生命科学学院李建龙教授团队在全球变化生态学

作者: 产品评测  发布:2019-11-17

目前已有众多学者在区域或全球尺度下探索草地生态系统对气候变化的响应机制,然而以往研究更多的是将研究区视为一个整体,而没有考虑到气候变化对草地动态的影响会随着气候区的变化而改变;事实上,草地动态对气候变化的响应会随着研究区水热条件组合以及水分可利用性的变化而改变;因而在大区域尺度下定性的分析草地动态与气象因素的相关关系将会造成结果的不确定性。

中国温带草原植被春季物候对气温和降水响应图

图1. 全球草地分布气候区界定及草地类型分布。

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为了准确探究全球尺度下不同干旱梯度下草地净初级生产力及其碳利用效率的动态趋势,并科学揭示不同气候区草地NPP和CUE对气候变化的响应机制,该团队基于全球植被生产力数据、气温降水数据、潜在蒸散量数据以及草地覆被数据,将全球草地分布区细分为干旱、半干旱、半湿润和湿润四个干旱梯度,并通过趋势分析法准确反应该时间段不同干旱梯度草地NPP和CUE的时空演变动态,在此基础上精确评估不同气候区草地NPP和CUE对气候变化的响应机制。

基于此,中国科学院东北地理与农业生态研究所湿地生态系统管理学科组通过构建长时间序列植被物候数据,结合历史气温和降水数据,分析了1982-2015年我国温带草原生态系统植被春季物候对气温和降水的响应。研究发现,温带草原植被生长季开始期在1982-2015年显著提前,提前幅度约为1.84天/10年。春季物候主要受春季降水、冬季和春季气温影响,但不同类型植被对气温和降水响应存在差异。该研究首次发现SOS在冬季主要受Tmax影响,而在春季主要受Tmin影响。春季物候对气候变化敏感性方面,冬季Tmax和春季Tmin每升高1℃,SOS将分别提前0.42和1.43天;春季降水每增高10mm约提前SOS 1.7天,SOS对降水敏感性随着降水量增多而明显减弱,但在春季降水量大于70mm地区,SOS对降水敏感性相对较弱。该研究首次揭示出冬季和春季白天和夜间气温对中国温带草原植被春季物候存在不对称影响,并指出未来生态系统植被物候预测模型还应考虑不同季节Tmax和Tmin的影响。该研究对明确陆地生态系统对区域气候变化的响应,以及预测未来气候变化具有重要的意义。

图2. 全球不同气候区草地NPP、CUE和气象因素的相关关系

全球气候变暖背景下,白天与夜间气温呈现不对称增温。已有研究发现北半球植被春季物候对白天最高气温 响应更加明显,而在青藏高原已有研究发现,与白天最高气温相比,夜间最低气温 对植被春季物候影响更大。中国温带草原区是世界上第三大草原植被分布区,与青藏高原地区相比,该地区更加温暖、干旱。目前有关中国温带草原区生态系统植被对白天、夜间增温的响应机制仍不明确。此外,不同类型温带草原植被物候对气候变化响应的差异仍有待于进一步揭示。

(生命科学学院 科学技术处)

该研究工作由东北地理所、东北林业大学、美国密尔斯学院、东北师范大学共同完成。东北地理所助理研究员神祥金为第一作者,研究员吕宪国为通讯作者,研究成果发表于农林气象期刊Agricultural and Forest Meteorology

该研究工作得到国家重大研发计划(No.2018YFD0800201)、国家自然科学基金面上项目、国际APN重点项目(AR-CP2015-03CMY-Li)和澳大利亚政府基金项目(PSLP: No.64828)等项目的资助

论文信息:Xiangjin Shen, Binhui Liu, Mark Henderson, Lei Wang, Zhengfang Wu, Haitao Wu, Ming Jiang, Xianguo Lu. 2018. Asymmetric effects of daytime and nighttime warming on spring phenology in the temperate grasslands of China. Agricultural and Forest Meteorology, 259, 240–249.

近日,我校生命科学学院李建龙教授团队在全球草地资源定量优化核算及其对气候变化响应的研究中取得重要成果。该团队首次将全球草地分布区细分为不同的干旱梯度,在此基础上定量评估不同气候区草地NPP和CUE的时空演变动态及其对气候变化的响应机制,在一定程度上提高了全球尺度下草地动态对气候变化响应研究的评估精度,且弥补了以往研究定性评估的不确定性。此外,该团队定量评估了全球不同气候区草地NPP和CUE时空分布特征,全球5大主要草地类型(Open shrublands、Closed shrublands、Savannas、Woody savannas、Non-woody grasslands )的NPP和CUE变化特征,也找出了不同气候区下草地NPP和CUE变化的主导影响因子,对于我国乃至全球各个国家草地生态系统的经营与管理、以及实现草地资源的可持续利用具有重要指导意义。

该研究得到了国家自然科学基金 、国家重点研发计划子课题(2017YFC0212303)、东北地理所优秀青年人才基金(Y7H7041001) 的共同资助。

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