天山北坡不同海拔梯度山地草原生态系统地上净初级生产力对气候变化及放牧的响应

摘要

以天山北坡三工河流域为例,利用改进后的Biome-BGC模型分别模拟了仅气候变化和气候变化与放牧联合作用下研究区不同海拔梯度3种山地草原生态系统(低山干旱草原(Lowermountain arid grassland,LAG),森林草甸草原(Forest meadow grassland,FMG),高寒草甸草原(Alpine meadow grassland,AMG)) 1959-2009年地上净初级生产力(Aboveground net primary production,ANPP)的动态,并通过假设27种放牧强度情景(0-8羊/hm2)模拟了其ANPP随放牧强度增加的变化趋势.近50a气候变化致使研究区各海拔梯度草原生态系统ANPP整体均呈上升趋势,但在放牧联合作用下,不同草原类型ANPP变化趋势差异显著;放牧导致FMG和AMG的ANPP呈下降态势,分别减少30.0％和33.2％,对比之下,由于1980年前较低放牧强度促进了LAG的ANPP,放牧导致其ANPP整体增加1.3％.随着放牧强度增加,LAG的ANPP呈先增后减趋势,且在干旱年份最为显著;而FMG和AMG的ANPP呈显著非线性递减趋势.这些结果表明,近50a气候波动可能有利于中亚干旱区山地草原生态系统生产力的提高,但日益增强的放牧活动导致其净初级生产力显著降低;放牧对FMG与AMG生产力的负面效应随放牧强度增加而增强,但适度放牧可能促进LAG净初级生产力,尤其在干旱年份.