Spatiotemporal dynamics of edible forage and its climatic driving mechanisms in the Three-River Headwaters Region from 1981 to 2020

doi:10.11686/cyxb2025234

Abstract

Abstract:

The Three-River Headwaters Region （TRHR） is a core area of the ecological security barrier on the Tibetan Plateau. Understanding the dynamics of edible forage in this area is crucial for the sustainable utilization of alpine grasslands. This study integrated multi-source remote sensing data， including the global land surface satellite （GLASS） products， the Net Primary Productivity （NPP） dataset estimated by the remote sensing process coupled model， the global production efficiency model carbon exchange and vegetation structure analysis （GLOPEM CEVSA）， and Landsat satellite imagery， long-term field monitoring data， and meteorological records to construct a grassland yield dataset （1981-2020） and quantify the spatiotemporal differentiation of the proportions of edible forage under varying degradation gradients. The results show that： 1） Over the past 40 years， the average edible forage proportion was 0.69， showing a “decline-fluctuation-recovery” trend， with periodical averages of 0.72 （1981-1990）， 0.69 （1991-2004）， 0.66 （2005-2012）， and 0.70 （2013-2020）. Despite ecological restoration efforts， the proportion of edible forage has not returned to the level in the early 1980s. 2） The edible forage yield exhibited a spatial decline from east to west， with an annual average of 403.48 kg·ha^-1 and a total yield of 13.2261×10⁶ t. Significant increases （P<0.05） occurred in 62.5% of the regions. 3） The annual average temperature dominated climatic drivers （68.3% of areas showed positive correlations） affecting the spatiotemporal dynamics of edible forage， while precipitation exerted stronger effects in arid zones （<400 mm） and severely degraded areas. 4） Within the Three-River Source National Park， edible forage yield showed an overall increasing trend but varied significantly among zones， being markedly higher in the Lancang River Source Park （399.56 kg·ha^-1） than in the Yangtze River Source Park （169.37 kg·ha^-1）. The results of this study elucidate the differential regulatory mechanisms of climate warming and precipitation changes on alpine grassland restoration， providing a scientific foundation for adaptive management strategies in the TRHR.

Key words: Three-River Headwaters Region, edible forage, forage yield, spatiotemporal dynamics, climatic drivers

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Figures/Tables 15

References 35

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草地类、亚类、组和型 Grassland class， subclass， group， and type	植被覆盖度 Vegetation coverage	产草量干重Dry weight of grass yield （kg·hm^-2）	可食牧草比例Proportion of edible forage
1.温性草原类 Temperate steppe	-	-	-
1.1 山地草原亚类Mountain grassland subclass	0.35（0.20~0.60）	665	-
1.1.1中禾草组Medium grass group	-	-	-
克氏针茅Stipa krylovii、羊茅Festuca ovina	0.40	301	-
青海固沙草Orinus kokonorica、杂类草Herbarum variarum	0.30~0.50	532	-
2.高寒草原类Alpine steppe	0.20~0.60	-	-
2.1矮禾草组Dwarf grass group	-	-	-
紫花针茅Stipa purpurea	0.30~0.50	255	-
紫花针茅S. purpurea、杂类草Herbarum variarum	0.30~0.50	255	-
3.高寒草甸类 Alpine meadow	-	-	-
3.1高寒草甸亚类Alpine meadow subclass	0.80~0.90	-	-
3.1.1小莎草组Small sedge group	-	-	-
矮生嵩草Kobresia humilis	0.80~0.90	831	0.93
高山嵩草Kobresia pygmaea	0.80~0.90	562	0.85
禾叶嵩草Kobresia graminifolia	0.70~0.90	968	-
线叶嵩草Kobresia capillifolia	0.70~0.90	1212	0.85
线叶嵩草K. capillifolia、杂类草Herbarum variarum	0.60~0.90	1610	0.83
3.2沼泽化高寒草甸亚类Swampy alpine meadow subclass	0.70~0.95	-	-
3.2.1大莎草组Large sedge group	-	-	-
西藏嵩草Kobresia tibetica	>0.90	980	0.93

草地类、亚类、组和型 Grassland class， subclass， group， and type	植被覆盖度 Vegetation coverage	产草量干重Dry weight of grass yield （kg·hm^-2）	可食牧草比例Proportion of edible forage
1.温性草原类 Temperate steppe	-	-	-
1.1 山地草原亚类Mountain grassland subclass	0.35（0.20~0.60）	665	-
1.1.1中禾草组Medium grass group	-	-	-
克氏针茅Stipa krylovii、羊茅Festuca ovina	0.40	301	-
青海固沙草Orinus kokonorica、杂类草Herbarum variarum	0.30~0.50	532	-
2.高寒草原类Alpine steppe	0.20~0.60	-	-
2.1矮禾草组Dwarf grass group	-	-	-
紫花针茅Stipa purpurea	0.30~0.50	255	-
紫花针茅S. purpurea、杂类草Herbarum variarum	0.30~0.50	255	-
3.高寒草甸类 Alpine meadow	-	-	-
3.1高寒草甸亚类Alpine meadow subclass	0.80~0.90	-	-
3.1.1小莎草组Small sedge group	-	-	-
矮生嵩草Kobresia humilis	0.80~0.90	831	0.93
高山嵩草Kobresia pygmaea	0.80~0.90	562	0.85
禾叶嵩草Kobresia graminifolia	0.70~0.90	968	-
线叶嵩草Kobresia capillifolia	0.70~0.90	1212	0.85
线叶嵩草K. capillifolia、杂类草Herbarum variarum	0.60~0.90	1610	0.83
3.2沼泽化高寒草甸亚类Swampy alpine meadow subclass	0.70~0.95	-	-
3.2.1大莎草组Large sedge group	-	-	-
西藏嵩草Kobresia tibetica	>0.90	980	0.93

草地类、亚类、组和型 Grassland class， subclass， group， and type	年份Year
草地类、亚类、组和型 Grassland class， subclass， group， and type	1990	2004	2012	2019
1.温性草原类Temperate steppe	0.95	0.95	0.89	0.94
1.1 山地草原亚类Mountain grassland subclass	0.95	0.95	0.89	0.94
1.1.1中禾草组Medium grass group	0.95	0.95	0.89	0.94
克氏针茅S. krylovii、羊茅F. ovina	0.99	0.99	0.93	0.98
青海固沙草O. kokonorica、杂类草Herbarum variarum	0.91	0.91	0.90	0.97
2.高寒草原类Alpine steppe	0.83	0.83	0.78	0.82
2.1矮禾草组Dwarf grass group	0.83	0.83	0.78	0.82
紫花针茅S. purpurea	0.87	0.86	0.81	0.85
紫花针茅S. purpurea、杂类草Herbarum variarum	0.80	0.79	0.75	0.79
3.高寒草甸类Alpine meadow	0.82	0.80	0.75	0.79
3.1高寒草甸亚类Alpine meadow subclass	0.79	0.77	0.75	0.76
3.1.1小莎草组Small sedge group	0.79	0.77	0.75	0.76
矮生嵩草K. humilis	0.93	0.90	0.85	0.89
高山嵩草K. pygmaea	0.85	0.82	0.77	0.75
高山嵩草K. pygmaea、矮生嵩草K. humilis	0.97	0.96	0.90	0.95
高山嵩草K. pygmaea、异针茅Stipa aliena	0.81	0.79	0.75	0.78
高山嵩草K. pygmaea、圆穗蓼Polygonum macrophyllum	0.88	0.86	0.80	0.84
高山嵩草K. pygmaea、杂类草Herbarum variarum	0.79	0.76	0.75	0.76
线叶嵩草K. capillifolia、珠芽蓼Polygonum viviparum	0.87	0.85	0.80	0.84
黑褐苔草Carex atrofusca、杂类草Herbarum variarum	0.95	0.93	0.87	0.91
具金露梅的矮生嵩草K. humilis	0.88	0.86	0.81	0.85
线叶嵩草K. capillifolia、高山早熟禾Poa alpigena	0.81	0.79	0.75	0.78
禾叶嵩草K. graminifolia	0.80	0.78	0.75	0.77
线叶嵩草K. capillifolia	0.78	0.76	0.75	0.75
线叶嵩草K. capillifolia、杂类草Herbarum variarum	0.83	0.79	0.75	0.79
3.2沼泽化高寒草甸亚类Swampy alpine meadow subclass	0.93	0.97	0.91	0.96
3.2.1大莎草组Large sedge group	0.93	0.97	0.91	0.96
西藏嵩草K. tibetica	0.93	0.97	0.91	0.96
4.沼泽类Swamp	0.76	0.76	0.75	0.75
4.1.1大莎草组Large sedge group	0.76	0.76	0.75	0.75
木里苔草Carex muliensis	0.76	0.76	0.75	0.75
5.高寒荒漠类Alpine desert	0.76	0.75	0.75	0.75
5.1.1半灌木组Semi-shrub group	0.76	0.75	0.75	0.75
垫状驼绒藜Krascheninnikovia compacta	0.76	0.75	0.75	0.75

草地类、亚类、组和型 Grassland class， subclass， group， and type	年份Year
草地类、亚类、组和型 Grassland class， subclass， group， and type	1990	2004	2012	2019
1.温性草原类Temperate steppe	0.95	0.95	0.89	0.94
1.1 山地草原亚类Mountain grassland subclass	0.95	0.95	0.89	0.94
1.1.1中禾草组Medium grass group	0.95	0.95	0.89	0.94
克氏针茅S. krylovii、羊茅F. ovina	0.99	0.99	0.93	0.98
青海固沙草O. kokonorica、杂类草Herbarum variarum	0.91	0.91	0.90	0.97
2.高寒草原类Alpine steppe	0.83	0.83	0.78	0.82
2.1矮禾草组Dwarf grass group	0.83	0.83	0.78	0.82
紫花针茅S. purpurea	0.87	0.86	0.81	0.85
紫花针茅S. purpurea、杂类草Herbarum variarum	0.80	0.79	0.75	0.79
3.高寒草甸类Alpine meadow	0.82	0.80	0.75	0.79
3.1高寒草甸亚类Alpine meadow subclass	0.79	0.77	0.75	0.76
3.1.1小莎草组Small sedge group	0.79	0.77	0.75	0.76
矮生嵩草K. humilis	0.93	0.90	0.85	0.89
高山嵩草K. pygmaea	0.85	0.82	0.77	0.75
高山嵩草K. pygmaea、矮生嵩草K. humilis	0.97	0.96	0.90	0.95
高山嵩草K. pygmaea、异针茅Stipa aliena	0.81	0.79	0.75	0.78
高山嵩草K. pygmaea、圆穗蓼Polygonum macrophyllum	0.88	0.86	0.80	0.84
高山嵩草K. pygmaea、杂类草Herbarum variarum	0.79	0.76	0.75	0.76
线叶嵩草K. capillifolia、珠芽蓼Polygonum viviparum	0.87	0.85	0.80	0.84
黑褐苔草Carex atrofusca、杂类草Herbarum variarum	0.95	0.93	0.87	0.91
具金露梅的矮生嵩草K. humilis	0.88	0.86	0.81	0.85
线叶嵩草K. capillifolia、高山早熟禾Poa alpigena	0.81	0.79	0.75	0.78
禾叶嵩草K. graminifolia	0.80	0.78	0.75	0.77
线叶嵩草K. capillifolia	0.78	0.76	0.75	0.75
线叶嵩草K. capillifolia、杂类草Herbarum variarum	0.83	0.79	0.75	0.79
3.2沼泽化高寒草甸亚类Swampy alpine meadow subclass	0.93	0.97	0.91	0.96
3.2.1大莎草组Large sedge group	0.93	0.97	0.91	0.96
西藏嵩草K. tibetica	0.93	0.97	0.91	0.96
4.沼泽类Swamp	0.76	0.76	0.75	0.75
4.1.1大莎草组Large sedge group	0.76	0.76	0.75	0.75
木里苔草Carex muliensis	0.76	0.76	0.75	0.75
5.高寒荒漠类Alpine desert	0.76	0.75	0.75	0.75
5.1.1半灌木组Semi-shrub group	0.76	0.75	0.75	0.75
垫状驼绒藜Krascheninnikovia compacta	0.76	0.75	0.75	0.75

县、镇名称 County and town names	可食牧草产草量 Edible forage yield （kg·hm^-2）	可食牧草产草总量 Total yield of edible forage （×10⁴ t）	可食牧草比例 Proportion of edible forage	年变化速率 Annual rate of change （kg·hm^-2·a^-1）
班玛县Banma county	666.53	38.50	0.61	1.11
久治县Jiuzhi county	717.78	56.11	0.67	1.40
甘德县Gande county	657.17	44.72	0.70	1.38
玛沁县Maqin county	612.34	72.76	0.76	1.89
玛多县Maduo county	278.62	60.56	0.64	1.18
达日县Dari county	367.88	51.37	0.46	0.52
同德县Tongde county	953.84	36.28	0.75	1.59
贵德县Guide county	772.37	23.62	0.84	1.24
共和县Gonghe county	599.44	73.09	0.85	3.73
兴海县Xinghai county	618.10	66.81	0.79	2.61
贵南县Guinan county	868.33	45.72	0.82	2.30
泽库县Zeku county	848.91	51.74	0.67	1.55
河南蒙古族自治县Henan Mongolian Autonomous county	1088.47	69.13	0.79	1.75
同仁县Tongren county	916.98	17.21	0.81	2.83
尖扎县Jianzha county	900.68	10.69	0.79	1.59
囊谦县Nangqian county	644.49	69.98	0.66	0.41
玉树市Yushu City	636.85	92.94	0.69	1.35
杂多县Zaduo county	367.91	117.48	0.65	2.02
称多县Chenduo county	438.60	61.36	0.64	0.96
曲麻莱县Qumarlêb county	208.90	87.80	0.65	0.88
治多县Zhiduo county	192.36	113.03	0.66	0.75
唐古拉山镇Tanggula mountain town	166.73	61.73	0.81	1.42