西藏草地生产力的脆弱性与农区饲草生产解决方案
文献类型：学位论文
| 作者 | 段呈 |
| 答辩日期 | 2024-07 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 戴尔阜 ; 余成群 |
| 关键词 | 高寒草地 气候变化 草地退化 饲草生产 农牧耦合 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 地理学 |
| 英文摘要 | 草地生态系统是青藏高原最主要的生态系统类型，也是畜牧业发展重要的基 础资源。然而，受气候变化和人类活动的影响，草地生产力不稳定，尤其是在藏 北干旱地区，草地普遍退化。草地退化造成的生态系统供给和服务功能下降，以 及草畜失衡已严重制约畜牧业的可持续发展。通过饲草生产促进农牧耦合是高原 应对气候变化、草地退化、饲草短缺和农牧业可持续性的重要适应策略。但是， 气候变化下高寒草地生产力的动态变化及其影响，以及潜在的草地退化情况仍然 未充分量化辨识，难以为草地适应性管理提供信息。此外，引入饲草耕作产生的 潜在生产和经济效益以及环境影响还都尚未探明，亟需明确这些关键问题才能推 动饲草生产。因此，本研究首先分析了气候变化对高寒草地生产力的影响。然后， 评估藏北高原牧区天然草地退化的敏感性。最后，以生产、经济和环境为目标量 化了藏中南农区饲草系统的生产性能、经济效益和环境表现，以及饲草系统在实 现不同目标间的权衡。以期这些研究结果对未来通过饲草生产重新耦合农牧系统 提供一些科学指导。本研究得出的主要结论如下： (1) 了解温度和降水对草地生产力的重要性有助于揭示气候变化对植被生长 的潜在影响。尽管已有研究量化草地生产力在局部、区域和全球尺度上对气候变 化的响应，但气候因子对草地生产力的限制随时间的变化尚未得到很好的理解。 本章研究结合植被生长期的归一化植被指数（NDVI）和 CASA 模型的净初级生 产力（NPP），量化了气候因子（生长季温度和降水，GST 和 GSP）约束对青藏 高原高寒草地生产力的相互作用，以及这些约束因子的时空动态变化。结果表明， 2000-2019 年，青藏高原草地 NDVI 和 NPP 分别增长了 42.2%和 36.3%。干旱区 草地生产力受 GSP 控制，而湿润区草地受 GST 控制。2000-2019 年 NDVI 和 NPP 对降水的响应强度（偏相关系数 RNDVI-GSP 和 RNPP-GSP）显著增加。其中，RNDVIGSP 和 RNPP-GSP 分别从前 10 年（2000-2009 年）的 0.14 和 0.01 增加至后 10 年 （2010-2019 年）的 0.83 和 0.78。高寒草地生产力变化的控制因子由 2000-2009 年的温度转变为 2010-2019 年的降水。降水约束的增加主要分布在高原干旱地区 草地。因此，该章节研究强调在持续的气候变化下，高寒草地生产力的气候约束可能会发生变化，而这有助于理解草地生态响应，并预测未来草地生产力的变化。 (2) 草地是青藏高原地区最主要的生态系统和畜牧业生产资源。然而，藏北 牧区大量草地退化，导致牧草产量下降，有害杂草入侵。因此，确定潜在的退化 对于未来可持续地管理草地至关重要。本章研究利用综合植被、土壤、气候和管 理条件的环境敏感区指数（ESAI）来评估藏北草地退化敏感性，并通过随机森林 模型识别草地退化敏感性的主要驱动因素。结果表明，研究区约 33%的草地对退 化较为敏感，其中西部高寒荒漠草原退化敏感性最高，ESAI 平均得分最高，为 1.38。从退化程度来看，东部只有 9%的草地 ESAI 平均值较低（<1.22），这些草 地多是高寒草甸类型。基于随机森林模型的草地退化敏感重要性排序结果表明， 植被覆盖变量的重要性最高，其次是放牧强度和干燥指数，平均降低精度均在 60% 以上。野外实测结果表明，4 个植被退化指标与 ESAI 指数的多元回归相关系数 为 0.86，表明该方法代替草地退化敏感性评估是可行的。该章节研究为评价潜在 的草地退化提供了一种重要的方法。因此，建议区域决策者在充分考虑当地自然 条件的情况下对草地退化进行管理。 (3) 通过饲草轮作促进农牧耦合为应对土地退化、饲草短缺与农牧业可持续 性提供了机会。农民对饲草选择的偏好受到经济效益、环境偏好和生产性能的影 响。然而，在饲草轮作设计中关于评估饲草系统的多重权衡的研究信息很少。因 此，本章研究针对藏南农区 5 种典型饲草系统的经济、环境和生产目标，从生境 条件、土壤生态系统服务功能、经济效益、饲草产量和营养价值指标方面进行了 综合评价比较。紫花苜蓿和青贮玉米多种植在海拔较低、降水较充沛、和生长度 日较高的地区。多年生紫花苜蓿草地的土壤碳氮积累量显著高于其他饲草系统。 同样地，紫花苜蓿草地的相对饲喂价值也明显大于其他饲草系统，而青贮玉米的 产量最高。与其他饲草系统相比，紫花苜蓿草地具有最好的经济效益。但是，紫 花苜蓿草地超过 6 年种植年限，土壤碳氮储量，净现值和产量会显著降低。与谷 类作物种植相比，饲草系统通常有更多的土壤碳积累，但只有豆科饲草会对土壤 氮储藏产生积极影响。饲草系统的经济、环境和生产指标之间的权衡表明，一年 生饲草系统（青贮玉米、燕麦和黑麦草）更倾向于满足生产目标，而不是环境和 经济目标，而多年生紫花苜蓿草地在三个目标之间表现出协同效应。本章研究结 果表明将饲草轮作整合到耕作系统，特别是引入豆科饲草是藏中南农区农牧耦合的一种适应性选择。鉴于研究区雅江流域地形变化较大，应设计适合其异质性的 饲草轮作体系。其中，紫花苜蓿和青贮玉米间作可能是一种既满足生产效率又满 足经济效益的有前景的种植模式。 总之，受气候变化和草地退化的影响，高寒草地生产力波动较大，尤其是藏 北高原牧区，草地潜在退化普遍。藏中南农区具备饲草生产的潜力，通过饲草生 产促进农牧耦合，可能是解决牲畜饲草不足与缓解草地退化的一种可行的方案。 但是，未来草地适应性管理和饲草生产还需要相关的政策、技术服务、市场渠道、 基础设施和管理才能更好地发挥农牧耦合的最大潜力和效益。 |
| 学科主题 | 地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 106 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209402]  |
| 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 | 段呈. 西藏草地生产力的脆弱性与农区饲草生产解决方案[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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