景观格局的影响——以新疆玛纳斯河流域为例

国家重点基础研究发展计划资助项目（2009CB825105）;中国科学院研究生科技创新与社会实践资助专项（2009）;中国科学院“西部之光”人才培养计划资助项目(XBBS200903)     

大气氮沉降对中亚草地生态系统净初级生产力的影响

氮沉降作为除气候变化、CO₂浓度升高以及土地利用变化之外的第四大主要影响陆地生态系统结构和功能的因素,其对碳循环过程的影响研究相对薄弱,同时也是不确定性最大的环节之一。近年来,由于长期高强度的放牧导致草地生态系统的生产力降低,氮成为典型草地植物生长和生态系统净初级生产力的主要限制因子。据研究,亚洲的氮沉降平均增速极有可能高于全球氮沉降平均增速,成为未来氮沉降增加最快的区域。在此背景下,研究大气氮沉降对于中亚草地生态系统的影响具有重要的意义。利用反硝化-分解模型（DNDC）分析1979-2014年中亚地区草地生态系统净初级生产力（NPP）的时空分异,探讨氮沉降对草地NPP影响。结果表明：（1）1979-2014年间,中亚地区平均草地NPP约为（173.10±31.80） g C m^-2 a^-1,草地NPP时空分异明显,各草地类型的NPP从大到小依次为森林草甸、温带草原和荒漠草原,并且草地NPP以（2.67±1.30） g C m^-2 a^-1的速度逐年增长;（2）当前氮沉降情景总体上促进了中亚地区草地NPP的增长,1979-2014年氮沉降使得中亚草地NPP增加了0.42 Pg C。     

基于最大熵模型的新疆主要有毒杂草分布区预测

近年来，在气候变化和人类放牧活动的共同作用下，新疆地区有毒杂草发展迅速，草地退化严重，影响了新疆草地生态系统及草地畜牧业的发展。了解新疆主要有毒杂草的时空分布及影响其分布的主要生态因子，对新疆畜牧业可持续发展具有重要意义。使用最大熵模型（MaxEnt），预测了不同气候情景下新疆主要有毒杂草的潜在分布区。结果表明：1）使用MaxEnt最大熵模型在三种气候情景下的模拟精度值均大于0.8，处于"好"水平，表明模型模拟结果有较高的可信度；2）白喉乌头受等温性和最干月降水量的影响，主要分布在阿勒泰等地区；无叶假木贼主要受到放牧率和最干月降水量的影响，沿天山山脉以及塔里木盆地西、北部分布；影响纳里橐吾的是平均气温日较差和等温性，分布在巴音郭楞州等地；小花棘豆主要受到平均气温日较差和降水量季节性变化的影响，集中分布在新疆西北部地区；苦豆子受海拔和最冷季降水量影响，主要分布于塔里木盆地等地区；3）有毒杂草入侵概率较低的区域（非适生区）占比51.69%；入侵的高危区面积占比5.62%，主要集中在阿勒泰、塔城、昌吉自治州、五家渠、博尔塔拉州、伊犁自治州、石河子市、乌鲁木齐市、阿克苏、克孜勒苏州和喀什；4）未来气候情景下，新疆主要有毒杂草呈现进一步扩散趋势；SSP245情境下有毒杂草扩张蔓延趋势比在SSP126情境下更为明显，这说明在较高辐射强迫的气候情境下，有毒杂草表现出较高的适应能力；未来平均气温日较差变小的区域更易被有毒杂草入侵，而最干月份降水量明显增加的区域，有毒杂草入侵的可能性较小，其面积发生退缩。     

天山北坡不同海拔梯度山地草原生态系统地上净初级生产力对气候变化及放牧的响应

以天山北坡三工河流域为例,利用改进后的Biome-BGC模型分别模拟了仅气候变化（Clm）、气候变化与放牧联合作用（ClmGra）下研究区不同海拔梯度3种山地草原生态系统（低山干旱草原,LAG;森林草甸草原,FMG;高寒草甸草原,AMG）1959—2009年地上净初级生产力（Aboveground Net Primary Production,ANPP）的动态,并通过假设27种放牧强度情景（0—8 羊/ha）模拟了其ANPP随放牧强度增加的变化趋势。近50年气候变化致使研究区各海拔梯度草原生态系统ANPP整体均呈上升趋势,但在放牧联合作用下,不同草原类型ANPP变化趋势差异显著;放牧导致FMG和AMG的ANPP呈下降态势,分别减少30.0%和33.2%,对比之下,由于1980前较低放牧强度促进了LAG的ANPP,放牧导致其ANPP整体增加1.3%。随着放牧强度增加,LAG的ANPP呈先增后减趋势,且在干旱年份最为显著;而FMG和AMG的ANPP呈显著非线性递减趋势。这些结果表明,近50年气候波动可能有利于中亚干旱区山地草原生态系统生产力的提高,但日益增强的放牧活动导致其净初级生产力显著降低;放牧对FMG与AMG生产力的负面效应随放牧强度增加而增强,但适度放牧可能促进LAG净初级生产力,尤其在干旱年份。     

放牧对新疆草地生态系统碳源/汇的影响模拟研究

<正>确评估新疆草地生态系统碳源/汇效应,对区域尺度碳循环研究具有重要意义。放牧是新疆草地生态系统中主要的人类活动,但放牧对草地碳平衡与碳动态的影响还具有很大的不确定性。利用生态系统放牧模型Biome-BGC grazing,通过情景模拟综合评价新疆草地生态系统碳源/汇的动态。结果表明:1)1979—2007年新疆草地生态系统的碳源总量为0.38Pg C,其中由放牧导致的碳释放为0.37Pg C;2)当平均放牧率小于0.24头标准羊/hm~2时,放牧能够促进草地碳固定。研究实现了BiomeBGC grazing模型在区域尺度的应用,研究结果将有助于理解气候变化及放牧对干旱区草地生态系统碳动态变化的驱动机理,对探明干旱区草原生态系统的源/汇特征具有重要意义。