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基于MODIS—NDVI的内蒙古锡林郭勒草场荒漠化
评价方法研究的开题报告
一、研究背景
草原是我国重要的资源，占据着广阔的土地面积。
然而，由于气候
变化、人类活动等原因，草原生态系统面临着许多问题，其中草原荒漠
化是最为严重的一种形式。
内蒙古自治区锡林郭勒盟地处我国北方草原，其草原面积占到了全区总面积的70%以上，具有重要的生态和经济价值。
然而，近年来锡林郭勒草原荒漠化问题日益严重，需要采取科学有效的
手段进行评价和治理，以保护其生态环境。
二、研究目的
本研究旨在基于MODIS-NDVI数据，开发一种能够快速准确评价锡
林郭勒草场荒漠化程度的方法，为保护草原生态环境提供科学决策依据。
三、研究内容
1. 对MODIS-NDVI数据进行处理和分析，提取草场的植被覆盖信息。
2. 结合野外实地调查数据，建立草场荒漠化评价指标体系，并对指
标体系进行分析和优选。
3. 利用遥感与GIS技术将草场荒漠化指标体系与MODIS-NDVI数据相结合，建立内蒙古锡林郭勒草场荒漠化评价模型。
4. 通过模型验证和实地考察，评估该模型在草场荒漠化评价中的应
用效果，并进行相关分析和总结。
四、研究意义
1. 为掌握锡林郭勒草原荒漠化现状提供科学依据，制定合理的治理
方案。
2. 为草原生态环境的保护和可持续利用提供技术支撑，推动草原绿色发展。
3. 丰富草原荒漠化研究领域，为遥感与GIS技术在草原生态研究中的应用提供参考。
《锡林郭勒盟草原生态补偿问题研究》篇一一、引言随着人类社会经济的发展，自然资源的开发与利用带来了显著的生态环境问题。
特别是作为我国重要生态屏障的草原，其生态环境的保护与恢复显得尤为重要。
锡林郭勒盟作为我国北方重要的草原生态区，其草原生态补偿问题研究具有深远的理论意义和实践价值。
本文旨在分析锡林郭勒盟草原生态补偿的现状、问题及原因，提出针对性的策略建议，以期为当地草原生态补偿的推进与完善提供参考。
二、锡林郭勒盟草原概况锡林郭勒盟位于内蒙古高原的东南部，拥有广袤的草原资源。
这里的草原不仅是牧民的重要生产资料，也是我国北方重要的生态屏障。
近年来，随着全球气候变化和人类活动的增加，锡林郭勒盟草原面临着严峻的生态环境问题，如草原退化、沙化等。
三、锡林郭勒盟草原生态补偿现状为了保护和恢复草原生态环境，我国政府实施了一系列生态补偿政策。
在锡林郭勒盟，政府通过财政转移支付、生态保护工程、草畜平衡政策等措施，对草原进行了一定的生态补偿。
这些措施在一定程度上减缓了草原退化的速度，提高了牧民的生活水平。
然而，仍然存在一些问题亟待解决。
四、锡林郭勒盟草原生态补偿存在的问题及原因（一）问题1. 补偿机制不完善：当前的生态补偿政策缺乏系统性和可持续性，未能全面覆盖所有需要保护的区域和群体。
2. 资金投入不足：尽管政府已经加大了对草原生态补偿的投入，但与实际需求相比仍存在较大差距。
3. 政策执行不力：部分地区政策执行力度不够，存在资金滥用、挪用等现象。
（二）原因1. 制度设计不够科学：生态补偿政策的制定缺乏科学依据和评估机制，导致政策实施效果不佳。
2. 资金来源单一：目前生态补偿资金主要依赖政府投入，缺乏多元化的资金来源。
3. 政策宣传和执行力度不够：部分地区对生态补偿政策的宣传不够，导致牧民对政策了解不足，同时执行力度不够也影响了政策的实施效果。
五、锡林郭勒盟草原生态补偿的改进策略（一）完善政策制度1. 建立科学的评估机制：对生态补偿政策进行定期评估，根据评估结果调整政策内容和方向。
第３９卷第１１期２０１９年６月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．３９，Ｎｏ．１１Ｊｕｎ．，２０１９基金项目：国家自然科学基金项目（４１８０１０７１）；广西自然科学基金项目（２０１８ＧＸＮＳＦＢＡ２８１０１５）；桂林理工大学科研启动基金资助项目（ＧＵＴＱＤＪＪ２０１７０９６）收稿日期：２０１８⁃１１⁃１８；㊀㊀修订日期：２０１９⁃０３⁃２８∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｆｂｌ２０１２＠１２６．ｃｏｍＤＯＩ：１０．５８４６／ｓｔｘｂ２０１８１１１８２５０２娄佩卿，付波霖，刘海新，高二涛，范冬林，唐廷元，林星辰．锡林郭勒盟草地生态系统服务功能价值动态估算．生态学报，２０１９，３９（１１）：３８３７⁃３８４９．ＬｏｕＰＱ，ＦｕＢＬ，ＬｉｕＨＸ，ＧａｏＥＴ，ＦａｎＤＬ，ＴａｎｇＴＹ，ＬｉｎＸＣ．ＤｙｎａｍｉｃｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｓｉｎＸｉｌｉｎｇｏｌＬｅａｇｕｅ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０１９，３９（１１）：３８３７⁃３８４９．锡林郭勒盟草地生态系统服务功能价值动态估算娄佩卿１，付波霖１，∗，刘海新２，高二涛１，范冬林１，唐廷元１，林星辰１１桂林理工大学测绘地理信息学院，桂林㊀５４１００４２河北工程大学矿业与测绘工程学院，邯郸㊀０５６００１摘要：定量评价草地生态系统服务功能价值及其动态变化，对草地资源保护具有重要意义㊂以锡林郭勒盟为研究区域，选用２０００ ２０１５年ＭＯＤＩＳ数据和年值降水量数据，构建了定量的生态服务价值估算体系，对草地生态系统提供产品㊁营养物质循环㊁维持碳氧平衡㊁涵养水源㊁保持土壤及文化娱乐六种服务功能进行了动态估算和对比分析，并探讨了研究区域内各旗㊁市㊁县草地生态服务价值的动态变化情况㊂研究结果表明：２０００ ２０１５年锡林郭勒盟草地生态系统提供的总服务价值年际增长率为２．５２％，年均增值３３．７１亿元，呈波动上升的趋势㊂但各旗㊁市㊁县之间草地资源发展不平衡（年际增长率范围－０．４６％ １．７１％），尤其在正镶白旗（年际增长率－０．３０％）和太仆寺旗（年际增长率－０．４６％）两地服务价值负增长；不同草地生态系统服务功能提供的服务价值相差悬殊，维持碳氧平衡功能约占比当年总价值３５％，而提供产品功能仅占比约５％，对草地生态系统保护起着至关重要作用的涵养水源功能也仅占比约１．５％㊂为动态估算内蒙古自治区，乃至京津冀地区的草地生态系统服务功能价值提供借鉴㊂关键词：锡林郭勒盟；ＭＯＤＩＳ；草地生态系统；生态服务价值；动态估算ＤｙｎａｍｉｃｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｓｉｎＸｉｌｉｎｇｏｌＬｅａｇｕｅＬＯＵＰｅｉｑｉｎｇ１，ＦＵＢｏｌｉｎ１，∗，ＬＩＵＨａｉｘｉｎ２，ＧＡＯＥｒｔａｏ１，ＦＡＮＤｏｎｇｌｉｎ１，ＴＡＮＧＴｉｎｇｙｕａｎ１，ＬＩＮＸｉｎｇｃｈｅｎ１１ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｓｕｒｖｅｙｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇ，ＧｕｉｌｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ５４１００４，Ｃｈｉｎａ２ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＭａｐｐｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｎｄａｎ０５６００１，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｖａｌｕａｔｉｎｇｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｓｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｄｉｃａｔｏｒｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ．Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｃｈａｎｇｅｓｉｎｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｖａｌｕｅｓｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｐｒｏｔｅｃｔｇｒａｓｓｌａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｄＭＯＤＩＳｉｍａｇｅｓａｎｄａｎｎｕａｌｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｄａｔａｆｒｏｍ２０００ｔｏ２０１５ｔｏｂｕｉｌｄａｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｅｖａｌｕａｔｉｎｇｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｅｒｖｉｃｅｓｏｆＸｉｌｉｎｇｏｌＬｅａｇｕｅ．Ｔｈｅｖａｌｕｅｓｏｆｓｉｘｓｅｒｖｉｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍ，ｎａｍｅｌｙ，ｐｒｏｄｕｃｔｐｒｏｖｉｓｉｏｎ，ｎｕｔｒｉｅｎｔｃｙｃｌｉｎｇ，ｃａｒｂｏｎａｎｄｏｘｙｇｅｎｂａｌａｎｃｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｓｏｉｌｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｎｄｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔ，ｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｄｙｎａｍｉｃｃｈａｎｇｅｓｉｎｅａｃｈｂａｎｎｅｒ，ｃｉｔｙａｎｄｃｏｕｎｔｙｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｏｔａｌｓｅｒｖｉｃｅｖａｌｕｅｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｔｈｅｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎＸｉｌｉｎｇｏｌＬｅａｇｕｅｆｒｏｍ２０００ｔｏ２０１５ｅｘｈｉｂｉｔｅｄａｆｌｕｃｔｕａｔｉｎｇｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｒｅｎｄ，ｗｉｔｈａ２．５２％ａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅａｎｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ３．３７１ｂｉｌｌｉｏｎｙｕａｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｍｏｎｇｂａｎｎｅｒｅｓ，ｃｉｔｉｅｓａｎｄｃｏｕｎｔｉｅｓｗａｓｉｍｂａｌａｎｃｅｄ（ａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｒａｎｇｅｆｒｏｍ－０．４６％ｔｏ１．７１％），ａｎｄｅｖｅｎｓｈｏｗｅｄｎｅｇａｔｉｖｅｇｒｏｗｔｈｉｎｓｅｒｖｉｃｅｖａｌｕｅｉｎＺｈｅｎｇｘｉａｎｇｂａｉＢａｎｎｅｒ（ａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｗａｓ－０．３０％）ａｎｄＴａｉｐｕｓｉＢａｎｎｅｒ（ａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅｗａｓ－０．４６％）．Ｔｈｅｖａｌｕｅｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｓｅｒｖｉｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｐｒｏｖｉｄｅｄｂｙｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｖａｒｉｅｄｇｒｅａｔｌｙ．Ｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇｃａｒｂｏｎａｎｄｏｘｙｇｅｎｂａｌａｎｃｅａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒ３５％ｏｆ８３８３㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀ｔｈｅｔｏｔａｌｖａｌｕｅ，ｗｈｉｌｅｐｒｏｄｕｃｔｐｒｏｖｉｓｉｏｎｉｎｇａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒｏｎｌｙ５％，ａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｐｌａｙｅｄａｖｉｔａｌｒｏｌｅｉｎｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｏｎｌｙａｃｃｏｕｎｔｅｄｆｏｒａｂｏｕｔ１．５％．ＴｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｗｉｌｌｐｒｏｖｉｄｅａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｓｉｎＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＲｅｇｉｏｎａｎｄｅｖｅｎＢｅｉｊｉｎｇ⁃Ｔｉａｎｊｉｎ⁃Ｈｅｂｅｉｒｅｇｉｏｎ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＸｉｌｉｎｇｏｌＬｅａｇｕｅ；ＭＯＤＩＳ；ｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍ；ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｖａｌｕｅ；ｄｙｎａｍｉｃｅｖａｌｕａｔｉｏｎ草地生态系统是我国陆地上面积最大的生态系统，对发展畜牧业㊁维护生态平衡有着重大的作用和价值［１］㊂草地生态系统服务功能是指草地生态系统及其生态过程中所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用［２］㊂锡林郭勒盟是中国北方重要的畜牧业基地之一，也是中国北方重要生态屏障，因此动态估算锡林郭勒盟草地生态系统服务功能的价值对科学管理与合理利用当地草地资源㊁保护草地生态系统具有重要意义㊂１９９７年Ｃｏｓｔａｎｚａ对多种类型的生态系统服务功能的价值进行了评估研究，且研究方法及成果沿用至今［３］；２００１年，联合国 千年生态系统评估 工作的开展，首次在全球尺度上揭示了各类生态系统的现状和变化趋势，对生态系统服务功能的研究产生了深远影响［４］；Ａｉｍｉｎｇ等对英国草地生态系统的服务价值进行了估算研究［５］；Ｇａｓｈａｗ和Ｓａｎｎｉｇｒａｈｉ通过估算生态系统服务功能的价值来判断土地覆盖类型变化对生态系统影响，具有重要的借鉴意义［６⁃７］㊂国内对于生态系统服务功能的研究始于２０世纪８０年代，中国科学院建立了用于生态系统研究的ＧＥＲＮ研究网络；谢高地等参考Ｃｏｓｔａｎｚａ的方法进一步提出了适用于中国的区域草地生态系统服务功能价值的算法，为后人提供了极大便利［８］；赵同谦和欧阳志云等将草地生态系统服务功能划分为调节功能㊁支持功能㊁产品提供和文化功能四个大类，并对草地生态系统的间接价值进行分类并提出相应算法［９⁃１０］；赵苗苗等人对青海省草地生态系统服务价值进行了估算［１１］㊂然而由于生态系统本身极其复杂且不断发展变化，很难通过某一年的生态服务功能价值对研究区域的生态系统发展趋势进行评价［１２⁃１３］；另一方面，迄今为止很多学者的研究忽略了对研究区域内各个区划的草地生态系统服务价值分别进行估算，并对比分析其结果［１４－１７］㊂为了精确估算锡林郭勒盟草地的生态服务价值，本文利用２０００ ２０１５年的长时间序列ＭＯＤＩＳ数据和年值降水量数据，构建了定量的生态服务价值估算体系，分别估算了提供产品㊁营养物质循环㊁保持土壤㊁维持碳氧平衡㊁涵养水源及文化娱乐６种服务功能的价值，并动态分析了锡林郭勒盟各旗㊁市㊁县草地生态系统服务价值，以期为进一步协调各地草地资源的协调发展，制定更为合理的草地资源利用及保护政策提供依据㊂１㊀数据源和处理方法１．１㊀研究区域概况锡林郭勒盟（ＸｉｌｉｎｇｏｌＬｅａｇｕｅ）是内蒙古自治区所辖盟，地处内蒙古自治区中部，东经１１５ʎ１３ᶄ １１７ʎ０６ᶄ，北纬４３ʎ０２ᶄ ４４ʎ５２ᶄ之间㊂海拔高度在７６７ １３００ｍ之间，全盟土地总面积约为１９．９８万ｋｍ２（图１）㊂锡林郭勒盟境内具有复杂多样的生态系统和丰富的野生动植物资源，草原㊁森林㊁湖泊㊁河流和沙地等各类生态系统形成有规律的结合格局，以针茅㊁羊茅㊁羊草等各种植物为建群种所构成的原生草原，具有极高的观赏㊁科研㊁保护价值，在内蒙古高原草原区具有很好的代表性，是优良的天然放牧场，中国北方重要的畜牧业基地之一，也是中国北方重要生态屏障㊂对锡林郭勒盟草地生态系统的服务功能价值进行动态估算对草原生态系统保护和区域畜牧业的可持续发展以及维护国家生态安全具有重要意义㊂１．２㊀数据来源及预处理１．２．１㊀数据来源（１）降水量数据：气象站点降水量数据来源于中国气象数据网（ｈｔｔｐ：／／ｄａｔａ．ｃｍａ．ｃｎ／）提供的国家级气象图１㊀锡林郭勒盟所处位置、土地利用类型及随机验证点分布Ｆｉｇ．１㊀ＸｉｌｉｎｇｏｌＬｅａｇｕｅｌｏｃａｔｉｏｎａｎｄｌａｎｄｕｓｅｔｙｐｅｓａｎｄｒａｎｄｏｍｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｏｉｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ０二连浩特市１锡林浩特市２阿巴嘎旗３苏尼特左旗４苏尼特右旗５东乌珠穆沁旗６西乌珠穆沁旗７太仆寺旗８镶黄旗９正镶白旗１０正蓝旗１１多伦县站点地面气象资料年值数据集，本文中选用的降水量数据均为该数据集中２０００ ２０１５年锡林郭勒盟及其周围１０个国家级气象站点（表１）的年值降水量数据㊂表１㊀气象站点位置信息（２）本文所用的２０００ ２０１５年植被净初级生产力（ＮｅｔＰｒｉｍａｒｙＰｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ＮＰＰ）数据源于ＮＡＳＡ（ＮａｔｉｏｎａｌＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＳｐａｃｅＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ）的数据共享网站（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／），是由ＭＯＤ１７Ａ３年产品合成ＮＰＰ数据，分辨率为１ｋｍ，数据格式为ＧｅｏＴＩＦＦ，投影坐标系统为ＷＧＳ８４㊂该数据参考ＢＩＯＭＥ⁃ＢＧＧ模型和光能利用率模型建立ＮＰＰ估算模型模拟得到陆地生态系统年ＮＰＰ数值，在全球和区域ＮＰＰ与碳循环研究中得到广泛应用［１８］㊂（３）本文所用的２０００ ２０１５年土地覆盖数据来源于ＮＡＳＡ的数据共享网站（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｎａｓａ．ｇｏｖ／），选用ＭＣＤ１２Ｑ１年合成土地覆盖类型数据，分辨率为５００ｍ，数据格式为ＨＤＦ㊂该数据集共有５种土地覆盖分类方案，本文选用第一种分类方案，即ＩＧＢＰ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧｅｏｓｐｈｅｒｅ⁃ＢｉｏｓｐｈｅｒｅＰｒｏｇｒａｍ）分类方案，将土地利用类型共划分为１７类㊂结合研究内容和区域特点，将１７种土地利用类型合并为耕地㊁林地㊁草地㊁湖泊㊁建设用地及未利用土地５种土地利用类型（表２）㊂（４）本文所用的２０００ ２０１５年ＮＤＶＩ数据及ＤＥＭ数据均源于中国地理空间数据云网站（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｓｃｌｏｕｄ．ｃｎ／），其中ＮＤＶＩ数据为５００ｍ分辨率的ＭＯＤＮＤ１Ｍ月合成产品，ＤＥＭ数据为３０ｍ分辨率的ＧＤＥＭＤＥＭ全球数字高程数据产品；土壤数据源于中国土壤数据库（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｉｓ．ｓｏｉｌ．ｃｓｄｂ．ｃｎ／）；验证数据源于中国科学院地理科学与资源研究所编制的２０１０年锡林郭勒盟１ʒ１０００００土地利用数据；经济数据源于２０００ ２０１５年锡林郭勒盟统计年鉴㊂９３８３㊀１１期㊀㊀㊀娄佩卿㊀等：锡林郭勒盟草地生态系统服务功能价值动态估算㊀０４８３㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀表２㊀土地利用类型合并表１．２．２㊀数据预处理（１）在ＭＲＴ软件中对ＭＣＤ１２Ｑ１㊁ＭＯＤＮＤ１Ｍ㊁ＧＤＥＭＤＥＭ原始数据进行格式转换㊁投影处理操作，对其重采样达到与ＭＯＤ１７Ａ３数据分辨率一致㊂利用锡林郭勒盟行政矢量边界裁剪出目标区域数据，并在ＡｒｃＧＩＳ１０．２软件中对处理后的ＭＣＤ１２Ｑ１数据进行重分类操作，提取出研究区域内土地利用类型为草地的范围㊂（２）根据草地利用类型与所有土地利用类型的像元比例推算出草地利用类型的土地面积约占锡林郭勒盟总面积的８４％，草地利用类型面积约为１６．７９万ｋｍ２，通过查询２０１５年‘锡林郭勒盟统计年鉴“可知，２０１５年锡林郭勒盟实际草地面积为１７．９５万ｋｍ２，精度达到９３．５％㊂在锡林郭勒盟行政边界范围内随机选取１５０点（图１），结合２０１０年锡林郭勒盟１ʒ１０００００土地利用数据对随即点进行精度验证，各类别样点正确率均超过８５％（表３），故ＭＣＤ１２Ｑ１的精度满足本文要求㊂表３㊀ＭＣＤ１２Ｑ１锡林郭勒盟区域内各类型精度Ｔａｂｌｅ３㊀ＭＣＤ１２Ｑ１ａｌｌｔｙｐｅｓｏｆａｃｃｕｒａｃｙｉｎＸｉｌｉｎｇｏｌＬｅａｇｕｅａｒｅａ土地利用类型ＡｃｃｕｒａｃｙＳａｍｐｌｉｎｇｐｏｉｎｔｎｕｍｂｅｒ正确数Ｃｏｒｒｅｃｔｎｕｍｂｅｒ精度／％Ｌａｎｄｕｓｅｔｙｐｅ样点数耕地２６２３８８．４林地１０９９０．０草地７８７０８９．７湖泊１０９９０．０建设用地２０１７８５．０未利用土地６６１００．０（３）在ＡｒｃＧＩＳ１０．２软件中通过栅格计算器功能对数据进行去异值处理，并将处理过的ＭＯＤ１７Ａ３数据乘以其比例因子０．０００１还原真值㊂并以提取出的草地利用类型范围为矢量边界对ＮＰＰ数据进行裁剪㊂（４）对年值降水量数据进行Ｋｒｉｇｉｎｇ插值出其栅格图像，使其分辨率与ＭＯＤ１７Ａ３数据保持一致，并以草地利用类型范围为矢量边界对插值出的年值降水量栅格数据进行裁剪㊂本文总体技术路线如图２所示㊂１．３㊀研究方法１．３．１㊀提供产品锡林郭勒盟草地生态系统提供的产品主要有肉㊁毛㊁奶等畜牧业产品，本文采用市场价值法结合锡林郭勒盟实际情况对提供产品服务功能价值进行估算［１８⁃１９］，主要公式（１）如下：Ｗ１＝ð（ＰｉˑＱｉ）（１）式中，Ｗ１为提供产品功能的价值，单位是元；Ｐｉ为第ｉ类产品的产量，单位为ｔ；Ｑｉ第ｉ类产品的单价，单位为元／ｔ㊂１．３．２㊀营养物质循环草地生态系统所有生物的体内都存在营养元素，并通过营养物质循环与外界环境进行元素交换㊂氮和磷是参与草地生态系统物质循环的主要元素㊂在ＮＰＰ的基础上釆用市场价值法对营养物质循环价值进行估图２㊀技术路线Ｆｉｇ．２㊀Ｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｏｕｔｅ算，主要公式（２）如下：Ｗ２＝ＮＰＰˑ（ＰＮˑＱＮˑＲＮ＋ＰＰˑＱＰˑＲＰ）（２）其中，Ｗ２为营养物质循环功能的价值，单位是元ｍ－２ａ－１；ＰＮ和ＰＰ分别是草地生态系统中氮和磷两种元素所占比例，分别为０．０１７１５和０．００１１；ＱＮ和ＱＰ分别是氮和磷折算成氮肥㊁磷肥的比例，由‘化肥市场周报“可知分别取４６％㊁和２０．１％；ＲＮ和ＲＰ为氮肥和磷肥的价格，分别为２．１ˑ１０－３元／ｇ和２．６ˑ１０－３元／ｇ［２０］㊂１．３．３㊀保持土壤锡林郭勒盟草地生态系统保持土壤功能主要表现为减少表土损失㊁保持土壤养分及减少泥沙淤积３个相互联系的方面［２１］，本文采用ＲＵＳＬＥ模型［２２］估算出锡林郭勒盟潜在土壤侵蚀模数及草地覆盖土壤侵蚀模数，并根据公式（３）对保持土壤服务功能价值进行估算：Ｔｈ＝ＳˑＡｍ－ＡｎＶａ＝（ＴｈˑＢ）／（Ｈˑ１００００ˑρ）Ｖｂ＝Ｔｈˑð（ＣｉˑＰｉ）Ｖｃ＝ＴｈˑＡ０ˑρˑＣìîíïïïïïï（３）式中，Ｔｈ为土壤保持总量；Ｓ为草地面积；Ａｍ为潜在土壤侵蚀模数；Ａｎ为草地覆盖土壤侵蚀模数；Ｖａ为减少土地表土损失价值；Ｂ为单位面积草地年均收益；Ｈ为表土平均厚度，取０．５；ρ为土壤容重；Ｖｂ为保持土壤养分价值；Ｃｉ为土壤中第ｉ类养分含量；Ｐｉ为第ｉ种养分市场价格；Ｖｃ为减少泥沙淤积的价值；Ａｏ为土壤侵蚀转化为泥沙淤积江河湖泊及水库的比例，取２４％；其它同上㊂保持土壤功能价值（Ｗ３）则等于Ｖａ㊁Ｖｂ及Ｖｃ相加㊂１．３．４㊀维持碳氧平衡由光合作用和和呼吸作用的反应方程式得出生产每千克干物质会释放１．２ｋｇ氧气和固定１．６２ｋｇ二氧化碳，把ＮＰＰ作为基础物质量，采用影子工程法，利用工业制氧的价格来分别估算氧气和二氧化碳的价格，可得到维持碳氧平衡功能价值估算的公式（４）为：Ｗ４＝ＮＰＰˑ（１．２ˑＰ＋１．６２ˑＱ）（４）式中，Ｗ４单位为元ｍ－２ａ－１；Ｐ是工业制氧的价格，为８．８ˑ１０－４元／ｇＣ；Ｑ是按照瑞典碳税率换算的价格，为７．３９ˑ１０－４元／ｇＣ［２３］㊂１４８３㊀１１期㊀㊀㊀娄佩卿㊀等：锡林郭勒盟草地生态系统服务功能价值动态估算㊀１．３．５㊀涵养水源根据水库工程蓄水的成本和供水价格对锡林郭勒盟草地生态系统的涵养水源服务功能价值进行了估算，主要公式（５）如下：Ｗ５＝ＰˑＱˑＲˑＣ（５）式中，Ｗ５是涵养水源功能的价值，单位是元ｍ－２ａ－１；Ｐ为年降水量，单位为ｍ；Ｑ是产流降水量和总降水量的比值，因为锡林郭勒盟地处淮河以北故取０．４；Ｒ是减少径流效益系数为０．２４；Ｃ是库容成本取０．６７元［２４］㊂１．３．６㊀文化娱乐锡林郭勒盟草地生态系统为人类提供了娱乐㊁文化㊁科学教育等多个方面价值［２５⁃２６］，本文主要以旅游价值法（查询锡林郭勒盟统计年鉴）评估锡林郭勒盟文化娱乐功能的价值（Ｗ６）㊂１．３．７㊀草地生态系统服务功能总价值本文选取了适用于锡林郭勒盟草地生态系统的六种服务功能对其进行价值估算，其总价值公式（６）为：Ｗ＝Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４＋Ｗ５＋Ｗ６（６）式中，Ｗ为锡林郭勒盟是草地生态系统服务功能提供的总价值，单位是元；Ｗ１为提供产品功能提供的价值，Ｗ２为营养物质循环功能提供的价值，Ｗ３为保持土壤功能提供的价值，Ｗ４为维持碳氧平衡功能提供的价值，Ｗ５为涵养水源功能提供的价值，Ｗ６为旅游景观功能提供的价值㊂２㊀结果与分析本文根据研究区域的特点选取适合的评价指标对锡林郭勒盟草地生态系统服务功能提供的价值进行了动态分析，以期提高人们对各种草地生态系统功能重要性的认识，促进当地草地资源保护政策的制定和实施㊂２．１㊀提供产品提供产品功能是畜牧业发展的产物之一，提供产品服务价值的变化情况可反映锡林郭勒盟畜牧业的发展态势㊂由图３和图４可知２０００年锡林郭勒盟提供产品功能提供的服务价值为７２．５６亿元；２００５提供了６７．３３亿元服务价值，较２０００年年均减少１．０５亿元，年均减少率为１．４４％；２０１０年提供了９４．３５亿元，较２００５年年均增加５．４０亿元，年均增长率为８．０３％；２０１５年提供了１０４．０３亿元，较２０１０年年均增长１．９４亿元，年均增长率为２．０５％㊂在２０００ ２００５年发生了服务价值负增长，但在２０００ ２０１５年间仍呈增长态势，服务价值年均增长２．１０亿元，年均增长率为２．８９％㊂图３㊀提供产品服务价值Ｆｉｇ．３㊀Ｐｒｏｄｕｃｔｐｒｏｖｉｓｉｏｎｖａｌｕｅ图４㊀提供产品服务价值年均增长率和年均差值Ｆｉｇ．４㊀Ａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅａｎｄａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｐｒｏｄｕｃｔｐｒｏｖｉｓｉｏｎｖａｌｕｅ２４８３㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀２．２㊀营养物质循环２０００ ２０１５年锡林郭勒盟草地生态系统营养物质循环功能提供的服务价值仅低于维持碳氧平衡功能及保持土壤功能，其分布特征如图５所示㊂经统计得出（图６，图７）锡林郭勒盟草地生态系统营养物质循环功能２０００年提供了３６４．７亿元的服务价值；２００５年提供了３８６．６２亿元的服务价值，较２０００年年均增长４．４亿元，年均增长率为１．２％；２０１０年为３４１．９９亿元，较２００５年年均减少８．９亿元，年均减少率为－２．３％；２０１５年提供了４２０．０４亿元，较２０１０年年均增长１５．６亿元，增长率为４．６％㊂在２００５ ２０１０年发生了服务价值负增长，但在２０００ ２０１５年间仍呈增长态势，服务价值年均增长３．７亿元，年均增长率为１．００％㊂图５㊀营养物质循环服务价值分布特征图Ｆｉｇ．５㊀Ｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｃｙｃｌｉｎｇｖａｌｕｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｄｉａｇｒａｍ图６㊀营养物质循环服务价值Ｆｉｇ．６㊀Ｎｕｔｒｉｅｎｔｒｅｃｙｃｌｉｎｇｖａｌｕｅ图７㊀营养物质循环服务价值年均增长率和年均差值Ｆｉｇ．７㊀ＡｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅａｎｄａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆＮｕｔｒｉｅｎｔｒｅｃｙｃｌｉｎｇｖａｌｕｅ２．３㊀保持土壤保持土壤功能是锡林郭勒盟草地重要功能之一，对保护当地生态系统，促进畜牧业发展具有重要作用㊂由图８和图９可知２０００年锡林郭勒盟保持土壤功能提供的服务价值为３８６．８９亿元；２００５提供了４１５．７４亿元服务价值，较２０００年年均增加５．７７亿元，年均增长率为１．４９％；２０１０年提供了４０３．２８亿元，较２００５年年均减少２．４９２亿元，年均减少率为０．６０％；２０１５年提供了４５２．５３亿元，较２０１０年年均增长９．８５亿元，年均增长率３４８３㊀１１期㊀㊀㊀娄佩卿㊀等：锡林郭勒盟草地生态系统服务功能价值动态估算㊀为２．４４％㊂在２００５ ２０１０年发生了服务价值负增长，但在２０００ ２０１５年间仍呈增长态势，服务价值年均增长４．３８亿元，年均增长率为１．１３％㊂图８㊀保持土壤服务价值Ｆｉｇ．８㊀Ｓｏｉｌｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｖａｌｕｅ图９㊀保持土壤服务价值年均增长率和年均差值Ｆｉｇ．９㊀Ａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅａｎｄａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｓｏｉｌｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｖａｌｕｅ２．４㊀维持碳氧平衡２０００ ２０１５年锡林郭勒盟草地生态系统维持碳氧平衡功能所提供的服务价值在本文所研究的六种生态系统服务功能中占比最高，约占总服务价值的１／３㊂其分布特征如图１０所示㊂经统计得出（图１１，图１２）锡林郭勒盟草地生态系统维持碳氧平衡功能在２０００年提供了高达４７９．３８亿元的服务价值；２００５年提供了５８５．１９亿元的服务价值，较２０００年年均增长５８５．１９亿元，年均增长率为４．４％；２０１０年为５１７．６４亿元，较２００５年年均减少１３．５亿元，年均减少率为－２．３％；２０１５年提供了６５９．０６亿元，较２０１０年年均增长２８．３亿元，增长率为５．５％㊂在２００５ ２０１０年发生了服务价值负增长，但在２０００ ２０１５年间仍呈增长态势，服务价值年均增长１２亿元，年均增长率为２．５％㊂图１０㊀维持碳氧平衡服务价值分布特征图Ｆｉｇ．１０㊀Ｃａｒｂｏｎａｎｄｏｘｙｇｅｎｂａｌａｎｃｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｖａｌｕｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｄｉａｇｒａｍ４４８３㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀图１１㊀维持碳氧平衡服务价值Ｆｉｇ．１１㊀Ｃａｒｂｏｎａｎｄｏｘｙｇｅｎｂａｌａｎｃｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｖａｌｕｅ图１２㊀维持碳氧平衡服务价值年均增长率和年均差值Ｆｉｇ．１２㊀ＡｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅａｎｄａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆＣａｒｂｏｎａｎｄｏｘｙｇｅｎｂａｌａｎｃｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｖａｌｕｅ２．５㊀涵养水源２０００ ２０１５年锡林郭勒盟草地生态系统涵养水源功能提供的服务价值最低，其分布特征与当年降水量有很大关系（图１３），整体分布特征为东南部地区高于西北部地区㊂经统计得出（图１４，图１５））锡林郭勒盟草地生态系统涵养水源功能２０００年提供了２２．０６亿元的服务价值；２００５年提供了２６．３３亿元的服务价值，较２０００年年均增长０．８５亿元，年均增长率为３．９％；２０１０年为２３．４５亿元，较２００５年年均减少０．５８亿元，年均减少率为２．２％；２０１５年提供了２７．３３亿元，较２０１０年年均增长０．７８亿元，增长率为３．３％㊂尽管在２００５ ２０１０年发生了服务价值负增长，但在２０００ ２０１５年间仍呈增长态势，服务价值年均增长０．３５亿元，年均增长率为１．６％㊂图１３㊀涵养水源服务价值分布特征图Ｆｉｇ．１３㊀Ｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｖａｌｕｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｄｉａｇｒａｍ２．６㊀文化娱乐文化娱乐功能在所有６种服务功能中价值增长最为迅速，这与锡林郭勒盟大力发展旅游产业息息相关㊂由图１６和图１７可知２０００年锡林郭勒盟文化娱乐功能提供的服务价值为９．８９亿元；２００５提供了１７．７９亿元服务价值，较２０００年年均增加１．５８亿元，年均增长率为１６．００％；２０１０年提供了９１．９０亿元，较２００５年年均增５４８３㊀１１期㊀㊀㊀娄佩卿㊀等：锡林郭勒盟草地生态系统服务功能价值动态估算㊀长１４．８２亿元，年均增长率为８３．３２％；２０１５年提供了２８２．１４亿元，较２０１０年年均增长３８．０５亿元，年均增长率为４１．４０％㊂在２０００ ２０１５年间呈快速增长态势，服务价值年均增长１８．１５亿元，年均增长率为１８３．５２％㊂图１４㊀涵养水源服务价值Ｆｉｇ．１４㊀Ｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｖａｌｕｅ图１５㊀涵养水源服务价值年均增长率和年均差值Ｆｉｇ．１５㊀ＡｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅａｎｄａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆＷａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎｖａｌｕｅ图１６㊀文化娱乐服务价值Ｆｉｇ．１６㊀Ｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔｖａｌｕｅ图１７㊀文化娱乐服务价值年均增长率和年均差值Ｆｉｇ．１７㊀Ａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅａｎｄａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｅｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔｖａｌｕｅ２．７㊀总服务价值由图１８可知２０００ ２０１５年锡林郭勒盟中部和北部地区总服务价值呈增长趋势，而南部地区呈现负增长㊂经统计得到锡林郭勒盟草地生态系统每年提供的总服务价值如图１９和图２１所示㊂２０００年提供的总服务价值为１３３５．４８亿元；２００５年为１４９９．００亿元，较２０００年年均增长３２．７０亿元，年均增长率为２．４５％；２０１０年为１４７２．６１亿元，较２００５年年均减少５．２８亿元，年均减少率为０．３６％；２０１５年为１８４１．１０亿元，较２０１０年年均增长７３．７０亿元，年均增长率为５．００％；在２００５ ２０１０年发生了服务价值负增长，但在２０００ ２０１５年间仍是增长态势，服务价值年均增长３３．７１亿元，年均增长率为２．５２％㊂通过图２０可知在２０００ ２０１５年这段时间内，位于中部地区的锡林浩特市年际增长率最高，达到了１．７１％；其次是位于东部地区的东乌珠穆沁旗㊁西乌珠穆沁旗㊁镶黄旗㊁阿巴嘎旗㊁苏尼特左旗及多伦县等地区，年际增长率约为１％左右；而位于西部地区的苏尼特右旗㊁二连浩特市及正蓝旗等地区增长较为缓慢，年际增长率约在０．１％ ０．２％；正镶白旗和太仆寺旗的年际增长率为负值，草地资源发生了退化㊂由表４可以看出，２０００ ２０１５年锡林郭勒盟区域内各草地生态系统服务功能按价值量可排序为维持碳氧平衡＞保持土壤＞营养物质循环＞文化娱乐＞提供产品＞涵养水源㊂由图２２可知２０００ ２０１５年锡林郭勒盟草地生态系统服务功能中提供价值较高的维持碳氧平衡功能㊁营养物质循环功能及土壤保持功能均呈缩减趋６４８３㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀势；文化娱乐功能从占比０．７４％增长到１４．５０％，增长极为迅速；而提供产品及涵养水源功能占比基本不变㊂图１８㊀总服务价值差值分布特征图Ｆｉｇ．１８㊀Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｏｔａｌｖａｌｕｅ图１９㊀总服务价值Ｆｉｇ．１９㊀Ｔｏｔａｌｖａｌｕｅ图２０㊀２０００ ２０１５年各区划总服务价值年均变化率㊀Ｆｉｇ．２０㊀Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｈａｎｇｅｒａｔｅｏｆｔｏｔａｌｖａｌｕｅｙｅａｒｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｓｔｒｉｃｔｓｆｒｏｍ２０００ｔｏ２０１５图２１总服务价值年均增长率和年均差值㊀Ｆｉｇ．２１㊀Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｇｒｏｗｔｈｒａｔｅａｎｄａｖｅｒａｇｅａｎｎｕａｌｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｔｏｔａｌｖａｌｕｅ表４㊀２０００ ２０１５年各服务功能价值对比１２３４５值，Ｗ６为文化娱乐服务价值３㊀结论和展望３．１㊀结论本文利用２０００ ２０１５年ＭＯＤＩＳ数据及对应年份降水量数据，构建了生态服务价值估算体系对锡林郭勒盟草地生态系统的服务价值的动态变化进行了分析，结果表明：（１）锡林郭勒盟范围内草地生态系统提供服务功能价值较高的区划为东乌珠穆沁，西乌珠穆沁，锡林浩７４８３㊀１１期㊀㊀㊀娄佩卿㊀等：锡林郭勒盟草地生态系统服务功能价值动态估算㊀图２２㊀２０００ ２０１５年锡林郭勒盟草地生态系统６种服务功能价值占比Ｆｉｇ．２２㊀ＴｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｓｉｘｓｅｒｖｉｃｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎＸｉｌｉｎｇｏｌＬｅａｇｕｅｆｒｏｍ２０００ｔｏ２０１５特市，正蓝旗，多伦县，太仆寺旗，正镶白旗和镶黄旗，而位于西北部地区的阿巴嘎旗，苏尼特左旗，苏尼特右旗和二连浩特市提供的服务价值较低㊂这反映了锡林郭勒盟各旗㊁市㊁县之间草地资源发展情况极不平衡，需要制定更为协调的草地资源发展战略㊂（２）２０００ ２０１５年锡林郭勒盟草地生态系统所提供的总服务价值呈增加趋势，位于锡林郭勒盟中部地区的锡林浩特市年际增长率最高，达到了１．７１％，其次是位于东部地区的东乌珠穆沁旗㊁西乌珠穆沁旗㊁镶黄旗㊁阿巴嘎旗㊁苏尼特左旗及多伦县等地区，年际增长率约为１％左右；而位于西部地区的苏尼特右旗㊁二连浩特市及正蓝旗等地区增长较为缓慢，年际增长率约在０．１％ ０．２％；正镶白旗和太仆寺旗的年际增长率为负值，草地生态系统提供的服务价值出现下降趋势㊂对于增长缓慢和负增长的区域应该制定更为合理的草地资源管理方案，通过退耕还草，禁止过度放牧等措施来防止草地退化㊂（３）锡林郭勒盟草地生态系统各种服务功能所提供的价值并不平衡，其中维持碳氧平衡功能㊁营养物质循环功能及土壤保持功能均呈缩减趋势；文化娱乐功能从占比０．７４％增长到１４．５０％，增长极为迅速；而提供产品及涵养水源功能占比基本不变㊂对于以畜牧业及旅游业为支柱型产业的锡林郭勒盟，应适当调节不同草地种类的分布，提高其土壤保持及文化娱乐功能的服务价值㊂锡林郭勒盟草地生态系统每年提供巨大的服务价值（表４），各种草地生态系统服务功能对保护当地生态环境和生物多样性，平衡气体交换，水土保持及促进畜牧业和草原旅游业的发展具有重要意义㊂３．２㊀展望但是由于近３年的研究数据极难获取以及研究水平有限，本研究仍存在不足：缺乏长时间的动态的实际观测数据来与研究结果进行对比，无法进一步提高研究结果的精度；数据源的空间分辨率有待进一步提高；未对不同草地种类的生态系统服务功能价值进行对比㊂因此，利用ＲＳ与ＧＩＳ相结合的手段建设更为合理的草地生态系统功能评估指标，更精细化的区分不同草种生态系统服务功能的异质性以及揭示生态系统随土地利用类型变化而发生的变化必然是以后研究的重点㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀姜立鹏，覃志豪，谢雯，王瑞杰，徐斌，卢琦．中国草地生态系统服务功能价值遥感估算研究．自然资源学报，２００７，２２（２）：１６１⁃１７０．８４８３㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀３９卷㊀［２］㊀赵同谦，欧阳志云，郑华，王效科，苗鸿．草地生态系统服务功能分析及其评价指标体系．生态学杂志，２００４，２３（６）：１５５⁃１６０．［３］㊀ＣｏｓｔａｎｚａＲ，ＤᶄＡｒｇｅＲ，ｄｅＧｒｏｏｔＲ，ＦａｒｂｅｒＳ，ＧｒａｓｓｏＭ，ＨａｎｎｏｎＢ，ＬｉｍｂｕｒｇＫ，ＮａｅｅｍＳ，Ｖ．ＯᶄＮｅｉｌｌＲ，ＰａｒｕｅｌｏＪ，Ｇ．ＲａｓｋｉｎＲ，ＳｕｔｔｏｎＰ，ＢｅｌｔＭ．ＴｈｅＶａｌｕｅｏｆｔｈｅＷｏｒｌｄᶄｓＥｃｏｓｙｓｔｅｍＳｅｒｖｉｃｅｓａｎｄＮａｔｕｒａｌＣａｐｉｔａｌ．Ｎａｔｕｒｅ，１９９７，３８７（６６３０）：２５３⁃２６０．［４］㊀ＣａｒｐｅｎｔｅｒＳＲ，ＭｏｏｎｅｙＨＡ，ＡｇａｒｄＪ，ＣａｐｉｓｔｒａｎｏＤ，ＤｅｆｒｉｅｓＲＳ，ＤｉａｚＳ，ＤｉｅｔｚＴ，ＤｕｒａｉａｐｐａｈＡＫ，Ｏｔｅｎｇ⁃ＹｅｂｏａｈＡ，ＰｅｒｅｉｒａＨＭ，ＰｅｒｒｉｎｇｓＣ，ＲｅｉｄＷＶ，ＳａｒｕｋｈａｎＪ，ＳｃｈｏｌｅｓＲＪ，ＷｈｙｔｅＡ．Ｓｃｉｅｎｃｅｆｏｒｍａｎａｇｉｎｇｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｓ：ＢｅｙｏｎｄｔｈｅＭｉｌｌｅｎｎｉｕｍＥｃｏｓｙｓｔｅｍＡｓｓｅｓｓｍｅｎｔ．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｏｆｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓｏｆＡｍｅｒｉｃａ，２００９，１０６（５）：１３０５⁃１３１２．［５］㊀ＡＭＱｉ，ＰＪＭｕｒｒａｙ，ＧＭＲｉｃｈｔｅｒ．ＭｏｄｅｌｌｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｆｏｒｇｒａｓｓｌａｎｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｉｎｔｈｅＵＫ．ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙ，２０１７，８９（１０）：１４８⁃１５８．［６］㊀ＧａｓｈａｗＴ，ＴｕｌｕＴ，ＡｒｇａｗＭ，ＷｏｒｑｌｕｌＡＷ，ＴｏｌｅｓｓａＴ，ＫｉｎｄｕＭ．Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｔｈｅｉｍｐａｃｔｓｏｆｌａｎｄｕｓｅ／ｌａｎｄｃｏｖｅｒｃｈａｎｇｅｓｏｎＥｃｏｓｙｓｔｅｍＳｅｒｖｉｃｅＶａｌｕｅｓ：ＴｈｅｃａｓｅｏｆｔｈｅＡｎｄａｓｓａｗａｔｅｒｓｈｅｄｉｎｔｈｅＵｐｐｅｒＢｌｕｅＮｉｌｅｂａｓｉｎｏｆＥｔｈｉｏｐｉａ．ＥｃｏｓｙｓｔｅｍＳｅｒｖｉｃｅｓ，２０１８，３１（１０）：２１９⁃２２８．［７］㊀ＳａｎｎｉｇｒａｈｉＳ，ＢｈａｔｔＳ，ＲａｈｍａｔＳ，ＰａｕｌＳＫ，ＳｅｎＳ．Ｅｓｔｉｍａｔｉｎｇｇｌｏｂａｌｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｖａｌｕｅｓａｎｄｉｔｓｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｌａｎｄｓｕｒｆａｃｅｄｙｎａｍｉｃｓｄｕｒｉｎｇ１９９５ ２０１５．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２０１８，２２３（１０）：１１５⁃１３１．［８］㊀谢高地，张钇锂，鲁春霞，郑度，成升魁．中国自然草地生态系统服务价值．自然资源学报，２００１，１６（１）：４７⁃５３．［９］㊀赵同谦，欧阳志云，贾良清，郑华．中国草地生态系统服务功能间接价值评价．生态学报，２００４，２４（６）：１１０１⁃１１１０．［１０］㊀赵同谦，欧阳志云，郑华，王效科，苗鸿．中国森林生态系统服务功能及其价值评价．自然资源学报，２００４，１９（４）：４８０⁃４９１．［１１］㊀赵苗苗，赵海凤，李仁强，张丽云，赵峰侠，刘丽香，沈瑞昌，徐明．青海省１９９８⁃２０１２年草地生态系统服务功能价值评估．自然资源学报，２０１７，３２（３）：４１８⁃４３３．［１２］㊀高雅，林慧龙．草地生态系统服务价值估算前瞻．草业学报，２０１４，２３（３）：２９０⁃３０１．［１３］㊀刘秀丽，张勃，任媛，吴攀升，李玫，贾艳青，罗正明．五台山地区草地生态系统服务价值估算．干旱区资源与环境，２０１５，２９（５）：２４⁃２９．［１４］㊀ＬｉＧＤ，ＦａｎｇＣＬ．Ｇｌｏｂａｌｍａｐｐｉｎｇａｎｄｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｅｒｖｉｃｅｓｖａｌｕｅｓａｎｄｇｒｏｓｓｄｏｍｅｓｔｉｃｐｒｏｄｕｃｔ：Ａｓｐａｔｉａｌｌｙｅｘｐｌｉｃｉｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｎａｔｉｏｎａｌ ｇｒｅｅｎＧＤＰ ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ．ＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＩｎｄｉｃａｔｏｒｓ，２０１４，４６（６）：２９３⁃３１４．［１５］㊀田志会，王润，赵群，马晓燕．２０００ ２０１２年北京绿地生态系统服务价值时空变化规律的研究．中国农业大学学报，２０１７，２２（６）：７６⁃８３．［１６］㊀何如海，许典舟，孙鹏，高采烈．基于生态足迹的安徽省耕地生态补偿评价．安徽农业大学学报：社会科学版，２０１７，２６（４）：２８⁃３５．［１７］㊀ＳｏｎｇＸＰ．ＧｌｏｂａｌＥｓｔｉｍａｔｅｓｏｆＥｃｏｓｙｓｔｅｍＳｅｒｖｉｃｅＶａｌｕｅａｎｄＣｈａｎｇｅ：ＴａｋｉｎｇＩｎｔｏＡｃｃｏｕｎｔＵｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓｉｎＳａｔｅｌｌｉｔｅ⁃ｂａｓｅｄＬａｎｄＣｏｖｅｒＤａｔａ．ＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＥｃｏｎｏｍｉｃｓ，２０１８，１４３（７）：２２７⁃２３５．［１８］㊀方瑜，欧阳志云，肖燚，郑华，徐卫华，白杨，江波．海河流域草地生态系统服务功能及其价值评估．自然资源学报，２０１１，２６（１０）：１６９４⁃１７０６．［１９］㊀董世魁，汤琳，张相锋，刘世梁，刘全儒，苏旭坤，张勇，武晓宇，赵珍珍，李珏，沙威．高寒草地植物物种多样性与功能多样性的关系．生态学报，２０１７，３７（５）：１４７２⁃１４８３．［２０］㊀张良侠，樊江文，张文彦，钟华平．内蒙古草地植物叶片氮㊁磷元素化学计量学特征分析．中国草地学报，２０１４，３６（２）：４３⁃４８．［２１］㊀张雪峰，牛建明，张庆，董建军，张靖．内蒙古锡林河流域草地生态系统土壤保持功能及其空间分布．草业学报，２０１５，２４（０１）：１２⁃２０．［２２］㊀徐瑶，陈涛．藏北草地退化与生态服务功能价值损失评估 以申扎县为例．生态学报，２０１６，３６（１６）：５０７８⁃５０８７．［２３］㊀郭伟．北京地区生态系统服务价值遥感估算与景观格局优化预测［Ｄ］．北京：北京林业大学，２０１２．［２４］㊀张明阳，王克林，陈洪松，章春华，刘会玉，岳跃民，凡非得．喀斯特生态系统服务功能遥感定量评估与分析．生态学报，２００９，２９（１１）：５８９１⁃５９０１．［２５］㊀焦亮，赵成章．祁连山国家自然保护区山丹马场草地生态系统服务功能价值分析及评价．干旱区资源与环境，２０１３，２７（１２）：４７⁃５２．［２６］㊀刘吉平，赵丹丹，田学智，赵亮，刘家福．１９５４ ２０１０年三江平原土地利用景观格局动态变化及驱动力．生态学报，２０１４，３４（１２）：３２３４⁃３２４４．９４８３㊀１１期㊀㊀㊀娄佩卿㊀等：锡林郭勒盟草地生态系统服务功能价值动态估算㊀。
锡林郭勒典型草原牧草生长特性与主要生态因子分析侯琼;王英舜;师桂花;杨泽龙【期刊名称】《中国农学通报》【年(卷),期】2010(0)14【摘要】通过多年围封和放牧2个样地上3个水分梯度的野外试验,以试验区优势种克氏针茅和羊草2个物种及群落为研究对象,分析了水分适宜条件下牧草的生长特性和水分胁迫、放牧等环境因子的影响。
结果表明：（1）水分适宜条件下针茅、羊草的最大高度和生物量分别是87.9cm、40.3cm和280g/m2、54.2g/m2,群落的最大生物量、盖度和LA（I叶面积指数）分别是467.6g/m2、91%和2.7;（2）物种高度、针茅和群落地上生物量均符合Logistic生长模型,羊草地上生物量生长曲线S型特征不明显;群落盖度和LAI分别用二项式和三项式拟合效果较好（;3）水分胁迫对草原植被生长有明显的负效应,并随干旱程度的加重而增大;与高度相比,生物量对水分胁迫的响应更强烈,羊草对水分的敏感性大于针茅;在土壤相对湿度40%~50%时,群落最大生物量和LAI降低近50%,盖度减少30%多。
水分充足时,针茅达到最佳生长状态所需要的热量为〉0℃积温2500~2700℃（;4）放牧样地群落和物种的生长特征除羊草的地上生物量外,都优于围封样地,放牧样地羊草生物量和单位面积株茎数比围封样地少25%和66.8%。
【总页数】7页(P1-7)【关键词】典型草原;植株高度;地上生物量;Logistic模型;水分胁迫;放牧干扰【作者】侯琼;王英舜;师桂花;杨泽龙【作者单位】内蒙古气象科研所;锡林浩特国家气候观象台【正文语种】中文【中图分类】S812.8;S812.1【相关文献】1.放牧草原群落主要物种不同物候期的生态特性 [J], 梁心如;李慧卿;翟晓宇;李天良;霍光伟2.利用体外发酵技术研究锡林郭勒草原不同生长期牧草瘤胃内甲烷产生规律 [J], 贾炳玉;李超;高民3.典型山地草甸草原主要牧草生长发育情况分析 [J], 买买提·阿布来提;普宗朝;陈亮;葛怡成;沙拉木;王珂;冯丽晔;哈布拉哈提;木拉提;瓦哈提4.典型草原打草场主要牧草生产特性、营养成分及饲用价值评价 [J], 李宇宇;格根图;王伟;降晓伟;郝俊峰;张玉兰;马千鹏;贾玉山5.气候变化对锡林郭勒盟典型草原天然牧草物候期的影响 [J], 师桂花因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
草原生态系统植被碳储量评估-以内蒙古锡林郭勒盟为例24生物技术世界 BIOTECHWORLD1 引言随着我国退耕还林、还草工程的实施,草原生态系统的固碳量呈现增长趋势,研究草地的固碳作用具有十分重要的意义。
本文将利用遥感图像获得锡林郭勒盟典型草原的NDVI,通过建立生物量与NDVI的估产模型,估算植被生物量,进而推算锡林郭勒盟草原植被的碳储量值。
2 研究区概况2.1 自然地理条件锡林郭勒盟位于内蒙古自治区中部偏东,驻地于锡林浩特市。
可利用草场面积1.78×108hm2,占草场总面积的90.6%[1]。
2.2 气候条件锡林郭勒盟的气候类型属于中温带干旱、半干旱大陆性气候,其大部分地区年降水量可达200～300mm,呈现自西向东逐渐增加的趋势。
锡林郭勒盟总的气候特点为冬季寒冷、夏季炎热,降水不均、雨热同期。
3 数据的获取3.1 遥感数据的获取与预处理本研究使用的遥感数据来源于美国国家航空航天局(NASA)官方网站下载的Landsat TM数据,以锡林郭勒盟2011年7～9月的数据为基础,利用遥感图像处理软件ENVI 5.0在锡林郭勒盟8景遥感影像上进行拼接和裁减,并通过几何校正、大气校正等预处理工作,获得遥感基础数据。
3.2 野外实测样地数据的获取在进行野外数据的采集时,选择具有典型代表性的草地类型地段,每隔15～20km设置1个样地,样地大小为90m×90m,每个样地中含3～5个1m×1m的样方,获取样方中植被的鲜重及干重。
选择30个具有代表性的地面样方点的生物量数据用于模型建立,9个用于精度验证。
4 研究方法与原理4.1 生物量与NDVI 模型的建立用GIS方法将30个模拟点提取与实测样方对应坐标点的NDVI 值,建立NDVI和生物量数据库并构建估产模型,笔者建立了五种模型,分别为多项式模型、指数模型、一元线性回归模型、乘幂模型以及对数函数模型,模型的拟合效果用R2表示,R2越大,表示拟合效果越好。
第!"卷!第#$期%&'(!"!)&(#$草!地!学!报*+,**-./0,1*01)1+*!$!#年!#$月!234(!!!$!#!"#!#$(##566"7(899:(#$$5;$<6=(!$!#(#$($#"内蒙古锡林郭勒盟典型草原固碳量及固碳潜力估算何!源 李星锐 杨晓帆 唐海萍"#北京师范大学地理科学学部自然资源学院$北京#$$>5=&摘要 为了评价不同放牧强度对草原固碳量及固碳潜力的影响$本研究采用系统动力学建模方法耦合+*0*光合利用率模型(0M 8R &C 8放牧模型(.G 83M 土壤呼吸模型等模型$建立了基于系统动力学库;流思路的碳循环模型$该模型包含6个子系统(<个碳库'结果表明!#"">至!$#=年$在内蒙古锡林郭勒盟的温度降低(降水量增加的背景下$净初级生产力呈现升高的趋势$典型草原土壤固碳量呈现下降趋势%放牧强度在6羊-公顷^#下净生态系统初级生产力最低$固碳潜力最大$分别为^#Z (!D +-C ^!和!<(><,D +'因此$建议内蒙古锡林郭勒盟典型草原西部#阿巴嘎旗(那仁宝力格站&的放牧强度不宜超过#(=羊-公顷^#%东部#多伦县(东乌珠穆沁(西乌珠穆沁(锡林浩特站&不宜超过<(=羊-公顷^#'关键词 典型草原%放牧强度%系统动力学模型%碳循环模型中图分类号 0#==(<`5文献标识码 *文章编号 #$$5;$<6=#!$!#&#$;!!5<;#!V 6.I )3#%'3#"*"+9231'L '*!0"3.*3#'L $'(:"*/.Y 1.)3('3#"*#*V <'L /3.&&.#*\#L #*-"L $"1*3<$X **.(Q "*-"L #'F /c A G :$H 1@8:D ;P A 8$c *)-@8G &;O G :$,*)-F G 8;U 8:D"#03M &&'&O)G 4A P G '.B 9&A P 3B 9$T G 3A '4R &O-B &D P G U M 83G '038B :3B $J B 878:D )&P C G 'I :8S B P 984R $J B 878:D #$$>5=$+M 8:G &9:)3('23!1:&P Q B P 4&G 99B 994M B 8:O 'A B :3B &O D P G X 8:D 8:4B :984R 4&D P G 99'G :Q G 34A G 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*'放牧是草地生态系统中人类活动的主要形式)5*$但过度放牧使得我国大面积草地退化严重$植被覆盖度下降$草地的生态服务功能下降$中国约"$\的草地处于退化之中$中国北方干旱(半干旱地区约"$\的草地均已严重退化)>;#$*'研究表明放牧导致内蒙古草原生物量降低了>6(>\)##*$在连续=年的重度放牧下$内蒙古沙质草地的牧草产量降低了">(Z \)#!*'草地目前已经成为受人类活动影响较严重的陆地生态系统之一)#6*$阻碍了区域的可持续发展)5$#$*'退化草地的固碳潜力指的是从中度退化草地恢复到未退化草地的总固碳量$相当于草地退化导致的有机碳的损失量)#<*'固碳量和固碳潜力的估算受到许多不同因素的影响$如气候变化(生态系统类型(土壤类型等'目前$野外观测试验是评价放牧扰第#$期何!源等!内蒙古锡林郭勒盟典型草原固碳量及固碳潜力估算动对碳储量的影响的主要方式$但是野外试验不适用于大尺度的定量观测$大尺度下的固碳量与固碳潜力的定量评估方法仍然较为缺乏)<$#=;#Z*'目前$很多研究表明)L L和净生态系统初级生产力#)B4 B3&9R94B C U P&Q A348S84R$)/L&能够定量分析草地的碳源"汇情况$其中)/L表示生态系统中的固碳量$是表征生态系统碳收支的重要指标)#5;#>*$因此通过模拟)/L可以表征区域的固碳潜力'目前很多区域尺度的碳循环模型已用于草地生态系统$如+*0*#+G P:B D8B G C B994G:O&P Q G U; U P&G3M&)#"*$+/),I.c)!$*$T%0#T&P B94S B D B4G48&: 08C A'G4&P&)!#*$+J K;+T06#+G P V&:V A Q D B4C&Q B'&O 4M B3G:G Q8G:O&P B949B34&P&)!!*$+2!T1@)!6*等模型'基于现有碳循环模型$研究者开展了大量相关的研究' T B:D)!<*使用+*0*模型$发现中国在!$$$至!$$>年实行的退耕还林工程使得黄土高原从碳源逆转为碳汇%0M8R&C8)!=*基于系统动力学模型的概念$建立了内蒙古锡林郭勒盟的经验模型$评价了放牧对地上生物量的影响$该模型虽然成功地模拟了内蒙古锡林郭勒盟草原季节性的碳动态变化$但是忽略了地下过程#例如微生物分解过程(土壤呼吸作用等&对地下生物量的贡献$这使得模型存在一定局限性%+M B:提出了人类和自然的耦合系统#+F*)0&)<$!Z;!5*$并提出了结合J/L0模型(-'&V;T1.K模型和0M8R&C8模型量化人类活动的碳循环模型$评价了欧亚草原的放牧压力及固碳量$并提出了相应的草原管理建议'为了更精确地模拟典型草原不同放牧强度下的固碳量及固碳潜力$本研究基于系统动力学模型的库;流思路$在各碳库中耦合了以往研究中表现较好的模型$例如$+*0*模型)!>*(.G83M土壤呼吸模型)!"*(0M8R&C8放牧模型)!=*'最终集成构建了#"">至!$#=年内蒙古锡林郭勒盟典型草原的系统动力学模型'基于模型结果$本研究旨在分析!锡林郭勒盟气候变化背景下典型草原固碳量的时空变化%不同人为活动方式#放牧强度&对典型草原碳循环影响的差异'=!材料与方法=8=!研究区概述内蒙古锡林郭勒盟位于内蒙古中部#<#n6=k" <Z n<Z k)$###n$"k"##"n=>k/&$其主要的草地生态系统类型为温带禾草(杂草类草甸草原(温带丛生禾草典型草原和温带丛生矮禾草(矮半灌木荒漠草原'锡林郭勒盟中部的温性典型草原$建群种以羊草#:"678/%+$,",/$/&(大针茅#12$<&(.&,#$/&(黄囊苔草#*&."S)./+$,/S6$&为主)6$*'内蒙古锡林郭勒盟是牧业发达的地区$但由于放牧对草原的破坏$导致草地大面积退化$自!$$6年起$+退牧还草,工程启动$禁牧(休牧(划区轮牧等多种放牧政策开始在该地区实施)6#*'图#展示了锡林郭勒盟的草原分类状况$温带丛生禾草典型草原是内蒙古锡林郭勒盟草原的主体$也是本研究探讨的主要的草原类型'图=!内蒙古锡林郭勒盟草原分类图T8D(#!,M B+'G998O83G48&:C G U&O D P G99'G:Q4R U B98:@8'8:D&'+&A:4R$1::B PK&:D&'8G=5!!草!地!学!报第!"卷=8>!数据来源本研究使用的气象数据来自中国气象数据网#M44U!""Q G4G(3C G(3:"&发布的#"">至!$#5年内蒙古及周边省市65个气象站的月值站点数据作为模型的输入数据$包括温度(降水和日照时数等指标'此外$本研究还使用了归一化植被指数#)&P;C G'8X B QQ8O O B P B:3B S BD B4G48&:8:Q B Y$)_%1&数据集$该数据集来源于*%F..发布的>]C数据集$主要用于计算+*0*模型中的光合利用效率#H I/&模型中的植被限制因素'数据集列表见表#'温度(降水和)_%1在典型草原站点处的数据被用作本研究中模型的输入数据'气温和降水的年动态时间趋势反映了典型草原地区的气候变化情况$结果在!(!中展示'表=!本研究中的数据集列表,G V'B#!,M B Q G4G9B48:4M8994A Q R数据集_G4G9B49时空尺度03G'B分辨率.B9&'A48&:来源.B O B P B:3B 温度,B C U B P G4A P B#"">.!$#5站点1:;984A国家科学气象数据中心降水L P B38U84G48&:#"">.!$#5站点1:;984A国家科学气象数据中心日照时数0A:9M8:B Q A P G48&:#"">.!$#5站点1:;984A国家科学气象数据中心归一性植被指数)_%1#">!.!$#Z>]C*%F..中国植被图!$$##]C资源环境数据云平台=8C!方法=(C(=!碳循环模拟及验证方法!本研究基于U R4M&:6平台$根据系统动力学建模中的库;流思路构建典型草原碳循环模型'运用系统动力学方法解决具体问题是一个反复循环(逐渐深化的过程'建模过程遵循系统动力学建模的基本步骤$即系统分析(结构分析(建立规范的变量关系式(模型模拟和模型检验与评估'本研究中$系统内部为内蒙古锡林郭勒盟草地生态系统$结构包括<个碳库$其中草地模块的碳库包括生物量碳库和立枯凋落物碳库$生物量碳库通过经验参数分割成地上生物量和地下生物量子碳库$牲畜模块和土壤模块中分别包含牲畜碳库和土壤碳库$以方框的形式在图!中体现'各个碳库之间通过流变量连接$+*0*模型描述了植被的固碳过程$.G83M土壤呼吸模型描述了从立枯凋落物和生物量碳库转移到土壤碳库的碳传递过程$0M8R&C8放牧模型描述了碳从地上生物量子碳库以牲畜进食和踩踏途径进入土壤碳库的过程$流变量的变量关系式见方法#(6(6'本研究将放牧活动导致的有机碳从一个碳库流向其他碳库的量定义为碳损失'图>!碳循环模型框架T8D(!!,M BC&Q B'94P A34A P B&O3G P V&:3R3'B注!黑色框分割系统内外%红色框中表明输入变量%绿色框表示地上草地模块%蓝色框表示牲畜模块%棕色框表示土壤模块%立方体表示碳库%圆角矩形表示系统内的流变量%云朵表示从系统内部输入到系统外部的流变量)&4B9!,M BV'G3]P B34G:D'B9U'8494M B8:98Q BG:Q&A498Q B&O9R94B C(,M BP B QP B34G:D'B C B G:98:U A4S G P8G V'B9(,M B D P B B:P B34G:D'B C B G:9 G V&S B D P&A:Q D P G99'G:Q9B34&P(,M B V'A B P B34G:D'BC B G:9'8S B94&3]9B34&P(,M B V P&W:P B34G:D'BC B G:99&8'9B34&P(,M B3A V BC B G:94M B3G P; V&:94&3](,M B P&A:Q B Q P B34G:D'BC B G:94M B O'A YS G P8G V'B8:98Q B4M B9R94B C%,M B3'&A QC B G:94M B O'A Y O P&C8:98Q B4&&A498Q B4M B9R94B C Z5!!第#$期何!源等!内蒙古锡林郭勒盟典型草原固碳量及固碳潜力估算!!不同地域和条件的限制导致轻度放牧(中度放牧和重度放牧的强度范围也不同)6!*'因此$本研究定义了<种不同的放牧强度情景$围栏封育(轻度放牧#小于6羊-公顷^#&(中度放牧#小于Z 羊-公顷^#&(重度放牧#大于Z 羊-公顷^#&$并取等间隔的放牧强度$分别为$羊-公顷^##围栏封育&(#(=羊-公顷^#(6羊-公顷^#(<(=羊-公顷^#(Z 羊-公顷^#(5(=羊-公顷^#和"羊-公顷^#作为模型输入情景进行计算'模型模拟的多项结果分别与文献结果进行验证'基于不同研究者的野外调查研究$本研究搜集了相关文献并引用其公开结果进行验证'=(C (>!内蒙古锡林郭勒盟气候变化特征!在内蒙古锡林郭勒盟典型草原一共包含Z 个站点$即东乌珠穆沁(西乌珠穆沁(锡林浩特(阿巴嘎旗(多伦县和那仁宝力格'图6展示了典型草原气象站点的时间分布特征$其中星标实线表示气温$浅色柱状图表示降雨量'图6中趋势线结果表明$在#"">至!$#=年中$气温呈现下降的趋势$降雨量呈现小幅度上升的趋势'典型草原从!$$=年后$气候变化幅度变大$!$$5年和!$#!年平均气温分别呈现极大值和极小值$!$#<年又迅速增高%对降水量来说$降水量总体呈现与气温相反的趋势$#"">年(!$$6年(!$$>年和!$#!年的降水出现明显的峰值'图C !锡林郭勒盟典型草原A 个站点年平均气温和降水量的时间变化趋势T 8D (6!,M B 4P B :Q&O G S B P G D B 4B C U B P G 4A P B G :Q U P B 38U 84G 48&:8:98Y 94G 48&:9&O@8'8:D &'+&A :4R $1::B PK &:D&'8G =(C (C !流变量描述!#&+*0*模型草地生态系统)L L 是草地光合作用固碳和其自养呼吸的差)66;6<*')L L 是反映陆地生态系统过程的重要指标$同时也可以反映生态系统的固碳能力)6=*'L &44B P 和T 8B 'Q )6Z *在#""6建立了基于K &:4B 84M 公式的+*0*模型$该模型在很多研究中均已被证实是合理有效的评价)L L 的H I /模型)65;<#*'计算)L L 的主控方程)65*如下所示!)L L h*L *.[##&其中)L L 表示净初级生产力$单位为D +-C ^!%*L *.表示吸收性光合有效辐射$单位为K N -C ^!%.表示光合利用效率#H 8D M 4A 9B B O O 838B :3R$H I /&$单位为D +-K N ^#'其中参数方程同朱文泉)65*的算法及设置'!&.G 83M 土壤呼吸模型源于土壤微生物呼吸的+2!排放通量的评价基于.G 83M )!"*提出的半经验半机理土壤呼吸模型'相比于机理模型$.G 83M 土壤呼吸模型的参数较少$且均通过全球范围内的土壤呼吸与温度(降水的拟合结果得到$因此该模型可模拟区域尺度的土壤呼吸变化'公式如下所示!D /V =X"Z X C &X B B W G#!&公式中D /表示+2!通量$单位为D +-C ^!Q ^#%=$Z 和G 分别表示月平均气温为$i 时的土壤呼吸速率(温度敏感性系数和降水重要性指数$一般均为常数$本研究取=$Z 和G 分别为#(!=$$$($=<=!和<(!=")!5*%B 表示月平均降雨量$单位为3C 'H G C V B P 4R 建立了土壤微生物呼吸和土壤异养呼吸的经验函数关系$戴尔阜)#5*基于该函数关系在内蒙古地区应用该模型建立了土壤异氧呼吸D +和土壤呼吸D /的经验关系$公式如下所示!':D +V $I !!W $I >5X ':D /#6&该公式中$D +表示土壤异氧呼吸导致的碳消耗量$单位为D +-C ^!-G ^#%D /表示土壤呼吸导致的碳消耗量$单位为D +-C ^!-G^#'6&0M 8R&C 8放牧模型0M 8R&C 8模型中用基于饲料有效性的分段函数表征牲畜啃食所致的地上生物量碳损失)!=*'模型55!!草!地!学!报第!"卷对地上生物量的!种情况进行考虑!即当可食用的地上生物量是足够牲畜食用的情况$和可食用的地上生物量不够牲畜食用的情况#牲畜会从立枯凋落物中选择部分食用&'除了对生物量的碳消耗分析$模型还考虑了牲畜增重及呼吸过程对碳损失的间接影响'该模型在锡林郭勒盟和温带欧亚草原均取得了很好的模拟结果$因此在研究牲畜模块选择用0M8R&C8模型)<$!=*$其主控方程如下所示!G V,X R X Q X!X$I<5=#<&K(V,X R X Q X"X$I<5=$K B B'GK(V K B B&9)3"X$I!$K B B#4G#=&:(V,X R X##'Q&X.X$I<5=#Z&公式中K(表示)L L总量中由于牲畜啃食导致的碳损失$单位为D+-C^!%,表示放牧强度$单位为羊-公顷^#%R表示牲畜单位体重$单位为D%Q表示动物啃食的地上生物量的比例%P表示牲畜对可食用植物的吸收率%$(<5=是生物量与)L L的转换系数)<$<!*%:(表示有牲畜啃食立枯凋落物的碳损失$单位为D+-C^!%参数设置同0M8R&C8)!=*'<&净生态系统初级生产力估算净生态系统生产力是表征生态系统碳收支的重要指标$反映了该地区在较大空间尺度上碳的吸收和排放能力$在一段时间内$当)/L大于$时$生态系统总体呈现吸收碳的趋势$即碳汇)#5$<6;<=*%反之则呈现排放碳的趋势$即碳源')/L的变化是评价内蒙古锡林郭勒盟的生态系统固碳能力及固碳潜力的重要指标'在考虑放牧的前提下$)/L的评估不再是)L L和异氧呼吸的简单差值$而是考虑了牲畜啃食和排泄物分解的过程$公式如下!)/L h)L L^K B B(.&E"U D+W K B B"P$#"%)7#5&公式中$)/L表示净生态系统生产力$单位为D+-C^!%D M是由.G83M土壤呼吸模型计算得到$单位为D+-C^!-Q^#%)L L$K B B(.&E"和K B B"P$#"%)7分别表示净初级生产力(放牧损失的地上生物量(立枯凋落物的净初级生产力和排泄物分解进入土壤的净初级生产力$单位为D+-C^!%.M代表土壤异氧呼吸$单位为D+-C^!'=&固碳潜力估算本研究采用单位面积下$围栏封育与不同放牧强度下的典型草原固碳量差值来代表固碳潜力$公式如下!B V K5B[U K5B$#>&公式中$B是固碳潜力$单位为D+-C^!$)/L[是围封#放牧强度为$&下的净生态系统初级生产力$)/L$指的是放牧强度为$时的净生态系统生产力$两者单位均为D+-C^!'>!结果与分析>8=!模型验证由图<和图=所示$=个验证样点区域#即东乌珠穆沁(二连浩特(阿巴嘎旗(西乌珠穆沁和锡林浩特&的模型验证结果$其中$样点实测数据为E M G&)6!*的研究结果'图<表明在东乌珠穆沁$生物量的差异较小$但变化幅度更大%其他验证点变化趋势相似$但模拟生物量显著高于观测值'由图=所示$观测值与5种放牧强度下的拟合结果$Y轴为=个地区地上生物量的观测结果$R轴为模型模拟的站点处地上生物量$拟合结果略显高估$但总体验证结果较好'由表!可知$模型结果与文献数据在内蒙古锡林郭勒盟的验证结果'结果表明$实测的地上生物量结果在模型模拟结果的变化范围中$即模型结果能够真实反映实际地上生物量的变化%从模型比较结果来看$本研究中的耦合模型与+*0*模型相差较小$且在5种放牧强度下$该模型涵盖了J/L0模型评价的)/L变化范围$故模型结果具有真实性'> 5 ! !第#$期何!源等!内蒙古锡林郭勒盟典型草原固碳量及固碳潜力估算图D !内蒙古E 个区域#东乌珠穆沁+二连浩特+阿巴嘎旗+西乌珠穆沁和锡林浩特%分别在>??E $>?=>年的观测数据与E 个样点站模型模拟结果的时间趋势验证T 8D (<!,M B 48C B 9B P 8B 9S G '8Q G 48&:&O =P B D 8&:98:1::B PK &:D &'8G #/G 94I 7A C 3M 8:$/P B :M &4$*V G D GV G ::B P $?B 94I 7A C 3M 8:$@8'8:M &4&O P &C!$$=^!$#!图E !内蒙古E 个区域#东乌珠穆沁+二连浩特+阿巴嘎旗+西乌珠穆沁和锡林浩特%分别在>??E $>?=>年的观测数据与E 个样点站模型的拟合结果T 8D (=!,M B 93G 44B P S G '8Q G 48&:&O =P B D 8&:98:1::B PK &:D &'8G #/G 94I 7A C 3M 8:$/P B :M &4$*V G D GV G ::B P $?B 94I 7A C 3M 8:$@8'8:M &4&O P &C!$$=^!$#!>8>!放牧扰动下草原土壤固碳量时空变化由图Z 所示$不同的放牧强度设置下$内蒙古锡林郭勒盟典型草原在#"">至#"""年(!$#!到!$#6年$)/L 的变化范围在$附近$因此不同的放牧强度会影响该地区的碳源"汇转化$其他放牧强度##(=""羊-公顷^#&下$#"""至!$#!年和!$#6至!$#=年均属于碳源%碳源效果在!$$$年最强')L L 和D +的变化趋势相似$在)L L 较高的年份$D +也较高$)/L 的变化范围也更大'图5的)L L $D +和)/L 的季节趋势表明$)L L 和D +呈现相同的季节趋势$)L L 和)/L 总体呈现相反的趋势'由图5所示$在围封情景下$#$月为碳源最强的月份%在放牧情境下$全年除#月和!月外$该地区均为碳源$5月为)L L 最高的月份$同时也是该地区生态系统释放碳最多的月份$碳损失最大'因此$放牧破坏了自然状态下的净生态系统初级生产力季节模式$将#$月为最强(<月为次强的多谷值的季节格局变为5月最强("月次强的季节格局'表>!内蒙古锡林郭勒模型验证结果,G V 'B !!,M B S G '8Q G 48&:P B 9A '498:@8'8:D &'+&A :4R $1::B PK &:D&'8G 年份c B G P方法K B 4M &Q 9变量%G P 8G V 'B 9验证集S G '8Q G 48&:模拟结果08C A 'G 48&:参考.B O B P B :3B!$$$;!$###生长季-P &W 8:D 9B G 9&:&野外调查T 8B 'Q 8:S B 948DG 48&:地上生物量*V &S B D P &A :QV 8&C G 99"D-C ^!#6(="!6<(<>#!(>Z "!Z Z (<=H 1$B 4G ')<$*!$$=;!$#<+*0*年均)L Lc B G P 'R )L L "D+-C ^!#Z #(!6#=>("5E F *2$B 4G ')<#*最大光合利用效率-K G Y 8C A CH I /"D +-K N ^#$(=6"$(=<##""";!$$5#内蒙古1::B PK &:D&'8G &J /L 0净生态系统初级生产力-)/L "D+-C ^!#=("5##($";!<(>!+F /)$B 4G ')<*"5!!草!地!学!报第!"卷图A !内蒙古锡林郭勒盟M 00和@种放牧强度下M I 0的时间变化趋势T 8D (Z !,M B 48C B 9B P 8B 9&O)L LG :Q)/L 8:9B S B :D P G X 8:D 8:4B :9848B 98:@8'8:D &'+&A :4R $1::B PK &:D&'8G (注!5种放牧强度下的)/L 变化范围以灰色阴影区域形式体现)&4B 9!,M B P G :D B &O)/LS G P 8G 48&:A :Q B P 5D P G X 8:D 8:4B :9848B 9W G 99M &W :W 84M 4M B D P B R M G 43M P B D8&:图@!内蒙古锡林郭勒盟M 00和@种放牧强度下M I 0的季节趋势T 8D (5!,M B 9B G 9&:G '4P B :Q&O)L LG :Q)/L 8:9B S B :D P G X 8:D 8:4B :9848B 98:@8'8:D &'+&A :4R $1::B PK &:D&'8G 注!绿灰色阴影区域表示季节性)/L 变化范围)&4B 9!-P B R M G 43M P B D8&:C B G :94M B B Y 4B :4&O 9B G 9&:G ')/L !!)/L 空间分布#图>&表明$锡林郭勒盟东北部草原属于碳汇$西部均属于碳源%)/L 整体呈现从西到东的递增趋势%随着放牧强度的递增$典型草原)/L 整体呈现微弱的递减趋势$东部固碳量减少最明显$但在放牧强度高于Z 羊-公顷^#时呈现上升趋势'其中从围封到轻度放牧的)/L 变化最大$当放牧强度高于6羊-公顷^#时$大部分地区)/L 逐渐趋于稳定$空间模式基本无变化$当放牧强度更高时$典型草原东北部(草甸草原南部出现局部的变低$当放牧强度为6羊-公顷^#时$)/L 最低$为^#Z (!D +-C ^!'此外$放牧具备逆转碳汇为碳源的作用'图"中$蓝色的柱形表示围栏封育下的)/L $橘色的柱形表示碳损失$当该数字大于#时表示碳汇逆转为碳源$如果放牧的碳消耗量高于)/L $在这些区域就可以逆转碳汇为碳源'从整体上看$围封下的内蒙古锡林郭勒盟典型草原在#"">到#"""年(!$#!到!$#6年为碳汇$当放牧强度为6"Z 羊-公顷^#时$#"""年的碳汇逆转为碳源$其他强度下#"""年的"$\碳汇作用被放牧消耗'$>!!第#$期何!源等!内蒙古锡林郭勒盟典型草原固碳量及固碳潜力估算图B !锡林郭勒盟@种放牧强度下M I 0的空间分布T 8D (>!,M B 9U G 48G 'U G 44B P :&O)/LA :Q B P 9B S B :D P G X 8:D 8:4B :9848B 98:@8'8:D &'+&A :4R $1::B PK &:D&'8G 注!-1表示放牧强度$羊-公顷^#%红旗为气象站点位置)&4B 9!-189D P G X 8:D 8:4B :984R $9M B B U -M G ^#%P B Q O 'G D 894M B '&3G 48&:&OC B 4B &P &'&D83G '94G 48&:图N !=N N B 到>?=E 年内蒙古锡林郭勒盟不同放牧强度下碳损失对M I 0的影响T 8D ("!,M B 8C U G 349&O 3G P V &:'&99A :Q B P Q 8O O B P B :4D P G X 8:D 8:4B :9848B 94&)/L O P &C#"">4&!$#=8:@8'8:D &'+&A :4R $1::B PK &:D&'8G 注!上标数字表示碳损失占)/L 的比例$\%-1表示放牧强度$羊-公顷^#)&4B 9!,M B 9A U B P 93P 8U 4:A C V B P 9C B G :94M B P G 48&&O 3G P V &:'&994&)/L $\%-1C B G :9D P G X 8:D 8:4B :984R $9M B B U-M G ^#!!气候影响下随着放牧强度的增加$典型草原的固碳量呈现下降的变化趋势'表6表明$多伦县(西乌珠穆沁降雨量较大且)/L 较高$属于碳汇%锡林浩特在围栏封育下呈现碳汇%随着降雨量的降低$)/L 越来越低%围封下)/L 变化率最大(值最高'在不同放牧强度下$从围封到6羊-公顷^#$)/L 随放牧强度增加而逐渐下降$当放牧强度高于6羊-公顷^#时$)/L 变化率逐渐降低$但是)/L 逐渐上升$当放牧强度为6羊-公顷^#时$变化率最小$)/L 最小%变化率基本维持稳定'#>!!草!地!学!报第!"卷表C !典型草原@种放牧强度下M 00和M I 0及其变化率,G V 'B 6!,M B)L L $)/LG :Q 4M B 8P P G 4B &O 3M G :D B 9A :Q B P 5D P G X 8:D 8:4B :9848B 9&O 4R U 83G '94B U UB 站点04G 48&:净初级生产力)L L 不同放牧强度下)/L )/L 8:Q 8O O B P B :4D P G X 8:D 8:4B :984R围封/:3'&9B 轻度放牧H 8D M 4D P G X 8:D中度放牧K &Q B P G 4B D P G X 8:D 重度放牧F B G S RD P G X 8:D $#(=6<(=Z 5(="多伦县_A &'A :+&A :4R#>=(Z!Z ("#<(<##(>##(!#6(=#=(=#=(6西乌珠穆沁B 94I 7A C 3M 8:#5"(<66(6!#(##5("#>(!#"(>!#(Z !#(5锡林浩特@8'8:M &4#<=(<`!("^5("^"(=^>(Z ^Z ("^Z (<^Z (5东乌珠穆沁/G 94I 7A C 3M 8:##=(<^!!(6^6#(5^6#(6^6$(6^!"(5^!"("^6$(#阿巴嘎旗*V G D GV G ::B P "Z (5^6"(=^^<5(=`^<Z (6`^<=(Z `^<=(5`^<=("`^<Z (!`那仁宝力格)G P B :V G &'8DB >"(5^66(<^<$(=`^6"(5`^6"(!`^6"(!`^6"(=`^6"(5`净生态系统生产力)/L "D +-C ^!G ^##6=(<^=(6^#=(<^#Z (!^#=(5^#<(5^#<(#^#<(6净生态系统生产力变化率)/L D P G Q 8B :4$(<>^$(Z <^$(Z =^$(=!^$(Z 6^$(Z 6^$(Z 6^$(Z 6!!注!站点按降雨量从大到小排序%`"^表示)/L 变化趋势通过了"$\的显著性检验)&4B !,M B 94G 48&:9G P B 9&P 4B QV R 4M B U P B 38U 84G 48&:#C C &O P &C4M B 'G P D B 944&9C G ''B 94%`"^P B U P B 9B :494M B)/L D P G Q 8B :4U G 994M B "$\98D ;:8O 83G :44B 94>8C !草原土壤最大承载放牧强度与固碳潜力评估草原土壤固碳潜力是退化草地恢复到退化前的土壤有机碳水平的过程中所固定的土壤有机碳总量'内蒙古锡林郭勒盟的固碳潜力见图#$和表<所示'随着放牧强度的增加$典型草原东部呈现先增加后降低的趋势$在<(=羊-公顷^#下达到最大$且东部(东北部草原的固碳潜力增长更快%西部对放牧的承载力较弱$固碳潜力降低的趋势意味着碳消耗从地上生物量转移到立枯凋落物的过程'图=?!内蒙古锡林郭勒盟=N N B 到>?=E 年草原土壤固碳潜力T 8D (#$!,M B 9U G 48G 'U G 44B P :&O U &4B :48G '3G P V &:9B b A B 94P G 48&:&O 94B U U B 9&8'O P &C#"">4&!$#=8:@'8:D &'+&A :4R $1::B PK &:D&'8G 注!-1表示放牧强度$羊-公顷^#%红旗为气象站点位置)&4B 9!-1C B G :9D P G X 8:D 8:4B :984R $9M B B U -M G ^#%P B Q O 'G D C B G :94M B '&3G 48&:&OC B 4B &P &'&D83G '94G 48&:!!固碳潜力的变化呈现出先升高再降低的过程$潜力升高表示目前放牧碳损失在一定期间内可以恢复$降低的过程表明放牧对碳循环过程产生了不可逆的影响'表<展示的不同放牧强度下固碳潜力的值$站点顺序按降水量从大到小排序$最大固碳潜力用黑体标注$可以发现随着降雨量的降低$不同放牧强度下$各个站点的固碳潜力也越来越低$即典型草原能承受的最大放牧强度也越低$东乌珠穆沁(那仁宝力格(阿巴嘎旗从#(=羊-公顷^#恢复到围封的固碳潜力最大$往后随着放牧强度的增加在Z 羊-公顷^#达到最小$然后又有所回升%西乌珠穆沁和锡林浩特在6羊-公顷^#下固碳潜力最大%对多伦县来说$在<(=羊-公顷^#下固碳潜力最大'总固碳潜力表明6羊-公顷^#下$固碳潜力最高'因此围封状态下强碳汇地区可承载更大的放牧强度'综上$内蒙古锡林郭勒盟典型草原平均情况下$最大承受放牧强度约为6羊-公顷^#$典型草原土壤固碳潜力约为!<(><,D+'!>!!第#$期何!源等!内蒙古锡林郭勒盟典型草原固碳量及固碳潜力估算表D!内蒙古锡林郭勒盟A个站点样点尺度典型草原土壤固碳潜力,G V'B<!,M B U&4B:48G'3G P V&:9B b A B94P G48&:&O4R U83G'94B U U B&O98Y94G48&:98:@8'8:D&'+&A:4R$1::B PK&:D&'8G放牧强度"羊-公顷^#-P G X8:D8:4B:984R"0M B B U-M G^#围封/:3'&9B)/L轻度放牧H8D M4D P G X8:D中度放牧K&Q B P G4B D P G X8:D重度放牧F BG S RD P G X8:D#(=6<(=Z5(="单位面积草原土壤固碳潜力,M B U&4B:48G'3G P V&:9B b A B94P G48&:多伦县_A&'A:+&A:4R!Z("!!=($$!5!(!6!>#("!!<#(Z>!$<(>$!$"($$&O94B U U B9&8'"D+-C^!西乌珠穆沁B94I7A C3M8:66(6!!$(#"!55(#<!5!(56!<6(6"!#$(6#!$>(56锡林浩特@8'8:M&4!("#"<(Z<!!6("#!$5(=Z#55(5$#Z>(6!#5!(=6东乌珠穆沁/G94I7A C3M8:^!!(6#5$(6>#Z#(Z6#<<(5<#6!(>>#65($"#<#(6$阿巴嘎旗*V G D GV G::B P^6"(=#<<(#>#!!(>###$(=<###(Z6##=(><#!$($=那仁宝力格)G P B:V G&'8D B^66(<#!>($$##6(<6#$6("$#$=(!<#$"(<=##6(Z Z 平均*S B P G D B S G'A B"D+-C^!^=(6!#>$(<$#"=(#"#>Z("$#Z>(5=#=5(Z6#Z$(>>总固碳潜力,&4G'U&4B:48G'3G P V&:9B b A B94P G48&:",D"!!("Z!<(><!6(5"!#(<>!$($Z!$(<> !!注!站点顺序按降雨量从大到小排序)&4B!,M B94G48&:9G P B9&P4B QV R4M B U P B38U84G48&:#C C&O P&C4M B'G P D B944&9C G''B94C!讨论C8=!模型的不确定性及不足模型模拟的不确定性来自于6个方面!输入数据(模型结构和模型参数'数据的不确定性源于空间降尺度和数据缺失问题'空间栅格数据通过空间数据降尺度到至样点尺度会导致失真%在牲畜模块中$放牧强度的资料尚没有准确的时空数据集$因此在本研究中放牧强度仅设置为一组常数$而没有考虑空间异质性$从而导致模型结果与真实情景间存在差异'在模型结构方面$水(热量和植被是植被固碳能力主要的影响因素$在现有的模型结构中$实际蒸散发和潜在蒸散发分别通过区域实际蒸散发模型)<=*和,M&P:4M W G84B的植被;气候方法)<Z*计算$但是土壤水分限制被证明对植被的固碳能力也存在着重要的影响作用)<5;<>*'目前改进的+*0*模型通过添加土壤水分模块提高了模拟精度!c A;+*0*模型)<"*修正了土壤湿度模块提高了+*0*模型在东亚模拟的精度%J G&)=$*提出基于H0?1的+*0*模型$用地表水指数#H0?1&替代了最大光和利用效率#.C G Y&$提高了在温带欧亚草原的模拟精度'此外$其他来源的人类活动造成的碳损失也需关注$例如社会经济因素(火灾)<$=#;=!*(农业活动)=6*(放牧强度的空间分布等'上述自然(社会因素是本模型仍然缺失考虑的地方'在模型参数方面$基于经验公式拟合的恒定参数是参数本地化的重要方式$恒定参数导致很多潜在的生物地球化学过程难以在本模型中描述$目前很多研究都指出了上述问题)6;<$!"*'例如在牲畜模块$本研究假设牲畜的日消化率为常数$然而这忽略了急剧的气候变化会影响牲畜的日消化率从而导致死亡率的提高)<*%在土壤模块$微生物在地下的过程机理模型研究目前较为缺乏)6;<*$微生物分解方程还依赖于二级动力学方程$这使得本模型对凋落物(立枯凋落物的分解过程的评估现在仍不准确%对土壤呼吸模型来说$.G83M模型最初应用于全球尺度评价)!"*$局地的经验参数未经过准备的验证'因此在样点尺度下参数的本地化及使用物理模型替代经验公式仍然是本研究难以解决的问题'C8>!固碳量及固碳潜力评估国内的观测资料显示$中国典型草原$"6$3C 深土壤在围封下固碳潜力约为$(<54+-M C^!$ !$$$.!$$"年锡林郭勒盟典型草原的固碳潜力为#(<<4+-M C^!-G^#)=<*'本研究计算得到的#"">.!$#=年范围内$典型草原围封下的固碳潜力最大约为#"=(#"D+-C^!#表6&$约为#(=>"#("= 4+-M C^!$!$$$.!$$"年锡林郭勒盟典型草原固碳潜力约为$("$"#($"4+-M C^!$略低于锡林郭6>!!。
锡林郭勒草原位于锡林郭勒盟境内,是内蒙古自治区主要天然草场之一,是华北地区重要的生态屏障,是距北京最近的草原牧区。
由于锡林郭勒盟的部分地区地处浑善达克沙地周边生态条件较为脆弱,加上草地开垦、过度放牧等不合理的人为活动使得锡林郭勒盟出现土地沙化、草场退化等问题。
草地资源是我国重要的生态资源,自改革开放以来,为了追求美好的生活,减少城乡差距,乡村地区居民开始扩大生产,导致出现土地问题,草地退化就是牧业地区出现的问题之一。
陈舒婷在研究青藏高原NPP 时空变化时发现青藏高原地区人类生活活动造成了部分地区NPP 值的衰退现象,并发现退耕还草、退牧还草对草地有修复作用[1];阿卜杜热合曼·吾斯曼通过对天山新疆段的分析,使用MODIS NDVI 和气象遥感资料,计算草地退化指数发现天山新疆段地区34.04%的草地出现了不同程度的退化[2];闫俊杰通过NDVI 影像数据采用二分法模型对新疆伊犁河谷地区草地状况进行研究分析发现15年间占草地总面积的46.18%的草地出现退化情况[3];杨峰研究发现人类活动扰动是天山北坡荒漠草原退化的主要影响因素之一[4,5];穆少杰对内蒙古草原系统研究认为过度放牧、草地开垦、药材的挖掘等因素是造成内蒙古草原退化的原因[6];徐凤君认为畜牧业是该地区的主要土地利用形式,家畜是生态系统中植被的主要控制者,系统内物流的出入失调和季节性的草-畜供求失衡是引起草地生态系统迅速退化的主要因素[7];陈乐乐在对草地系统的研究中发现草地的退化是植被覆盖度的变化,也包括了可利用草种的退化和优势物种的更替[8];方梓行通过对农牧交错带气候变化的分析,发现气候逐渐偏向暖干化是影响植被生长的重要因素[9];乌尼图采用最小二乘法研究了近20年内蒙古地区植被净初级生产力时空变化规律,结果显示内蒙古地区人类生活密集区草地退化较为严重,在草地类型方面典型草原、荒漠草原、草甸草原等均有不同程度的退化[10]。
