青藏高原高寒草地生态系统及其服务价值对区域气候变化的响应

区域气候变化首先影响自然生态系统的结构和功能，然后影响生态系统服务价值。本研究拟选择对气候变化极其敏感和脆弱的青藏高原高寒草地生态系统为研究对象，集成野外观测、遥感技术和模型模拟的方法，基于长时间序列遥感数据和多年格点化气象观测数据以及多个全球气候模式（GCM）和区域气候模式（RCM）预估结果，揭示近30年高寒草地生态系统结构（分布格局）和功能（净第一性生产力，NPP）以及生态系统服务价值的时空格局及其与气候因子之间的关系，预估未来气候变化对高寒草地生态系统结构和功能的可能影响，综合评价气候变化引起的生态系统服务价值损失，估算青藏高原高寒草地生态系统适应气候变化的资金需求范围，降低适应成本的不确定性，为青藏高原高寒草地生态系统适应未来气候变化和保障草地生态安全提供理论依据与科学支撑，为开展气候变化对我国草地的影响和适应方面的评估研究提供案例和技术支撑。

青藏高原生态环境极其脆弱，对气候变化极其敏感，并且对于中国、东南亚以及南亚地区气候、生态具有重要的调节作用，是重要的全球生态安全屏障。因此，研究气候变化对青藏高原高寒生态系统的影响，对于评估气候变化影响，制定相关适应策略，保护高原生态系统，推动当地经济和社会生活的可持续发展有着积极的意义。本研究通过模型模拟、遥感监测以及模拟实验等多个层次和角度探讨气候变化对青藏高原高寒生态系统结构与功能的影响。本研究利用历史气候数据驱动LPJ模型模拟青藏高原的植被分布和NPP格局现状，并在未来气候变化情景下模拟和分析未来青藏高原青藏高原的植被分布和NPP格局。通过遥感监测方法测定了高原腹地草地植被退化状况，并研究了积雪对草地生产力的影响。利用模拟增温实验探讨了未来气候变化对高寒草地生产力和物种组成的影响。主要结论如下：（1）青藏高原的植被分布表现出明显的水平地带性分布特征，即由高原东南部向西北地区呈现森林—灌丛—草甸—草原—荒漠的植被格局。青藏高原植被年平均NPP由东南部地区向西北部地区逐渐降低，表现出明显的水平地带性分布特征，属于低生产力或极低生产力地区。（2）在未来气候变化情景下，青藏高原上的阔叶、针叶林和灌丛逐渐向高原腹地延伸；高寒草甸的分布区域面积减小，主要是被灌丛所取代；高寒草原向西北方向扩张，裸地面积不断萎缩。整体上向有利于生态系统进展演替的方向发展，植被覆盖度逐渐增大。（3）未来气候变化情景下，青藏高原各地区的NPP均不断上升，其增幅呈现由东向西逐渐增大的规律，但该增幅随着时间的推移逐渐降低。（4）遥感监测研究结果表明，1980年至2004年期间，有积雪（积雪深度>0cm）天数年际波动较大且总体呈增多趋势，并带来NDVI值上升的效应。目前，青藏高原高寒草地退化状况仍较为严重，重度和极重度退化草地比例具有明显的上升趋势。（5）模拟增温实验结果表明，增温并未改变高寒草甸群落结构和物种多样性。但在高寒草原，由于增温导致土壤含水量降低，因此禾本科、莎草科以及杂类草等浅根植物比例明显降低，但豆科植物小叶棘豆比重显著升高，从而导致物种数明显降低。土壤水分是调节草地生产力和群落结构对增温响应的关键因素。因此，在未来的模型模拟研究中应充分考虑生态系统类型、土壤水分、干旱条件以及积雪等因素对模拟结果的影响。.本项目已发表了13篇学术文章（其中SCI收录6篇），培养了3名硕士研究生。