多年冻土区是对气候变化最敏感的地区之一。随着全球变暖,蒙古高原多年冻土退化加剧,多年冻土区植被生态系统受到严重威胁。面对这一挑战,了解气候变化下蒙古高原不同冻土退化阶段的植被变化至关重要。本文基于多年冻土分布图,依据“空间代替时间”的理念,划分了不同的多年冻土带,探讨了2014-2023年多年冻土退化不同阶段植被对气候变化的响应。研究结果表明:(1)研究区NDVI值呈下降趋势,下降所占面积比例依次为零星多年冻土区>孤岛和稀疏多年冻土区>连续和不连续多年冻土区。(2)不同类型多年冻土区植被生长的主控因子不同,气温是孤岛和稀疏多年冻土区(r=–0.736)以及零星多年冻土区(r=–0.522)植被生长的主控因子,降水是连续和不连续多年冻土区(r=–0.498)植被生长的主控因子。(3)在不同的多年冻土退化阶段,NDVI对气候变化的响应各不相同。在多年冻土退化初期,地表温度和气温升高有利于植被生长,增加植被覆盖,降水量的增加则会阻碍植被生长;随着多年冻土退化,地表温度和气温升高会阻碍植被生长,降水量的增加则会促进植被生长。
多年冻土对全球变化非常敏感,利用植被演替揭示多年冻土区气候与环境变化具有重要意义。本文以大兴安岭漠河盆地多年冻土岩芯孢粉学为证据,通过AMS14C构建了年代学框架,重建多年冻土区更新世晚期以来植被演替与气候历史,分析了植被演替对多年冻土区环境变化的响应。结果显示孢粉组合较好地反映漠河盆地和外围山地植被组成格局,依据区域关键植被对气候指示关系,漠河盆地30 ka BP以来植被演替指示气候发生了5次显著变化过程:30.0—27.1 ka BP形成草甸湿地景观,指示气候寒冷湿润;27.1—20.5 ka BP形成针叶林草原景观,指示气候相对寒冷干旱;20.5—11.3 ka BP由针叶林湿地向针阔混交林湿地景观转变,指示气温开始转暖,但气候仍寒冷湿润;11.3—1.9 ka BP形成针阔混交林湿地景观,指示气候温暖湿润;1.9 ka BP至今形成针叶林湿地景观,指示气候冷凉湿润。通过对比分析发现,影响植被演替的因素不仅包括纬度和海陆位置上的气候差异,还有多年冻土本身引起的区域环境效应,植被演替对冰期、间冰期多年冻土变化具有不同响应机制。在末次冰盛期,由于多年冻土冻结和扩张,导致多年冻土环境更...
针对全球气候变暖导致青藏高原冻土不断退化,进而影响冻土区的植被生长状况的问题,该文基于2001—2020年MOD13Q1归一化植被指数,并利用像元二分法反演其对应的植被覆盖度(FVC),最后通过趋势分析和相关分析法对FVC的时空分布及其与气象因子的响应机制进行了深入研究。结果表明,20年间青藏高原冻土区FVC均值呈上升趋势,增速依次为片状多年冻土区(0.001 7/a)>季节冻土区(0.001 0/a)>多年冻土区(0.000 8/a)>岛状多年冻土区(0.000 5/a),空间上总体表现为“西北低、东南高”的分布特点。空间变化趋势上,青藏高原冻土区FVC整体以稳定为主,但呈改善趋势,显著增加面积占比大于显著减少面积之比,显著增加面积占比分别为片状多年冻土区(30.26%)>多年冻土区(24.04%)>季节冻土区(19.94%)>岛状多年冻土区(8.24%)。青藏高原冻土区FVC受气温和降水两种气象因子的影响,但是与降水的相关性更强。随气温升高,青藏高原冻土区FVC与气温的相关性从正相关转变为负相关,因此从长期来看,全球气候变暖导致的冻土退化不利于植...
气候变暖正在导致北半球多年冻土区的土地覆被类型和植被生物量发生快速变化,而不同冻土类型区和不同土地覆被类型区对气候变化的响应程度尚不清楚。基于Slope趋势分析和皮尔逊相关性分析,量化了2000~2021年北半球多年冻土区归一化植被指数(NDVI)的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:约21.43%的多年冻土区NDVI值表现出显著增长趋势,其中连续和不连续多年冻土区的NDVI值增长速率是零星多年冻土区的2~3倍。在月尺度上,约33.75%多年冻土区的NDVI值在6月呈显著增长趋势,其中连续多年冻土区和灌丛植被类型区的增长速率最快。气温、降水量和活动层厚度均呈显著上升趋势,积雪覆盖率呈下降趋势。气温升高对俄罗斯等低纬度冻土区的植被生长起到了促进作用;降水在蒙古高原等一些特定干旱区对植被生长具有促进作用,但在俄罗斯中部和加拿大南部存在不利影响;积雪对于俄罗斯南部等积雪覆盖较低地区的植被生长有促进作用,而对于北极等积雪覆盖较高的地区存在不利影响;活动层厚度的增加有助于俄罗斯北部等冻土区的植被加速生长。总之,北半球多年冻土区植被整体呈增长趋势,气温升高仍然是北半球多年冻土区植被生长的主控因...
植被覆盖对斜坡土壤水热变化具有显著影响,而水热变化会导致斜坡地下水位、稳定性改变。以黑方台斜坡植被覆盖区域、无植被区域的土壤温度与含水量监测数据为基础,基于水热力耦合数值模型,研究植被覆盖对季节冻土区斜坡土壤水热与稳定性影响。结果表明:1)无植被区域土体冻结深度更厚,冻结持续时间更长,促进地下水往植被覆盖区域渗流,导致植被覆盖区域土壤含水量更高。2)在冻结期,无植被区域地下水位的上涨幅度高于植被覆盖区域,在相同灌溉条件下,植被覆盖区域更容易发生滑动,其滑移面也更陡。(3)黑方台植被覆盖区域滑坡具有渐进后退式演化特点,每次滑移面均会沿滑坡后壁凹槽底部发生,形成逐级后退的破坏模式。
植被物候是指示植被对自然环境变化响应的重要指标。大兴安岭多年冻土区是我国唯一的高纬度多年冻土区,该区植被物候的研究有助于认识寒区生态系统对全球气候变化的响应。本文首先比较了归一化植被指数(NDVI)、增强型植被指数(EVI)和日光诱导叶绿素荧光(SIF)在多年冻土区物候研究中的差异和适应性,结果表明EVI的应用效果最佳。其次,结合2000—2019年MODIS EVI时间序列数据和气象数据,采用Savitzky-Golay(S-G)滤波和动态阈值等方法提取植被生长季开始(SOS)、结束(EOS)和长度(LOS)等关键物候参数,分析大兴安岭多年冻土区植被物候的时空变化及其对气候变化的响应。结果表明:(1)NDVI、EVI和SIF的时间序列均能反映研究区植被生长的季节变化,与NDVI相比,EVI与SIF的变化曲线更加一致。(2)研究区2000—2019年SOS变化范围为年序日96~144 d,平均值为129.46 d。EOS变化范围为272~320 d,平均值为295 d。LOS集中分布在128~224 d,平均值为165.65 d。由于植被类型差异和逆温现象的存在,大片连续多年冻土区的L...
作为长江、黄河、澜沧江的发源地,三江源区是我国重要的水源涵养区和生态屏障。在气候变化背景下,三江源区广泛分布的冻土显著退化,对植被变化与生态环境产生深远影响,但近20年植被变化特征及其对气候与冻土变化的响应尚不明晰。基于2001—2020年间三江源区植被、气象与土壤冻融数据集,分析了过去20年间三江源区植被物候变化特征及其对气候因子与土壤冻融要素变化的响应。结果表明:三江源区归一化植被指数(NDVI)整体呈东南高、西北低的空间格局,2001—2020年间三江源区植被整体呈变绿趋势,生长季NDVI以每10年0.017的速率显著增加;植被物候显著变化,生长季延长[6.3 d·(10a)-1],主要由生长季开始日期(SOS)提前[4.9 d·(10a)-1]贡献。基于统计分析结果,气温和降水是生长季NDVI最重要的主导因素,植被对降水的敏感性在气温相对较高、降水相对较少的暖干区域更强;生长季开始前的降水是SOS最重要的主导因素。土壤冻融变化对植被生长的影响具有空间异质性,在暖干区域,土壤融化时段延长对植被生长起到抑制作用。总体来看,三江源季节冻土区...
冻土区生态环境脆弱,而公路路堑开挖会破坏施工区的生态环境。因此,如何恢复冻土区绿化是实现绿色交通的重要前提。鉴于客土喷播技术在非冻土区具有良好的绿化效果,本文以青海省S102西宁绕城线公路边坡工程为试验段,在该区域采用客土喷播技术对季冻区路堑边坡进行绿化,并对施工中的关键点进行了总结。工程实践证明,客土喷播植草技术具有施工进度快、绿化效果好的特点,有利于季节冻土区边坡生态环境的快速修复,可为类似地区的边坡绿化恢复工程提供参考。
为啃下我国北方寒旱区困难立地造林保活这块“硬骨头”,总结“冻土坨杯苗造林技术”,介绍研究的立项背景、关键技术内容、主要创新点、与国内外同类技术之比较、应用情况和效益分析等作出扼要介绍,旨在为进一步的技术推广奠定基础。
本研究利用文献计量学方法统计分析了1985-2021年由Web of Science核心数据库收录的全球2867篇(其中青藏高原157篇)冻土植被研究的相关文献。结果显示,研究论文数量逐年增加,青藏高原文献数量年增长率(19.94%)高于全球研究文献(13.76%)。遥感技术、模型算法等研究技术也被大量应用。拥有冻土的国家贡献了57.55%的独立研究,同时国际合作文献数量逐年递增。全球冻土植被研究的重点在于估算冻土融化导致的碳排放以及冻土地区植物在固碳中的作用,而青藏高原的研究重点独立于全球热点,主要集中在冻土地区植被和生态系统的退化。预测在未来冻土植被研究中,全球研究主要关注碳循环,而青藏高原的研究则关注退化过程。青藏高原独树一帜的研究方向可为全球冻土植被研究带来独特的视角,青藏高原地区也必将成为全球冻土植被最重要的研究区域之一。