南京大學在全球變化生態學研究中取得重要成果

2021-01-08 中國生物技術網

近日，南京大學生命科學學院李建龍教授團隊在中國草地資源驅動因素定量優化核算及其對氣候變化和人類活動的響應研究中再次取得重要研究成果。該團隊基於遙感數據、氣象數據(氣溫、降水和輻射)、植被分類數據(GLC2000)和部分人類活動數據，利用改進的CASA生態模型定量核算了全國草地的實際淨初級生產能力（NPP），並計算了人類活動幹擾所佔有的生產能力，通過構建不同評估情景定量核算氣候變化和人類活動對中國草地實際淨初級生產能力變化的相對貢獻。此外，該團隊從省級層面和草地類型層面定量評估氣候變化和人類活動對草地NPP變化的相對貢獻，找出了我國主要省份以及6大草地類型(alpine sub-alpine meadow; slope grassland; plain grassland; desert grassland; meadow; alpine sub-alpine grassland) NPP變化的主要影響因子，該研究成果對於我國草地資源的優化利用與管理，提高我國草地資源的生態服務功能和價值, 以及實現草地資源的可持續利用均具有重要的科學意義和應用價值。

該成果以「Grassland dynamics in responses to climate variation and human activities in China from 2000 to 2013」 為題在國際著名生態環境雜誌《Science of the Total Environment》發表，第一作者為博士研究生劉洋洋，通訊作者為李建龍教授。

氣候變化和人類活動是陸地生態系統發生變化的兩大主要驅動因素。中國草地面積分布廣泛，佔據中國陸地面積的40%，對於我國陸地生態系統的碳匯和生態服務功能的提升具有重要作用。然而，由於異常氣候變化(全球變暖、乾旱)和人類活動(過度放牧、人口增長和過度土地利用)的影響，大約90%的草地面積已經發生了退化。為了應對草地退化，自2000年以來，我國廣泛實施了退耕還林還草和禁牧政策，在一定程度上抑制草地退化的加劇。然而，氣候變化和人類活動對草地生態系統的相對影響在不同省份和不同草地類型上展現出巨大的空間變異性，不利於當地政府優化草地資源管理策略。因此，建立一個最佳的定量評估方法來核算氣候變化和人類活動對中國草地變化的相對影響是極其重要的，尤其對於乾旱和半乾旱地區。為了定量核算氣候變化和人類活動對我國草地生態系統變化的相對貢獻，找出不同省份以及不同草地類型變化的主要影響因素，該團隊基於遙感數據、氣象數據、趨勢分析、MK檢驗和情景模擬等方法，選用NPP為指示指標，評估了氣候和人類活動對中國不同草地類型和不同省份草地變化影響的相對貢獻，並找出了主導影響因子。

Fig. 1 Relative contribution of climate and human factors to grassland NPP changes in China

Fig. 2 Area percentage of grassland NPP changes induced by climate variation, human activities, and the combined effect of these two factors (a) in the main animal husbandry provinces of China and in different grassland types (b). Note: YN: Yunnan province; SC: Sichuan province; XZ: Tibet; QH: Qinghai province; XJ: Xinjiang; NX: Ningxia province; SX: Shaanxi province;

GS: Gansu province; IM: Inner Mongolia. Alm: Alpine sub-alpine meadow; Sg: Slope grassland; Pg: Plain grassland; Dg: Desert grassland; M: Meadow; Alg: Alpine sub-alpine grassland.

他們研究結果表明，研究期限間中國草地NPP呈現增加或減少趨勢的面積分別佔總草地面積的81.21%和18.79%( Fig. 1 and Fig. 2 )。就增加的草地NPP而言，氣候變化和人類活動的相對貢獻分別為41.45%和45.22%。其中，氣候變化對於草地NPP增加的貢獻遠遠大於人類活動的省份主要包括四川(38.51% vs. 37.44%)、甘肅(60.13% vs. 11.19%)、寧夏(61.89% vs. 0%)和內蒙古(84.56% vs. 4.16%) (Fig. 2a-1)。對於減少的草地NPP而言，氣候變化和人類活動的相對貢獻分別為38.22%和53.17%(Fig. 2a-2)。氣候誘導的NPP增長和人類活動誘導的NPP減少主要發生在平原草地、荒漠草地和草甸區。此外，氣候誘導的NPP減少和人類活動誘導的NPP增加主要發生在高山亞高山草地和高山亞高山草甸區( Fig. 1 and Fig. 2b)。對於草地NPP變化而言，降水是誘導NPP增加的主要氣象要素，此外，2000年以來中國退耕還林還草政策以及禁牧政策的實施對於草地NPP的增加也具有重要推動作用。

該研究工作得到國家重大研發計劃（No.2018YFD0800201）、國際APN重點項目（AR-CP2015-03CMY-Li）和澳大利亞政府基金項目(PSLP: No.64828)等項目的資助

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