生命科學院李建龍教授實驗室經多年攻關在我國三江源區生态植被質量與生态退化遙感綜合評估研究中取得系列重要成果,他們利用自主研發不同時空生态植被氣候遙感綜合定量評估系統,創造性地對現有中尺度陸地生态系統過程進行了仿真、模拟和定量評價分析,從而對由該植被大氣遙感綜合定量評估系統估測中尺度植被生态系統生産力和三江源區生态植被質量與生态退化現狀及其驅動力和影響變化成因,找出了影響我國三江源區生态植被質量變化與生态退化的主導因子,氣候變化和人類活動緻成份額及提出了保護我國三江源區生态環境對策,利用該生态植被氣候遙感綜合定量評估系統比傳統模型和其他方法大大提高了估算三江源區生态植被質量與生态退化現狀及其驅動力的效能,以及定量評價的精度。該成果以“Vegetation dynamics and its driving forces from climate change and human activities in the Three-River Source Region, China from 1982 to 2012”(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969716306489)為題在《Science of the Total Environment》發表,第一作者為張穎博士,通訊作者為李建龍教授。
三江源是東亞三條重要河流(長江、黃河和瀾滄江)的發源地,然而随着全球氣候變暖和人類無限度的生産經營活動,生态環境變得越來越脆弱,特别是天然草地大規模退化與沙化,使該地區草地生産力和對土地的生态保護功能下降,并已直接威脅到了長江、黃河和瀾滄江流域、乃至東南亞諸國的生态安全和生态質量。為了保護三江源生态環境質量,防止該地區生态環境進一步惡化,中國政府從2001年起,成立了我國面積最大的自然保護區“三江源自然保護區”, 随後投巨資建立了一系列三江源自然保護項目和生态保護工程。為了配合國家生态保護項目實施和科學評估國家生态保護項目實施後的作用,定量評估人類活動和氣候變化對三江源地區的生态質量影響,為決策者選擇不同的對策來順應氣候條件的變化或者抵消氣候惡化的影響提供理論依據,對生态管理政策措施的制定和實施效果評價巨有重要現實意義。
由于三江源地區是我國重要的生态功能區,在近幾十年來,該地區的氣候條件和人為活動都發生着明顯的變化,為了科學揭示近31年間三江源生态系統淨初級生産力(NPP)的時空變化格局,把握植被的退化(恢複)的動态驅勢,并定量分析各種氣候因子及人類活動對NPP的貢獻,本文利用1982-2012年的多源遙感數據、氣候數據,結合遙感生産力模型(生态氣候遙感綜合模型)估算三江源生态系統的NPP ,準确反應了近31年NPP時空演變動态,并在此基礎上定量核算了三江源不同時期中各氣候因子及人類活動對NPP年際變化的影響。研究結果表明:(1)1982-2012年三江源植被NPP均值為187.37 gCm-2yr-1,總量為59.43 TgCyr-1,空間分布呈現由東南向西北遞減的特征;(2)1982-2012年間三江源植被NPP均值呈現顯著上升趨勢,增長速度為1.31 gCm-2yr-2,全區62.87%的地區NPP顯著增長,而21世紀後,全區NPP呈現下降趨勢,53.36%的地區NPP顯著下降;(3)整個研究時間段内,溫度、降水和輻射對NPP年際變化的貢獻分别占總氣候貢獻的41.43%、6.43%和52.14%,輻射是對NPP年際變化影響最大氣候因子。三種氣候因子在1982-2000年間均對NPP呈現正面影響,而在2001-2012年間均呈現出負面影響;(4)整個研究時間段内,氣候和人類活動對NPP年際變化的貢獻率均值分别為1.40 gCm-2yr-2和-0.08 gCm-2yr-2,氣候對NPP增長的貢獻大于人類活動。在1982-2000年間,氣候主導植被恢複,人類活動主導植被退化,而在2001-2012年間,氣候主導植被退化,人類活動主導植被恢複;(5)輻射和氣溫是造成三江源氣候條件從有利于植被生長轉變為不利于植被生長的主要原因等。
目前業已有不少研究探索了在區域中尺度上定量區分人為影響和氣候影響的方法,依然存在一些明顯不足,如基于氣候因子模拟出的潛在生産力在不同的氣候模型的結果中會出現明顯的差異,且不易驗證,存在較大的不确定性;不同的氣候因子帶來的影響無法被量化區分,而本文提出研究方法與系統可以在一定程度上規避模拟氣候生産力帶來的不确定性,并解決了定量區别不同氣候因子和人類活動貢獻這一技術難題,實現了對由該植被大氣遙感綜合定量評估系統估測中尺度植被生态系統生産力和三江源區生态植被質量與生态退化現狀及其驅動力和影響變化結果,找出了影響我國三江源區生态植被質量變化與生态退化的主導因子,氣候變化和人類活動緻成份額及提出了保護我國三江源區生态環境的相應科學對策。
該研究工作得到國家自然科學基金重點項目(30730069)、國家自然科學基金面上項目(41271361)、國際APN重點項目(ARCP2014-06CMY-Li)和澳大利亞政府基金項目(PSLP by LI )等資助(生命科學院, 科技處)。