【摘要】：青藏高原作為獨立完整的自然地理單元,具有植被類型齊全、空間異質(zhì)性明顯、受人類擾動較輕、對全球變化響應(yīng)敏感的特點,使得青藏高原成為研究全球變化的理想?yún)^(qū)域,其植被物候的時空變化及其對氣候變化的響應(yīng)成為全球變化研究的焦點。已有的大部分研究采用遙感數(shù)據(jù)來開展,不同來源的遙感數(shù)據(jù)對物候的監(jiān)測結(jié)果具有很大的不確定性,該區(qū)域的植被物候研究也沒有形成定論。本研究以青藏高原東北部農(nóng)作物及牧草的物候期為研究對象,基于青海省氣象部門于上世紀(jì)80年代前后設(shè)立的24個農(nóng)牧業(yè)氣象觀測站的農(nóng)作物和牧草的物候數(shù)據(jù),2003年設(shè)立的20個生態(tài)氣象觀測站觀測的草地群落物候數(shù)據(jù)、生物量數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和其他輔助基礎(chǔ)數(shù)據(jù),進一步探索青藏高原東北部農(nóng)作物及牧草物候的時空變化特征及其不同氣候和海拔高度區(qū)氣候變化與物候的相互作用。主要結(jié)果和結(jié)論如下:(1)1961-2016年,青藏高原東北部年平均氣溫以0.38℃/10a的速率呈極顯著升高趨勢(P0.01),高于全國0.32℃/10a的升溫速率。冬季增溫最明顯,達(dá)到0.55℃/10a。最高和最低氣溫的升溫速率分別為0.44℃/10a和0.59℃/10a(P0.01),這種不對稱升溫有助于認(rèn)識植被與氣候的交互影響過程�？臻g上,柴達(dá)木盆地的升溫最明顯(0.49℃/10a),祁連山區(qū)及青海湖流域次之,北部地區(qū)的升溫速率高于南部。年降水量以5.9mm/10a的趨勢略增多,本世紀(jì)以來增加趨勢更明顯�？臻g上,環(huán)青海湖地區(qū)的降水量增幅最大(13.0mm/10a),其次為三江源地區(qū)及柴達(dá)木盆地,而東部農(nóng)業(yè)區(qū)的變化趨勢不明顯。年際降水在空間分布上呈東南向西北階梯遞減態(tài)勢,雜多、稱多、瑪沁、河南一線形成了年降水量大于500mm的雨帶。年日照時數(shù)在2351.5-3397.7h之間,呈西北部的柴達(dá)木盆地向東南部的久治一線逐漸變少的帶狀分布特點。56a中緯度偏南的三江源地區(qū)日照時數(shù)呈增加趨勢,其他地區(qū)日照時數(shù)均減少,夏季日照時數(shù)的減少最明顯。穩(wěn)定通過0℃、3℃、5℃和10℃的積溫以73.0-77.6℃/10a的趨勢顯著升高。≥10℃、≥5℃、≥3℃和≥0℃的生物界限溫度持續(xù)的日數(shù)以3.8-4.5d/10a的速率在延長。(2)1980-2007年柴達(dá)木盆地春小麥的播種期明顯推遲,諾木洪和德令哈的推遲速率分別為14.5d/10a和7.4d/10a(P0.01)。春小麥成熟期提前,諾木洪的提前趨勢達(dá)4.8d/10a(P0.01)。生長期縮短,格爾木、諾木洪和德令哈的縮短趨勢分別為4.7d/10a、19.3d/10a、8.3d/10a(P0.01)。播種-出苗期的縮短造成營養(yǎng)生長階段的縮短,乳熟-成熟期的縮短造成生殖生長階段的縮短。營養(yǎng)生長階段比生殖生長階段縮短的更明顯。(3)物種尺度上,緯度偏南且受印度季風(fēng)影響較深刻的曲麻萊、甘德、河南、興海等地區(qū),其牧草返青期呈提前趨勢,而緯度偏北受西風(fēng)影響較深刻的區(qū)域,植物的返青期變化比較復(fù)雜。緯度偏南降水在雜多-稱多-瑪沁-河南等500mm降水量線以南的甘德、河南等地區(qū),88%的牧草其黃枯期推遲趨勢顯著(P0.05),降水在500mm線以北的曲麻萊、興海等地區(qū)牧草黃枯期變化趨勢不明顯,而北部地區(qū)的海北牧草黃枯期變化比較復(fù)雜。海拔最高的曲麻萊地區(qū)50%牧草的開花期呈極顯著提前趨勢(P0.01)。受返青期提前和黃枯推后的共同影響,甘德、河南等降水在500mm以上的地區(qū),75%牧草生長期的延長趨勢達(dá)到顯著水平(P0.05),海北地區(qū)的植物生長期變化趨勢復(fù)雜,極顯著提前和顯著推后或基本沒有變化的現(xiàn)象共存。(4)群落尺度上,20個草地群落的返青期集中在120-145d之間,海晏和興海等高寒草甸化草原或溫性草原草地群落多年的返青時間較其他地區(qū)均早,海拔最高的兩個地區(qū)沱沱河和清水河的草地返青時間一直為最晚。降水在青藏高原東北部草地返青中發(fā)揮著重要作用,總體上,500mm降水量線以北的地區(qū)草地群落的返青期推遲,以南的地區(qū)提前。黃枯時間大部分集中在255-275d之間,比返青時間更加趨于集中。緯度最偏南班瑪和囊謙地區(qū),93%的年份兩地的黃枯時間最晚。海拔最高的沱沱河和清水河草地的生長期最短,海拔最低的海北、祁連等地生長期最長。60%的地區(qū)牧草生長期有縮短的趨勢,環(huán)青海湖及祁連山區(qū)、長江及瀾滄江源區(qū)的大部分地區(qū)草地為生長期縮短,而黃河上游地區(qū)生長期延長。(5)近14a來,青藏高原東北部草地地上生物量對月平均氣溫和降水變化的響應(yīng)顯著,但不同群落類型對氣候變化的響應(yīng)模式不同。大多數(shù)月份的月平均氣溫與高寒草甸和高寒草原地上生物量峰值呈正相關(guān),而前一年10月、當(dāng)年2至6月的月平均氣溫與溫性草原地上生物量峰值呈顯著負(fù)相關(guān);各月降水量與高寒草甸地上生物量正相關(guān),而與高寒草原和溫性草原地上生物量相關(guān)性差異較大;在暖濕的氣候條件下,高寒草甸地上部生物量峰值增加的速度比高寒草原更快,而溫性草原地上生物量峰值的增加速度則明顯小。(6)高海拔區(qū)最低氣溫的增幅大于低海拔區(qū),而最高氣溫增幅小于低海拔區(qū)。氣候變暖使作物可生長發(fā)育的時間延長,為避開霜凍等災(zāi)害的影響,主動適應(yīng)氣候變化的策略是高原高海拔區(qū)的小麥播種期被推遲,而變暖又導(dǎo)致成熟期提前、生育期縮短,產(chǎn)量波動加大;而低海拔的春小麥播種期提前、成熟期基本沒有變化、生長期延長。分蘗是環(huán)境與群體的“緩沖者”,小麥對環(huán)境的適應(yīng),以及小麥群體的自動調(diào)節(jié)作用,在很大程度上通過分蘗進行。1989-1999年與2000-2010年兩個時間段高海拔區(qū)高山嵩草的平均物候期提前6-25d,生長期延長3d,低海拔區(qū)返青期提前1d,其余物候期推遲1-9d,生長期延長6 d。高海拔區(qū)高山嵩草各個物候期的年際波動大于低海拔地區(qū),牧草生長更容易受氣候變化的影響,其生境更為脆弱。(7)同一地區(qū),農(nóng)作物與牧草的物候期變化趨勢基本相同,但農(nóng)作物物候期的變化幅度明顯小于天然牧草。1987-2004年,祁連山東部的門源地區(qū),小麥播種期明顯推遲,而農(nóng)作物(小麥)和牧草(車前)的出苗(萌芽)期都明顯提前,農(nóng)作物的出苗期以5.9d/10a的趨勢極顯著提前(P0.01),牧草的萌芽期以10.6d/10a的趨勢顯著提前(P0.05)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S812
【圖文】：

研究技術(shù)路線圖

圖 2.1 青藏高原東北部地理位置及植被類型分布Fig.2.1 Geographical location and vegetation types of the northeastern Tibetan Plateau研究區(qū)分布的植被類型主要有 8 種，即溫性草原、溫性荒漠草原、高原草甸草原、高寒草原、低地草甸、山地草甸、高寒草甸以及林地。研究區(qū)域西北

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2720327