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内蒙古植被降水利用效率的时空格局及其驱动因素

穆少杰  周可新  齐杨  陈奕兆  方颖  朱超  
【摘要】:植被降水利用效率(precipitation-use efficiency,PUE)是评价干旱、半干旱地区植被生产力对降水量时空动态响应特征的重要指标。该研究利用光能利用率CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型估算了2001–2010年内蒙古地区植被净初级生产力(net primary productivity,NPP),结合降水量的空间插值数据,分析了近10年内蒙古地区植被PUE的空间分布、主要植被类型的PUE,及其时空格局的驱动因素。结果表明:2001–2010年内蒙古地区所有植被的平均PUE为0.94 g C·m–2·mm–1,且在105–120°E地带性规律明显,PUE上升速率为每10°0.55 g C·m–2·mm–1。各植被类型间PUE差别较大,其中灌丛PUE最高,荒漠PUE最低。在不同的降水量区域,植被PUE的空间分布与气候因子的关系有较大差别,0–75 mm降水量区间内,PUE随降水量、气温的升高显著下降(R2=0.226,p0.05);175–300 mm降水量区间内,植被PUE的空间变化与降水量和气温呈极显著相关关系(R2=0.878,p0.001),且随降水量的增加显著上升(R2=0.94,p0.001),变化速率约为每100 mm降水0.57 g C·m–2·mm–1;在降水量大于475 mm的区域,植被PUE的空间分布与降水量、气温的相关性显著(R2=0.19,p0.05),且随着气温的上升、降水量的下降而增加,其中气温的贡献是降水量的8.61倍。在不同的降水量区域,植被PUE的年际波动与气候因子的关系也有较大差别,对于年降水量0–220 mm的地区,PUE的年际波动与降水量呈正相关性、与气温呈负相关性;在年降水量为220–310 mm的地区,PUE的年际波动主要受降水量的控制,受气温影响较小;在年降水量310 mm的地区,PUE的年际波动与降水量、气温均呈正相关关系,但在降水量越高的地区,PUE的年际波动与降水量的相关性越弱,与气温的相关性越强。植被覆盖度与PUE的空间分布极显著相关(R2=0.73,p0.001),且与PUE的年际波动也存在线性相关关系(R2=0.11,p0.001);叶面积指数(LAI)与PUE的年际波动呈线性相关关系(R2=0.42,p0.001),而当LAI3.15时,PUE的空间分布随LAI增加而呈线性增加。

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