5.7 本章小结
根据本章的研究目标,我们首先分析了近50年干旱的时空变化特征;其次根据决定系数和显著性指标,探讨了干旱对草地NPP变化的影响程度,根据识别的典型干旱年分析了1974年中等干旱、1986年严重干旱和1965年极端干旱对草地NPP的影响;接着,研究了近50年中等以上干旱事件对草地造成的平均影响,基于单次干旱事件对不同类型草地NPP造成的平均变化,厘清了不同等级干旱与不同类型草地生产力的响应关系,为定量分析干旱对草地生态系统的影响提供科学参考。主要结论如下。
(1)内蒙古草原干旱的发生频率高,属于干旱风险发生的高危区。近50年内蒙古草地干旱强度无明显的变化趋势(p>0.05),干旱持续时间和有效面积均有显著下降的趋势(p<0.05)。整体上,92.8%的区域干旱变化趋势不显著(p>0.05)。内蒙古草原最西部、东南部和东北部都有变湿润的轻微趋势,其余区域局部有变干的轻微趋势,尤其是荒漠草原东部和草甸草原东北部。中等干旱、严重干旱和极端干旱发生频率分别为1.26年/次~4.33年/次、1.73年/次~10.2年/次和3.71年/次~52年/次。不同等级干旱发生频率的高低为中等干旱>严重干旱>极端干旱,而且典型草原干旱发生频率在一定程度上高于草甸草原和荒漠草原干旱的发生频率。
(2)干旱是造成草地生产力变异的主要胁迫因子之一。总体上,年降水亏缺程度对NPP的决定系数(R2)比较高,最高达到了0.84,其中R2>0.5以上的面积百分比为67%。草甸草原、典型草原和荒漠草原的最大决定系数分别为0.84、0.81和0.79;其中R2>0.5以上的面积百分比分别为77.1%、77.3%和26.1%,这表明干旱是造成区域NPP异常的主要贡献者之一。
(3)本书选取的典型干旱事件主要有:1974年的中等干旱事件、1986年的严重干旱事件和1965年的极端干旱事件。整体上,1974年的中等干旱造成区域草地平均损失约为(11.37±8.98)gC/(m2·a),最大损失为50.55gC/(m2·a);1986年的严重干旱造成区域草地平均损失约为(23.13±16.98)gC/(m2·a),最大损失为89.42gC/(m2·a);1965年的极端干旱造成区域草地平均损失约为(31.44±16.67)gC/(m2·a),最大损失为105.41gC/(m2·a)。(https://www.daowen.com)
(4)不同等级干旱对草地生产力的影响存在较大的差异。干旱造成的NPP损失与草地生态系统类型关系密切,不同生态系统类型之间NPP变化存在显著差异,且不同等级干旱事件在同一生态系统类型中造成的影响也较为不同。同一等级干旱尽管持续时间一样,由于发生在草地植被生长的不同物候生长阶段,可能对草地NPP造成的影响存在较大差异,草原造成NPP增加的现象(NPP变化为负值时)。在区域尺度上,中等干旱事件造成的草甸草原、典型草原和荒漠草原NPP的区域平均损失分别为21.15gC/(m2·a)、20.38gC/(m2·a)和9.51gC/(m2·a);严重干旱事件造成的草甸草原、典型草原和荒漠草原NPP的平均损失分别为32.99gC/(m2·a)、36.29gC/(m2·a)和14.57gC/(m2·a);极端干旱事件造成的草甸草原、典型草原和荒漠草原NPP的平均损失分别为49.16gC/(m2·a)、52.61gC/(m2·a)和59.82gC/(m2·a)。
(5)整体上,干旱特征的分布与NPP变化的分布比较一致。不同等级的干旱造成的NPP损失在同一类型草地中随着干旱严重性的增加呈明显的指数增长关系;同一等级的干旱对不同草地类型造成的NPP损失存在较大差异,中等和严重干旱造成的NPP损失沿荒漠草原、典型草原和草甸草原的过渡逐渐增大,但是极端干旱造成的NPP损失自西向东逐渐减小。通过不同等级干旱与不同草地类型NPP变化量的回归分析发现,不同等级干旱和不同类型草地NPP变化也存在显著的指数变化关系。在发生中等和严重等级干旱时,荒漠草原NPP对中等干旱和严重干旱的响应速度低于草甸草原和典型草原NPP的变化速率,但是在极端干旱时荒漠草原NPP变化对极端干旱的响应速率高于草甸草原和典型草原NPP的变化速率。
(6)干旱造成了草地生态系统不同程度的退化,尤其是荒漠草原生态系统。中等以上干旱造成的NPP平均损失率自东向西依次增加,分别为草甸草原10.50%、典型草原依13.32%、荒漠草原31.58%。在一定条件下,荒漠草原基本可以抵御中等和严重等级干旱的影响,但极端干旱在一定程度上造成了生产力严重下降和荒漠草地严重退化;尽管发生中等干旱和严重干旱时草甸草原和典型草原损失较大,但二者对干旱的响应速率相比荒漠草原较慢,且整体上干旱未造成草甸草原和典型草原生态系统退化,仅造成草甸草原和典型草原生态系统局部的轻度退化。