中國(guó)北方草原生物量年際動(dòng)態(tài)

茍曉偉，常生華，程云湘，侯扶江

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

?

中國(guó)北方草原生物量年際動(dòng)態(tài)

茍曉偉，常生華，程云湘，侯扶江

(草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020)

摘要：不同類型或同一類型不同區(qū)域的草地，其地上生物量在時(shí)間和空間上均存在差異，本文從不同的草地類型和時(shí)空尺度揭示植被生物量與環(huán)境因子間動(dòng)態(tài)關(guān)系。結(jié)果顯示，1)中國(guó)北方草原近30余年地上生物量總體呈下降趨勢(shì)，水分條件較好的區(qū)域下降幅度較大，局部變化不顯著，而近5年則呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)；2)時(shí)間序列上，年降水和年均溫的交互作用對(duì)各區(qū)域草地地上生物量影響不顯著；3)空間尺度上，溫性草原年均溫對(duì)地上生物量的影響較顯著，高寒草原地上生物量的主要限制因子是降水。

關(guān)鍵詞：地上生物量；草地類型；氣候變化；年降水；年均溫

氣候改變草原生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)環(huán)境、結(jié)構(gòu)、功能[1]，中國(guó)北方草原生態(tài)系統(tǒng)受溫度和降水的變化影響存在很多不確定性。近100年來(lái)，全球升溫幅度平均為(0.6±0.2) ℃，中國(guó)年平均地表氣溫比同期略高，升溫幅度為0.5～0.8 ℃[2]。對(duì)于中國(guó)自然生態(tài)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，氣候變暖將帶來(lái)顯著和深遠(yuǎn)的影響，使得人類生存環(huán)境面臨巨大挑戰(zhàn)。我國(guó)草地是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，約占總國(guó)土總面積的41%[3]。準(zhǔn)確了解中國(guó)草原生態(tài)系統(tǒng)的變化趨勢(shì)，及時(shí)反饋全球氣候變化和草地生態(tài)系統(tǒng)之間的關(guān)系，將有助于監(jiān)測(cè)草地資源的健康狀況[4-7]。

植物生物量反映能流、物流和第一性生產(chǎn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的形成起重要作用。因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者都重視對(duì)植物生物量的研究[1,4,6]。正確地估算我國(guó)草地植被生物量的變化，對(duì)于研究陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)和指導(dǎo)我國(guó)草地畜牧業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。截至目前，中國(guó)學(xué)者已經(jīng)基于全球生物量數(shù)據(jù)庫(kù)、草地資源清查資料、野外調(diào)查資料以及草地資源數(shù)據(jù)與遙感數(shù)據(jù)相結(jié)合等方法，評(píng)價(jià)了中國(guó)草地的生物量碳庫(kù)。但在大尺度生物量方面的研究，多基于遙感信息，較少采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，所以存在較大不準(zhǔn)確性[5]。

植被生物量動(dòng)態(tài)與環(huán)境因子的關(guān)系因研究視角和方法不同而結(jié)論各異，研究范圍包含不同草地類型、不同時(shí)空尺度、特定的環(huán)境梯度等。草地生物量受環(huán)境因子波動(dòng)的直接影響，并且多表現(xiàn)為多種環(huán)境因子的綜合作用，其中關(guān)鍵是水熱因子組合[8-11]。

由于不同地域氣候差異較大，多數(shù)國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)注于特定地域的氣候變化特征和植被生物量關(guān)系研究[12-13]；同時(shí)由于水熱組合和土壤環(huán)境等對(duì)陸地植被影響較大[14]，且環(huán)境因子的變化必然引起群落結(jié)構(gòu)和功能的變化，進(jìn)而影響群落的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定性[15]。因此，準(zhǔn)確揭示草地生物量波動(dòng)與氣候因素的關(guān)系對(duì)草地資源管理和合理利用、預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)的影響具有重要意義。然而，目前對(duì)于草地生物量的估算及其與環(huán)境因素關(guān)系的認(rèn)識(shí)仍存在爭(zhēng)議[8]。多數(shù)研究人員采用控制試驗(yàn)[16]、野外調(diào)查[17]、模型模擬[18]和遙感監(jiān)測(cè)[19]等方法，研究和探討氣候變化對(duì)中國(guó)各個(gè)區(qū)域草地生態(tài)系統(tǒng)的影響，但其結(jié)論缺乏整體性和系統(tǒng)性。而在不同尺度基礎(chǔ)上，探討生物量變化與氣候因子間關(guān)系的相關(guān)研究較少。

本文通過(guò)查閱近30年中國(guó)北方不同區(qū)域草地生物量的實(shí)測(cè)報(bào)道數(shù)據(jù)，分析草地生物量和氣候因子間關(guān)系，試圖揭示：1)中國(guó)北方草原地上生物量近30年動(dòng)態(tài)變化與空間分布格局；2)比較不同研究區(qū)域草地地上生物量對(duì)降水和溫度的響應(yīng)。

1材料與方法

1.1數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究所用近30年內(nèi)蒙古高原、新疆和青藏高原不同類型草地地上生物量數(shù)據(jù)，是在查閱公開(kāi)發(fā)表的學(xué)術(shù)論文或出版專著基礎(chǔ)上篩選而來(lái)，樣地均選擇在地勢(shì)平坦且圍封的天然草地，取樣時(shí)間段均選擇在植被生長(zhǎng)旺季。年降水和年均溫?cái)?shù)據(jù)來(lái)自各地區(qū)氣象站。本研究采用草地綜合順序分類法[20-23]，將所涉及草地劃分成暖溫極干草地、微溫微潤(rùn)草地、微溫濕潤(rùn)草地、寒溫潮濕草地、微溫極干草地和寒溫濕潤(rùn)山地草地6種類型。其中暖溫極干草地、微溫微潤(rùn)草地、微溫濕潤(rùn)草地分布在內(nèi)蒙古高原，寒溫濕潤(rùn)山地草地分布在天山，寒溫潮濕草地、微溫極干草地則分布在青藏高原。

1.2數(shù)據(jù)分析

地上生物量與年均溫、年降水的關(guān)系采用多元回歸分析，顯著性檢驗(yàn)水平為0.05。采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)是否為正態(tài)分布，對(duì)不符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)使用中值計(jì)算。統(tǒng)計(jì)分析均采用SPSS 18.0軟件進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2.1生物量動(dòng)態(tài)

中國(guó)北方草原不同區(qū)域多年平均地上生物量差異很大，其變化范圍為2.72～711 g·m-2(圖1)。不同草地類型間地上生物量亦存在明顯差異，阿拉善暖溫極干草地地上生物量只有8.741 g·m-2，而在貴南寒溫潮濕草地地上生物量高達(dá)425 g·m-2(表1)。

圖1　中國(guó)北方草原地上生物量頻數(shù)分布

阿拉善定點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，1993-2008年，荒漠草地地上生物量呈逐年下降趨勢(shì)，年均降幅達(dá)6.11 kg·hm-2(圖2a)；綜合錫林郭勒盟微溫微潤(rùn)草地的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，1984-2013年，地上生物量平均以每年42.62 kg·hm-2的速度下降；錫林浩特市草地地上生物量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，地上生物量以每年24.33 kg·hm-2的幅度下降(圖2b)；但是西烏珠穆沁旗的產(chǎn)草量逐年略有增加(圖2c)。1984-1995年，呼倫貝爾的微溫濕潤(rùn)草地(鄂溫克旗)年地上生物量平均以111.7 kg·hm-2的速度遞增(圖2d)。天山的寒溫濕潤(rùn)山地草地，2000-2010年，地上生物量年均增速為500.1 kg·hm-2(圖2g)。在青藏高原，2006-2011年，若爾蓋寒溫潮濕草地地上生物量以每年357.1 kg·hm-2的速度下降(圖2h)；1984-2009年，貴南草地地上生物量呈較小波動(dòng)趨勢(shì)(圖2i)；1994-2004年，格爾木微溫極干草地地上生物量以每年22.81 kg·hm-2的速度上升，但趨勢(shì)不明顯(圖2 j)。

2.2生物量與氣候因子的關(guān)系

不同區(qū)域的響應(yīng)存在差異，其中錫林浩特微溫微潤(rùn)草地(R2=0.71,P<0.05)和天山寒溫濕潤(rùn)山地草地(R2=0.19,P<0.05)年降水對(duì)地上生物量影響顯著，而在貴南寒溫潮濕草地(R2=0.89,P<0.01)地上生物量與年均溫的作用顯著相關(guān)，其它區(qū)域草地的地上生物量與氣候因子都不相關(guān)。

溫性草原地上生物量與年降水的正相關(guān)關(guān)系不顯著(R2=0.244 1,P>0.05)(圖3a)，但是與年均溫顯著負(fù)相關(guān)(R2=0.776 7,P<0.01)(圖3b)；高寒草原的結(jié)論正好相反，其地上生物量與年降水量有顯著的正相關(guān)關(guān)系(R2=0.930 3,P<0.01)(圖3c)，但與年均溫的負(fù)相關(guān)關(guān)系不顯著(R2=0.378 6，P>0.05)(圖3d)。整個(gè)北方草原范圍內(nèi)，草地地上生物量與年降水有顯著的正相關(guān)關(guān)系(R2=0.356 9,P<0.05)(圖4)。

表1　不同區(qū)域地上生物量均值、最大值和最小值

圖2　近30年間不同草地類型地上生物量的變化

圖3　溫性草原(暖溫極干草地、微溫微潤(rùn)草地、微溫濕潤(rùn)草地)和

圖4　中國(guó)北方草原地上生物量與年降水量的關(guān)系

3討論

3.1生物量變化

本研究中國(guó)北方草原1980-2010年平均地上生物量波動(dòng)范圍是2.72～711 g·m-2，而Yang等[31]和Piao等[32]報(bào)道中國(guó)北方草地生物量分別為104.8和97～102 g·m-2(1982-1999年)；原因可能是本研究所用數(shù)據(jù)在時(shí)間序列范圍更大，。全球草原平均地上生物量378.4 g·m-2[31]，中國(guó)北方草原與之相比是一個(gè)低水平產(chǎn)草量的區(qū)域。

從時(shí)間序列上看，中國(guó)北方不同類型草原生物量變化速度不同，其中環(huán)境條件較好區(qū)域的地上生物量變化速度較大，錫林郭勒盟微溫微潤(rùn)草地在1984-2013年呈下降趨(42.62 kg·hm-2·a-1)、鄂溫克旗微溫濕潤(rùn)草地在1984-1995年呈上升趨(111.7 kg·hm-2·a-1)以及若爾蓋寒溫潮濕草地在2006-2011年呈下降趨勢(shì)(357.1 kg·hm-2·a-1)，而環(huán)境較差區(qū)域的地上生物量年際間變化速度明顯小于環(huán)境條件好的地區(qū)。原因可能是草地植被在不同生態(tài)環(huán)境下對(duì)生物量分配的差異造成的，水分和光照是植物生長(zhǎng)的限制因素，植被通常在適宜的環(huán)境下會(huì)分配更多的地上生物量，所以環(huán)境條件較好的微溫濕潤(rùn)草地、微溫微潤(rùn)草地和寒溫潮濕草地的地上生物量受降水和溫度的影響更為明顯，變化范圍更大。

總體上，從1980年開(kāi)始我國(guó)草原產(chǎn)草量總體下降，但生物量沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)，該結(jié)果與內(nèi)蒙古溫帶草地[33]和青藏高原高寒草地的長(zhǎng)期定位觀測(cè)結(jié)果[34]一致，即在過(guò)去的30多年盡管溫度顯著升高，但中國(guó)北方草地的地上生物量并沒(méi)有顯著變化，中國(guó)北方草地生產(chǎn)力保持在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)。

3.2時(shí)間序列和空間尺度研究中氣候因子對(duì)生物量的影響

降水在空間尺度上被認(rèn)為是影響草地生態(tài)系統(tǒng)生物量變化的主要因素[35-38]，牧草的生長(zhǎng)和產(chǎn)量受降水和溫度共同影響[39]，在中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)中，生產(chǎn)力與降水的年際波動(dòng)間存在密切關(guān)系，群落初級(jí)生產(chǎn)力隨著年降水的增多也相應(yīng)增加[40]。但是，在時(shí)間尺度上二者是否存在顯著的相關(guān)性，目前仍因研究結(jié)論不同而存有爭(zhēng)議[41]。本研究中，只有錫林浩特、天山和貴南3個(gè)區(qū)域的地上生物量與年降水量和年均溫的相關(guān)性顯著，其它研究認(rèn)為草地地上生物量與氣候因子沒(méi)有顯著的相關(guān)性[42]。這是由于局部地區(qū)降水和溫度對(duì)生物量的影響復(fù)雜，草地地上生物量變化受多種因子影響。比如，有研究表明放牧對(duì)中國(guó)北方草原地上和地下生物量的形成有很大的抑制作用，放牧約降低總生物量的60%[43]，所以在某些特定區(qū)域內(nèi)降水和溫度對(duì)生物量的影響會(huì)被弱化。整體上氣候因子對(duì)生物量影響是顯著的，但小范圍內(nèi)卻沒(méi)有什么規(guī)律。目前，氣候因子對(duì)草地植被群落的生產(chǎn)力的影響仍因研究結(jié)論的不同而存有爭(zhēng)議，更多的研究結(jié)論還有待從不同角度進(jìn)行深入研究[38,40,44]。

3.3空間尺度生物量與氣候關(guān)系

大氣-植被互作模式對(duì)內(nèi)蒙古半干旱草原凈初級(jí)生產(chǎn)力和生物量的模擬表明，地上生物量隨著降水的增加而上升，隨著溫度升高而下降[45]。本研究在時(shí)間序列的基礎(chǔ)上擴(kuò)展到空間尺度，發(fā)現(xiàn)年降水量對(duì)整個(gè)中國(guó)北方草地地上生物量有顯著影響(圖4)。在溫性草原區(qū)域內(nèi)，草地生物量的主要影響因素是溫度，隨著溫度的升高草地地上生物量呈下降趨勢(shì)。之前很多研究都表明，草地地上生物量隨著溫度增加和水分的降低而減少[46-48]。干旱的條件下植物光合作用可能被高溫約束，所以在內(nèi)蒙古微溫微潤(rùn)草地高溫導(dǎo)致光合速率的下降進(jìn)而影響生物量。更高的溫度會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)增加，加劇干旱和減少生物量[49]。高寒草原草地生物量的主要影響因子是降水，草地生產(chǎn)力隨著降水的增加呈明顯的增加趨勢(shì)?；谌磪^(qū)興?？h46年的氣候資料分析[50]，降水量是影響草地生產(chǎn)潛力的限制因子。

4結(jié)論

基于國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究表明，受氣候等因素的影響我國(guó)北方草原地上生物量近30年各地區(qū)變化不一，總體上說(shuō)保持在一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。尺度研究對(duì)于草地生物量的研究很有意義，在時(shí)間序列上氣候因子對(duì)草地生物量的影響被弱化，而在空間尺度上由于氣候條件差異較大，降水量和溫度對(duì)草地生物量影響顯著。中國(guó)北方草原中溫性草原生物量的主要限制因子是溫度，相反限制高寒草原生物量的主要?dú)夂蛞蜃邮墙邓俊?/p>

參考文獻(xiàn)(References)

[1]梁云.影響天山北坡中山帶天然牧草產(chǎn)量的主要?dú)夂蛞蜃臃治?草業(yè)科學(xué),1999，16(3):1-3.

Liang Y.Analysis of main climatic factors affecting the yield of natural herbage in the middle zone of north slope,Tianshan Mountain.Pratacultural Science,1999，16(3):1-3.(in Chinese)

[2]丁一匯.氣候變暖我們面臨的災(zāi)害和問(wèn)題.中國(guó)減災(zāi)雜志，2003,2(1):19-24.Ding Y H.We are faced with the disasters and climate change.Chinese Journal of Disaster Reduction,2003,2(1):19-24.(in Chinese)

[3]樊江文,鐘華平,梁飚,石培禮,于貴瑞.草地生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量及其影響因素.中國(guó)草地,2003，25(6):51-58.

Fan J W,Zhong H P,Liang B,Shi P L,Yu G R.Carbon stock in grassland ecosystem and its affecting factors.Grassland of China,2003，25(6):51-58.(in Chinese)

[4]Yang Y Y,Fang J,Tang Y H,Ji C T,Zheng C Y,He J S,Zhu B.Storage patterns and controls of soil organic carbon in the Tibetan grasslands.Global Change Biology,2008,14(7):1592-1599.

[5]馬文紅,方精云,楊元合,安尼瓦爾·買(mǎi)買(mǎi)提.中國(guó)北方草地生物量動(dòng)態(tài)及其與氣候因子的關(guān)系.中國(guó)科學(xué):生命科學(xué),2010,40(7):632-641.

Ma W H,Fang J Y,Yang Y H,Moharmmat A.Biomass carbon stocks and their changes in northern China’s grasslands during 1982-2006.Science China：Life Sciences,2010,53(7):841-50.

[6]樊江文,邵全琴,劉紀(jì)遠(yuǎn),王軍邦,陳卓奇,鐘華平,徐新良,劉榮高.1988-2005年三江源草地產(chǎn)草量變化動(dòng)態(tài)分析.草地學(xué)報(bào),2010,18(1):5-10.

Fan J W,Shao Q Q,Liu J Y,Wang J B,Chen Z Q,Zhong H P,Xu X L,Liu R G.Dynamic changes of grassland yield in three river headwater region from 1988 to 2005.Acta Agrestia Sinica,2010,18(1):5-10.(in Chinese)

[7]侯扶江,楊中藝.放牧對(duì)草地的作用.生態(tài)學(xué)報(bào),2006,26(1):244-264.

Hou F J,Yang Z Y.Effects of grazing of livestock on grassland.Acta Ecologica Sinica,2006,26(1):244-264.(in Chinese)

[8]Yang H X.Proceedings of the International Symposium on Grassland Vegetation.Beijing:Science Press,1990:433-438.

[9]鄭曉翾,趙家明,張玉剛,吳雅瓊,靳甜甜,劉國(guó)華.呼倫貝爾草原生物量變化及其與環(huán)境因子的關(guān)系.生態(tài)學(xué)雜志,2007,26(4):533-538.

Zheng X X,Zhao J M,Zhang Y G,Wu Y Q,Jin T T,Liu G H.Variation of grassland biomass and its relationships with environmental factors in Hulunbeier,Inner Mongolia.Chinese Journal of Ecology,2007,26(4):533-538.(in Chinese)

[10]張彩琴,楊持.生長(zhǎng)季內(nèi)草原植物生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)與氣象因子的相關(guān)分析及其模擬研究.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,30(1):91-96.

Zhang C Q,Yang C.Simulations and correlation analysis of meteorological factors and growing dynamic of plants in growing season.Journal of Inner Mongolia Agricultural University,2009,30(1):91-96.(in Chinese)

[11]譚麗萍,周廣勝.內(nèi)蒙古羊草群落、功能群、物種變化及其與氣候的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報(bào),2013,33(2):650-658.

Tan L P,Zhou G S.Variations ofLeymuschinesiscommunity,functional groups plant species and their relationships with climate factors.Aata Ecologica Sinica,2013,33(2):650-658.(in Chinese)

[12]王艷榮.內(nèi)蒙古草原植被近地面反射波譜特征與地上生物量相關(guān)關(guān)系的研究.植物生態(tài)學(xué)報(bào),2004,28(2):178-185.

Wang Y R.Correlation analysis between vegetation near ground reflectance spectral characteristics and biomass for Inner Mongolia steppe.Acta Phytoecologica Sinica,2004,28(2):178-185.(in Chinese)

[13]于惠.青藏高原草地變化及其對(duì)氣候的響應(yīng).蘭州:蘭州大學(xué)博士學(xué)位論文,2013.

Yu H.The Qinghai-Tibet plateau grassland and its response to climate change.PhD Thesis.Lanzhou:Lanzhou University,2013.(in Chinese)

[14]王伯蓀.植被生態(tài)學(xué).北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1997:20-28.

Wang B S.Vegetation Ecology.Beijing:China Environmental Science Press,1997:20-28.(in Chinese)

[15]張繼義,趙哈林.植被(植物群落)穩(wěn)定性研究評(píng)述.生態(tài)學(xué)雜志,2003,22(4):42-48.

Zhang J Y,Zhao H L.Review on the study of vegetation stability.Chinese Journal of Ecology,2003,22(4):42-48.(in Chinese)

[16]李鵬.黃土區(qū)草地植被水土保持作用機(jī)理試驗(yàn)研究.楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué)博士學(xué)位論文,2003.

Li P.The grassland vegetation function mechanism of soil and water conservation experimental research on loess area.PhD Thesis.Yangling:Northwest Agriculture and Forestry University,2003.(in Chinese)

[17] 渠翠平，關(guān)德新，王安杰，金昌杰，倪攀，袁鳳輝，張曉靜.基于MODIS數(shù)據(jù)的草地生物量估算模型比較.生態(tài)學(xué)雜志,2008,27(11):2028-2032.

Qu C P,Guan D X,Wang A J,Jin C J,Ni P,Yuan F H,Zhang X J.Comparison of grassland biomass estimation models based on MODIS data.Chinese Journal of Ecology,2008,27(11):2028-2032.

[18]郭靈輝.內(nèi)蒙古草地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的響應(yīng)研究.北京:中國(guó)科學(xué)院大學(xué)博士學(xué)位論文,2014.

Guo L H.Grassland ecosystem response to climate change research in Inner Mongolia.PhD Thesis.Beijing:University of Chinese Academy of Sciences,2014.(in Chinese)

[19]陳鐘.青藏高原天然草地綜合順序分類與遙感監(jiān)測(cè)研究.蘭州:蘭州大學(xué)博士學(xué)位論文,2010.

Chen Z.The Qinghai-Tibet plateau natural grassland sequence classification and study of remote sensing monitoring.PhD Thesis.Lanzhou:Lanzhou University,2010.(in Chinese)

[20]任繼周.分類、聚類與草地類型.草地學(xué)報(bào),2008,16(1):4-10.

Ren J Z.Classfication and cluster applicable for grassland type.Acta Agrestia Sinica,2008,16(1):4-10.(in Chinese)

[21]杜鐵瑛.用綜合順序分類法對(duì)青海草地分類的探討.草業(yè)科學(xué),1992,12(5):28-32.

Du T Y.Classifying native grasslands of Qinghai Province with the integrated classification system.Pratacultural Science,1992,12(5):28-32.(in Chinese)

[22]馬軒龍,李文娟,陳全功.基于GIS與草原綜合順序分類法對(duì)甘肅省草地類型的劃分初探.草業(yè)科學(xué),2009,26(5):7-13.

Ma X L,Li W J,Chen Q G.Preliminary exploration of native grassland classification of Gansu Province based on GIS and comprehensive and sequential grassland classification method.Pratacultural Science,2009,26(5):7-13.(in Chinese)

[23]張永亮,魏紹成.用綜合順序分類法對(duì)內(nèi)蒙古草原分類的研究.中國(guó)草地,1990,16(5):14-20.

Zhang Y L,Wei S C.An approach to tapping and utilizing the saline soil pasture in coastal plain of north Shandong Province.Chinese Journal of Grassland,1990,16(5):14-20.(in Chinese)

[24]常駿,王忠武,李怡,韓國(guó)棟.內(nèi)蒙古三種草地植物群落地上凈初級(jí)生產(chǎn)力與水熱條件的關(guān)系.內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,41(6):689-694.

Chang J,Wang Z W,Li Y,Han G D.Relationship between aboveground net primary productivity and precipitation and air temperature of three plant communities in Inner Mongolia grassland.Journal of Inner Mongolia University,2010,41(6):689-694.(in Chinese)

[25]白永飛,李凌浩,黃建輝,陳佐忠.內(nèi)蒙古高原針茅草原植物多樣性與植物功能群組成對(duì)群落初級(jí)生產(chǎn)力穩(wěn)定性的影響.植物學(xué)報(bào),2001,43(3):280-287.

Bai Y F,Li L H,Huang J H,Chen Z Z.The influence of plant diversity and functional composition on ecosystem stability of four stipes communities in the Inner Mongolia Plateau.Acta Botanica Sinica,2001,43(3):280-287.(in Chinese)

[26]趙麗,張連根,余偉蒞,胡小龍,薛博.多倫縣退耕還林地林下植被地上生物量年變化及影響因子研究.內(nèi)蒙古林業(yè)科技,2011,37(1):14-17.

Zhao L,Zhang L G,Yu W L,Hu X L,Xue B.The annual variation of aboveground biomass of undergrowth vegetation and its impact factors in the area of conversion of cropland to forest in Duolun County.Journal of Inner Mongolia Forestry Science & Technology,2011,37(1):14-17.(in Chinese)

[27]馮纓.天山北坡中段草地多樣性研究.烏魯木齊:新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文,2005.

Feng Y.The north slope of Tianshan Mountain midway through the grass diversity research.PhD Thesis.Urumqi:Xinjiang Agricultural University,2005.(in Chinese)

[28]王鶯,夏文韜,梁天剛,王超.基于MODIS植被指數(shù)的甘南草地生物量.蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,45(5):73-78.

Wang Y,Xia W T,Liang T G,Wang C.Grassland biomass based on MODIS vegetation index in Gannan prefecture.Journal of Lanzhou University(Natural Science),2009,45(5):73-78.(in Chinese)

[29]周雷.貴南縣23年草原生態(tài)系統(tǒng)凈第一性生產(chǎn)力與氣候變化趨勢(shì).草原與草坪,2012,32(2):58-60.

Zhou L.Grassland ecosystem net primary productivity and the trend of climate change in Guinan County.Grassland and Turf,2012,32(2):58-60.(in Chinese)

[30]黃瑞靈,周華坤,劉澤華,徐維新,魁武.長(zhǎng)江源區(qū)高山嵩草物候與生物量動(dòng)態(tài)及其對(duì)氣候變化的響應(yīng).西北植物學(xué)報(bào),2012,32(5):1021-1026.

Huang R L,Zhou H K,Liu Z H,Xu W X,Kui W.Respones of phenology and climate change in the Yangtze River Headwaters Region.Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,2012,32(5):1021-1026.(in Chinese)

[31]Yang Y,Fang J,Ma W,Guo D,Mohammat A.Large-scale pattern of biomass partitioning across China’s grasslands.Global Ecology and Biogeography,2010,19(2):268-277.

[32]Piao S,Fang J,Zhou L,Tan K,Tao S.Changes in biomass carbon stocks in China’s grasslands between 1982 and 1999.Global Biogeochemical Cycles,2007,21(2):1-10.

[33]Ma W,Liu Z,Wang Z,Wang W,Liang C,Tang Y,Fang J.Climate change alters interannual variation of grassland aboveground productivity:Evidence from a 22-year measurement series in the Inner Mongolia grassland.Journal of Plant Research,2010,123(4):509-517.

[34]周華坤,周立,趙新全,劉偉,李英年,古松,周興民.青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性研究.中國(guó)學(xué)術(shù)期刊文摘,2006,15(15):96-96.

Zhou H K,Zhou L,Zhao X Q,Li W,Li Y N,Gu S,Zhou X M.The Qinghai-Tibet Plateau alpine meadow ecosystem stability study.Chinese Science Abstracts,2006,15(15):96-96.(in Chinese)

[35]李育中,李博.內(nèi)蒙古錫林河流域羊草草原生物量動(dòng)態(tài)的研究.中國(guó)草地學(xué)報(bào),1991,8(1):5-8.

Li Y Z,Li B.Study on the biomass ofAneurolepidiumchinensesisgrassland in Xilin River basin of Inner Mongolia.Chinese Journal of Grassland,1991,8(1):5-8.(in Chinese)

[36]李鎮(zhèn)清,劉振國(guó),陳佐忠,楊宗貴.中國(guó)典型草原區(qū)氣候變化及其對(duì)生產(chǎn)力的影響.草業(yè)學(xué)報(bào),2003,12(1):4-10.

Li Z Q,Liu Z G,Chen Z Z,Yang Z G.The effects of climate changes on the productivity in the Inner Mongolia steppe of China.Acta Pratacultural Sinica,2003,12(1):4-10.(in Chinese)

[37]劉正恩,王昱生,潘介正,葛劍平.羊草草原地上生物量的預(yù)測(cè).生態(tài)學(xué)雜志,2004,23(4):179-183.

Liu Z E,Wang Y S,Pan J Z,Ge J P.Prediction of aboveground biomass ofLeymuschinensisgrassland.Chinese Journal of Ecology,2004,23(4):179-183.(in Chinese)

[38]袁文平,周廣勝.中國(guó)東北樣帶三種針茅草原群落初級(jí)生產(chǎn)力對(duì)降水季節(jié)分配的響應(yīng).應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2005,16(4):605-609.

Yuan W P,Zhou G S.Responses of threeStipacommunities net primary productivity along northeast China transect to seasonal distribution of precipitation.Chinese Journal of Applied Ecology,2005,16(4):605-609.(in Chinese)

[39]徐海量,宋郁東,胡玉昆.巴音布魯克高寒草地牧草產(chǎn)量與水熱關(guān)系初步探討.草業(yè)科學(xué),2005,23(22):314-17.

Xu H L,Song Y D,Hu Y K.The primary discussion the relationship between the forage yields in alpine grassland and temperature and rainfall in Bayinbuluk.Pratacultural Science,2005,23(22):314-17.(in Chinese)

[40]Fang J,Piao S,Tang Z.Interannual Variability in net primary production and precipitation science.Science,2001,293:1723-1723.

[41]蔡學(xué)彩,李鎮(zhèn)清,陳佐忠,王義鳳,汪詩(shī)平,王艷芬.內(nèi)蒙古草原大針茅群落地上生物量與降水量的關(guān)系.生態(tài)學(xué)報(bào),2005,25(7):1657-1662.

Cai X C,Li Z Q,Chen Z Z,Wang Y F,Wang S P,Wang Y F.The relationship between aboveground biomass and precipitation on stipe grand is steppe in Inner Mongolia.Acta Ecologica Sinica,2005,25(7):1657-1662.(in Chinese)

[42]李存煥.短花針茅草原植物群落生產(chǎn)力與氣候波動(dòng)的關(guān)系.草原與草業(yè),2000,21(1):36-40.

Li C H.The relationship between primary productivity of plant community and climate fluctuation inStipebrevifloradesert steppe.Grass and Grassland,2000,21(1):36-40.(in Chinese)

[43]Yan L,Zhou G,Zhang F.Effects of different grazing intensities on grassland production in china:a meta-analysis.Plos One,2013,8(12):81466-81466.

[44]白永飛,許志信.降水量的季節(jié)分配對(duì)羊草草原群落地上部生物量影響的數(shù)學(xué)模型.草業(yè)學(xué)報(bào),1997,6(2):1-6.

Bai Y F,Xu Z X.A model of above-ground biomass ofAneurolepidiumchinensecommunity in response to seasonal precipitation.Acta Prataculturae Sinica,1997,6(2):1-6.(in Chinese)

[45]季勁鈞,黃玫,劉青.氣候變化對(duì)中國(guó)中緯度半干旱草原生產(chǎn)力影響機(jī)理的模擬研究.氣象學(xué)報(bào),2005,63(3):257-266.

Ji J J,Huang M,Liu Q.Climate change on China mid-latitude semi-arid grassland productivity influence mechanism simulation study.Acta Meteorologica Sinica,2005,63(3):257-266.(in Chinese)

[46]鄧?yán)?上官周平.陜西省天然草地生物量空間分布格局及其影響因素.草地學(xué)報(bào),2012,20(5):825-835.

Deng L,Shangguan Z P.Distribution of natural grassland biomass and its relationship with influencing factors in Shaanxi.Acta Agrestia Sinia,2012,20(5):825-835.(in Chinese)

[47]張風(fēng)承.放牧對(duì)小葉章草場(chǎng)生物量季節(jié)變化和土壤理化性質(zhì)的影響.哈爾濱:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2012.

Zhang F C.Grazing chapter of lobular pasture biomass seasonal change and the influence of soil physical and chemical properties.Master Thesis.Harbin:Northeast Agricultural University,2012.(in Chinese)

[48]Palviainen M,Finér L,Mannerkoski H.Changes in the above-and below-ground biomass and nutrient pools of ground vegetation after clear-cutting of a mixed boreal forest.Plant & Soil,2010,275(1):157-167.

[49]Fan J W,Wang K,Harris W,Zhong H P,Hu Z M,Han B.Allocation of vegetation biomass across a climate-related gradient in the grasslands of Inner Mongolia.Journal of Arid Environments,2009,73(4-5):521-528.

[50]郭連云,吳讓,汪青春,薊尚瑪.氣候變化對(duì)三江源興?？h草地氣候生產(chǎn)潛力的影響.中國(guó)草地學(xué)報(bào),2008,30(2):5-10.

Guo L Y,Wu R,Wang Q C,Ji S M.Influence of climate change on grassland productivity to in Xinghai County in the source regions of Yangtze River.Chinese Journal of Grassland,2008,30(2):5-10.(in Chinese)

Annual dynamics of productivity in rangeland across climatic factors over last 30 years in northern China

Gou Xiao-wei, Chang Sheng-hua, Cheng Yun-xiang, Hou Fu-jiang

(State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems, College of Pastoral Agriculture Science and Technology, Lanzhou University, Lanzhou 730020, China)

Abstract:Aboveground biomass in different rangeland types or same type in different regions varied with time and space which reveals the dynamic relationship between vegetation biomass and environmental factors from different rangeland types and spatial and temporal scales. The results showed that aboveground biomass in Chinese northern steppe rangeland general declined in last 30 years although consistent increased in the recent 5 years. The decline was great in areas with better water conditions and was not significant in local scale. The interaction of annual temperature and precipitation did not have significant effects on aboveground biomass in time scale. The average annual temperature of temperate rangeland had significant effects on aboveground biomass in spatial scale. The precipitation is the main limiting factor of aboveground biomass in alpine rangeland.

Key words:aboveground biomass; grassland type; climate change; annual precipitation; annual temperature

Corresponding author:Hou Fu-jiangE-mail: cyhoufj@lzu.edu.cn

中圖分類號(hào)：S812

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1001-0629(2016)4-0739-09*

通信作者：侯扶江(1971-)，男，河南扶溝人，教授，博導(dǎo)，博士，研究方向?yàn)椴菪蠡プ?。E-mail：cyhoufj@lzu.edu.cn

基金項(xiàng)目：我國(guó)溫帶草原重點(diǎn)牧草草地資源退化狀況與成因調(diào)查(2012FY111900);國(guó)家自然科學(xué)基金(31172249)；長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃(IRT13019)

收稿日期：2015-07-13接受日期：2015-12-08

DOI:10.11829/j.issn.1001-0629.2015-0399

茍曉偉，常生華，程云湘，侯扶江.中國(guó)北方草原生物量年際動(dòng)態(tài).草業(yè)科學(xué),2016,33(4)：739-747.

Gou X W,Chang S H,Cheng Y X,Hou F J.Annual dynamics of productivity in rangeland across climatic factors over last 30 years in northern China.Pratacultural Science，2016,33(4)：739-747.

第一作者：茍曉偉(1989-),男,內(nèi)蒙古鑲黃旗人,在讀碩士生,研究方向?yàn)椴莸厣鷳B(tài)學(xué)。E-mail:gou_xiaowei@126.com