青藏高原退化草地的恢复潜势研究

doi:10.11686/cyxb2021164

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (6): 11-22.DOI: 10.11686/cyxb2021164

青藏高原退化草地的恢复潜势研究

王瑞泾(), 冯琦胜(), 金哲人, 刘洁, 赵玉婷, 葛静, 梁天刚

兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室，兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室，兰州大学草地农业教育部工程研究中心，兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州 730020

收稿日期:2021-04-27 修回日期:2021-07-27 出版日期:2022-06-20 发布日期:2022-05-11
通讯作者: 冯琦胜
作者简介:E-mail： fengqsh@lzu.edu.cn
王瑞泾（1997-），男，山东烟台人，在读硕士。E-mail： wangrj20@lzu.edu.cn
基金资助:
国家重点研发计划(2019YFC0507701);国家自然科学基金(31672484);中国工程院咨询研究项目(2021-HZ-5);财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系和兰州大学中央高校基本科研业务费专项资金(lzujbky-2021-kb13)

A study on restoration potential of degraded grassland on the Qinghai-Tibetan Plateau

Rui-jing WANG(), Qi-sheng FENG(), Zhe-ren JIN, Jie LIU, Yu-ting ZHAO, Jing GE, Tian-gang LIANG

State Key Laboratory of Grassland Agro-ecosystems，Key Laboratory of Grassland Livestock Industry Innovation，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Engineering Research Center of Grassland Industry，Ministry of Education，College of Pastoral Agriculture Science and Technology，Lanzhou University，Lanzhou 730020，China

Received:2021-04-27 Revised:2021-07-27 Online:2022-06-20 Published:2022-05-11
Contact: Qi-sheng FENG

摘要/Abstract

摘要：

近年来青藏高原高寒草地生态系统整体上呈现改善的状态，但仍有部分草地存在不同程度的退化，对青藏高原草地现状及恢复潜势进行评估对于青藏高原退化草地恢复政策的制定具有重要意义。基于2001-2019年气象数据与MODIS遥感影像，选用CASA模型和Thornthwaite Memorial模型分别计算了青藏高原现实净初级生产力（actual net primary productivity，NPP）和潜在净初级生产力（potential net primary productivity，PNPP），并以其差值评估草地恢复潜势，主要结论如下：1）2001-2019年青藏高原NPP呈现东南部高，西北部低的分布特征；青藏高原草地持续恢复区域占40.98%，持续稳定区域占12.72%，而持续退化区域仅占3.47%，青藏高原草地整体以可持续的恢复状态为主。2）2001-2019年青藏高原潜在净初级生产力最大值（maximum potential net primary productivity，PNPP_m）呈现明显东南与西南部高，北部偏低的空间分布格局。各草地类型PNPP_m多在1000 g C·m^-2左右。3）2001-2019年青藏高原草地恢复潜势呈现西南与东南部较高，北部偏低的分布情况。由此可见日喀则地区、阿里南部地区、阿坝藏族羌族自治州以及甘南藏族自治州等地的草地具有较高的恢复价值，在这些地区开展草地恢复的前景更好。研究结果为青藏高原退化草地恢复政策的制定提供科学与理论支撑，对指导青藏高原草地保护与生态系统恢复具有重要意义。

关键词: 青藏高原, 恢复潜势, 净初级生产力, 潜在净初级生产力, 动态变化

Abstract:

In recent years， the alpine grassland ecosystem on the Qinghai-Tibetan Plateau has shown an overall improvement， but some areas of grassland are still degenerating to various extents. It is very important to evaluate the grassland status and restoration potential in the Qinghai-Tibetan plateau to support policy-making relating to grassland restoration. Based on meteorological data and MODIS remote sensing images from 2001 to 2019， the Carnegie-Ames-Stanford-Approach （CASA） model and the Thornthwaite Memorial model were used to estimate values for the actual net primary productivity （NPP） and potential net primary productivity （PNPP） across the Qinghai-Tibetan Plateau. The difference between them was used to evaluate the potential benefit of grassland restoration. The main conclusions were as follows： 1） The spatial distribution of NPP over the Qinghai-Tibetan Plateau from 2001 to 2019 was a gradient from high in the southeast to low in the northwest. On the Qinghai-Tibetan Plateau， 41.0% of the grassland areas were being continuously restored， 12.7% of the grassland areas were exhibiting a stable status， and only 3.5% were exhibiting ongoing degradation. Overall， the Plateau grassland is in a state of sustainable restoration. 2） Similarly， the spatial distribution pattern of maximum potential net primary productivity（PNPP_m）in the Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019 was significantly higher in the southeast and southwest， and lower in the north. The PNPP_m of individual grassland types was typically about 1000 g C·m^-2. 3） From 2001 to 2019， the grassland recovery potential of the Qinghai-Tibet Plateau was higher in the southwest and southeast， and lower in the north. It was found that most grasslands in Shigatse， southern Ali， Aba Tibetan and Qiang Autonomous Prefecture and Gannan Tibetan Autonomous Prefecture regions have high restoration potential， so that the prospect of grassland restoration in these areas is better. The results of this study provide scientific and theoretical support for policy development relating to grassland restoration on the Qinghai-Tibet Plateau， and provide important data to guide grassland protection and ecosystem restoration on the Qinghai-Tibetan Plateau.

Key words: Qinghai-Tibetan Plateau, restoration potential, net primary productivity, potential net primary productivity, dynamic change

王瑞泾, 冯琦胜, 金哲人, 刘洁, 赵玉婷, 葛静, 梁天刚. 青藏高原退化草地的恢复潜势研究[J]. 草业学报, 2022, 31(6): 11-22.

Rui-jing WANG, Qi-sheng FENG, Zhe-ren JIN, Jie LIU, Yu-ting ZHAO, Jing GE, Tian-gang LIANG. A study on restoration potential of degraded grassland on the Qinghai-Tibetan Plateau[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(6): 11-22.

图/表 12

图1 青藏高原草地类型分布

Fig.1 Distribution of grassland types on the Qinghai-Tibet Plateau

图2 2001-2019年青藏高原年平均NPP空间分布

Fig.2 Spatial distribution of annual mean NPP over the Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019

图3 2001-2019年青藏高原NPP变化特征空间分布

Fig.3 Spatial distribution of NPP variation characteristics over the Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019

表1 NPP变化趋势统计

Table 1 Statistics of NPP trend （%）

草地类型 Grassland type	未来趋势不确定Uncertain future trends	持续性轻微退化Persistent slight degradation	持续性显著退化Persistent significant degradation	持续性稳定不变The continuity is stable	持续性轻微改善Continuous slight improvement	持续性显著改善Continuous significant improvement
热性灌草丛Thermal shrub tussock	28.51	6.77	4.82	14.05	9.13	34.56
热性草丛Thermal tussock	10.17	1.07	0.80	3.48	3.84	74.04
暖性灌草丛Warm-temperate shrub tussock	29.89	4.03	1.41	15.54	12.41	18.98
暖性草丛Warm-temperate tussock	25.73	3.16	1.21	19.66	14.08	17.48
低地草甸Lowland meadow	6.12	1.87	1.77	24.09	8.12	53.70
山地草甸Mountain meadow	42.43	2.02	0.34	16.59	12.94	16.58
温性草甸草原Temperate meadow steppe	28.75	12.60	3.86	23.27	14.59	6.87
温性草原Temperate steppe	43.47	1.98	0.53	12.67	12.61	25.25
温性荒漠草原Temperate desert grassland	38.16	0.27	0.04	8.61	11.99	35.25
温性草原化荒漠Temperate steppe desert	45.06	0.25	0.03	7.29	8.89	29.22
温性荒漠Temperate desert	36.27	0.19	0.16	5.22	6.00	47.59
高寒草甸Alpine meadow	50.23	2.99	0.33	17.56	15.70	7.30
高寒草甸草原Alpine meadow steppe	44.78	1.16	0.28	15.48	17.86	18.78
高寒草原Alpine grassland	39.31	1.57	0.38	12.06	18.99	24.95
高寒荒漠草原Alpine desert grassland	41.55	0.29	0.08	4.84	12.23	36.83
高寒荒漠Alpine desert	45.07	0.58	0.47	5.41	9.04	34.54
沼泽Marsh	60.09	1.40	0.33	10.39	13.34	12.99
总计Total	36.21	2.48	0.99	12.72	11.87	29.11

图4 2001-2019年青藏高原各草地类型NPP年际变化A：热性灌草丛类Thermal shrub tussock； B：热性草丛类Thermal tussock； C：暖性灌草丛类Warm-temperate shrub tussock； D：暖性草丛类Warm-temperate tussock； E：低地草甸类Lowland meadow； F：山地草甸类Mountain meadow； G：温性草甸草原类Temperate meadow steppe； H：温性草原类Temperate steppe； I：温性荒漠草原类Temperate desert grassland； J：温性草原化荒漠类Temperate steppe desert； K：温性荒漠类Temperate desert； L：高寒草甸类Alpine meadow； M：高寒草甸草原类Alpine meadow steppe； N：高寒草原类Alpine grassland； O：高寒荒漠草原类Alpine desert grassland； P：高寒荒漠类Alpine desert； Q：沼泽类Marsh. 下同The same below.

Fig.4 Interannual variation of NPP of different grassland types in the Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019

图5 2001-2019年青藏高原PNPPm空间分布

Fig.5 Spatial distribution of PNPPm over the Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019

图6 2001-2019年青藏高原各草地类型PNPPm统计

Fig.6 PNPPm statistics of grassland types in the Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019

图7 2001-2019年青藏高原恢复潜势空间分布

Fig.7 Spatial distribution of recovery potential over the Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019

图8 2001-2019年青藏高原各草地类型恢复潜势统计

Fig.8 Recovery potential statistics of grassland types in Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019

图9 2001-2019年青藏高原气温空间分布

Fig.9 Spatial distribution of temperature over the Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019

图10 2001-2019年青藏高原降水空间分布

Fig.10 Spatial distribution of precipitation over the Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019

图11 2001-2019年青藏高原恢复潜势变化趋势

Fig.11 Change trend of recovery potential of Qinghai-Tibet Plateau from 2001 to 2019

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青藏高原退化草地的恢复潜势研究

A study on restoration potential of degraded grassland on the Qinghai-Tibetan Plateau

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