以及与其他因子的交互则可以最大程度上解释放牧压力的空间变异性。机理上来看，逐水草而居是人的选择，而放牧活动的分布是受到人类干扰的二次选择。 （4）降水和海拔的交互作用，主导了三江源区植被分布格局，而降水的变化和放牧压力变化的交互作用，共同解释了三江源植被的年际变化，且降水变化大于放牧压力的变化。基于地理探测器模型，结合气候数据、植被变化数据和放牧压力数据发现，采用“格局对格局”的因子分析发现，降水和海拔的交互作用可以解释三江源GNDVI空间分异的74%，这表明三江源GNDVI分布格局虽然主要由降水主导，但同时受到海拔的交互作用；进一步采用“变化对变化”的因子分析发现，降水和放牧压力的变化可以最大程度上解释三江源GNDVI的变化（15.58%）。以上结果表明，降水增加是三江源区NDVI增加的主导因素，而减畜作用与降水增加的交互作用共同促进了三江源区的总体改善。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 244 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/186927]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 谷昌军. 青藏高原三江源区植被变化对气候变化和放牧活动的响应[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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