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草原退化機制與草地生態畜牧業模式 版權信息
- ISBN：9787030738837
- 條形碼：9787030738837 ; 978-7-03-073883-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
草原退化機制與草地生態畜牧業模式 內容簡介
在不同尺度、不同視角分析了草原退化與草地生態畜牧業的可持續發展模式。首先，在全國尺度上，探討了區域尺度上植被發育狀況與水熱匹配指數的相互關系，其次，以錫林郭勒草原為主體區域，探討了在氣候旱化與過度放牧影響下草原的區域性整體退化機制，然后，通過構建草原景觀分類體系，研究了草原景觀尺度上的退化規律與空間分異規律，同時以蘇木（鄉鎮）為單位，分析了放牧強度對草原植被覆蓋狀況和牧民經濟收益的影響。根據作者提出的植物能量功能群概念與分類體系，探討了草原生態系統退化演替進程與能量功能群更迭的耦合機制。本書的*后章節介紹了實驗控制條件下，草原植被與放牧強度、放牧方式的相互關系，同時分析了示范牧戶良種雜交減壓護草、季節輪牧、飼草料基地建設等生態畜牧業實踐成果。
草原退化機制與草地生態畜牧業模式 目錄
目錄
第1章區域尺度上植被發育的水熱匹配常數與中國生物氣候的水熱分界1
1.1研究背景與意義1
1.2區域尺度上植被分布與發育的水熱匹配常數假說2
1.3數據來源與研究方法3
1.4假說驗證與分析5
1.5應用前景12
第2章錫林郭勒草原區域尺度上植被覆蓋變化的驅動機制16
2.1研究現狀與科學問題16
2.2數據來源及研究方法19
2.3錫林郭勒草原氣候變化規律23
2.4錫林郭勒盟植被覆蓋時空變化規律52
2.5錫林郭勒草原植被覆蓋變化的驅動力分析58
2.6錫林郭勒草原氣候與植被覆蓋變化的總體規律66
第3章錫林郭勒草原植被NDVI變化歸因及多情景預測70
3.1研究現狀與科學問題70
3.2材料與方法72
3.3錫林郭勒植被NDVI變化歸因及預測78
3.4植被覆蓋主導驅動因子及其實踐指導價值85
第4章錫林郭勒市景觀尺度上草原退化機制89
4.1研究現狀與科學問題89
4.2研究區概況與數據來源94
4.3現實水熱氣候條件下草地資源分布格局99
4.4草原退化狀態及其空間分布規律110
4.5不同景觀類型對影響因素的響應規律116
4.6景觀尺度上草原退化機制及其實踐應用126
第5章錫林郭勒草原蘇木與牧戶尺度上畜牧業的可持續發展途徑129
5.1研究現狀與科學問題129
5.2研究區概況與數據處理133
5.3草原植被對氣候變化的規律137
5.4草原對放牧壓力的響應規律144
5.5草原區牧戶經濟狀況因素分析151
5.6蘇木尺度植被變化規律及其實踐指導價值153
第6章植物能量功能群及其與草原退化的耦合機制156
6.1研究現狀與科學問題156
6.2錫林河流域草原植物熱值與植物能量功能群的劃分163
6.3不同草原地帶植物熱值與植物能量功能群變化規律171
6.4草原植物能量功能群對氣候變化的響應193
6.5不同利用方式對草原生態系統功能與植物能量功能群的影響198
第7章草原生態畜牧業模式的實驗控制研究203
7.1研究現狀與科學問題203
7.2研究區概況與實驗設計208
7.3實驗控制條件下草原對放牧的響應216
7.4草原生態畜牧業模式的實驗設計224
第8章牧戶尺度上草原生態畜牧業實踐與示范227
8.1示范工程建設意義與總體框架227
8.2畜種改良實現減壓護草增收牧羊生態畜牧業模式228
8.3季節輪用—人工草料基地建設養牛生態畜牧業模式234
8.4輪牧與牧戶—公司聯合養馬生態畜牧業模式239
8.5缺乏管理的草場流轉效果的生態學思考245
參考文獻248
第1章區域尺度上植被發育的水熱匹配常數與中國生物氣候的水熱分界1
1.1研究背景與意義1
1.2區域尺度上植被分布與發育的水熱匹配常數假說2
1.3數據來源與研究方法3
1.4假說驗證與分析5
1.5應用前景12
第2章錫林郭勒草原區域尺度上植被覆蓋變化的驅動機制16
2.1研究現狀與科學問題16
2.2數據來源及研究方法19
2.3錫林郭勒草原氣候變化規律23
2.4錫林郭勒盟植被覆蓋時空變化規律52
2.5錫林郭勒草原植被覆蓋變化的驅動力分析58
2.6錫林郭勒草原氣候與植被覆蓋變化的總體規律66
第3章錫林郭勒草原植被NDVI變化歸因及多情景預測70
3.1研究現狀與科學問題70
3.2材料與方法72
3.3錫林郭勒植被NDVI變化歸因及預測78
3.4植被覆蓋主導驅動因子及其實踐指導價值85
第4章錫林郭勒市景觀尺度上草原退化機制89
4.1研究現狀與科學問題89
4.2研究區概況與數據來源94
4.3現實水熱氣候條件下草地資源分布格局99
4.4草原退化狀態及其空間分布規律110
4.5不同景觀類型對影響因素的響應規律116
4.6景觀尺度上草原退化機制及其實踐應用126
第5章錫林郭勒草原蘇木與牧戶尺度上畜牧業的可持續發展途徑129
5.1研究現狀與科學問題129
5.2研究區概況與數據處理133
5.3草原植被對氣候變化的規律137
5.4草原對放牧壓力的響應規律144
5.5草原區牧戶經濟狀況因素分析151
5.6蘇木尺度植被變化規律及其實踐指導價值153
第6章植物能量功能群及其與草原退化的耦合機制156
6.1研究現狀與科學問題156
6.2錫林河流域草原植物熱值與植物能量功能群的劃分163
6.3不同草原地帶植物熱值與植物能量功能群變化規律171
6.4草原植物能量功能群對氣候變化的響應193
6.5不同利用方式對草原生態系統功能與植物能量功能群的影響198
第7章草原生態畜牧業模式的實驗控制研究203
7.1研究現狀與科學問題203
7.2研究區概況與實驗設計208
7.3實驗控制條件下草原對放牧的響應216
7.4草原生態畜牧業模式的實驗設計224
第8章牧戶尺度上草原生態畜牧業實踐與示范227
8.1示范工程建設意義與總體框架227
8.2畜種改良實現減壓護草增收牧羊生態畜牧業模式228
8.3季節輪用—人工草料基地建設養牛生態畜牧業模式234
8.4輪牧與牧戶—公司聯合養馬生態畜牧業模式239
8.5缺乏管理的草場流轉效果的生態學思考245
參考文獻248
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草原退化機制與草地生態畜牧業模式 節選
第1章 區域尺度上植被發育的水熱匹配常數與中國生物氣候的水熱分界 1.1 研究背景與意義 在生態學科的發展進程中，氣候因素，特別是大氣溫度和降水量與生物種分布、植被發育與分布相互關系的研究一直是生態學研究的重要基礎和主要內容，許多經典的生態學理論都是基于植被與氣候的相互關系提出的，其中*為著名的經典著作和理論包括，1807年洪堡(A.v.Humboldt)的著作《植物地理學知識》以及書中提出的等溫線及其對植物分布的意義(Humboldt and Bonpland，1807)；多庫恰耶夫(V. V. Dokuchaiev)基于土壤地帶性發展形成的自然地帶學說；沃爾特(H.Walter)基于生物氣候圖解對世界植被—陸地生物圈的生態系統的詳盡論述等(Jack，1986)。 就生態學而言，影響植被發育的因素有降水、溫度、土壤、光照、海拔等，但從大的生態空間范圍來看，溫度和降水是影響生物在陸地表面分布的兩個*關鍵生態因子，而土壤、海拔等要素的影響更多體現在局地尺度上。 為此，從1807年洪堡提出等溫線至今的200多年里，眾多科學家針對溫度和降水與植被的關系進行了大量研究工作。例如，謝爾福德(V.E.Shelford)的生物耐性限度理論(Shelford，1914)，Pianka（1975)關于溫濕兩因子對生物適合度的影響研究，利比希*小因子定律(Liebings law of the minimum)和沃爾特（H. Walter）等的工作(Jack，1986)。這些研究成果表明，單個溫度或降雨因子并不能決定植被的分布和發育好壞。例如，在中國北方大興安嶺地區，年降水量只有300～500mm，但可發育形成茂盛的寒溫帶針葉林(邊玉明等，2017)，而在熱帶干熱河谷地區，降水量高達640mm，卻只能發育形成稀樹灌叢草地植被(張斌等，2010)。溫度與植被發育的關系也表現出同樣的規律。例如，在中國東南沿海地區，從積溫在5000℃左右的溫帶地區到積溫大于9000℃的熱帶地區，都有發育良好的森林植被，甚至在積溫只有2000℃附近的寒溫帶地區，同樣有發育良好的森林植被。 因此，溫度和降水的共同作用才是決定生物群落在陸地上分布總格局的關鍵(林育真和付榮恕，2015)。先后有幾十位著名學者和一些國際組織(如FAO)，利用大氣溫度、降水量、蒸散量、大氣濕度、輻射平衡等氣候指標的比值或不同組合，構建了氣候干燥度等計算方法，試圖在此基礎上，通過對比分析重要生態地理區或高等級植被分類單位分布邊界與氣候干燥度的對應關系，來揭示氣候影響植被發育與分布的內在規律。但這些干燥度所關注的主要是某個地點的水熱平衡狀況，由于計算公式中均未引入與植被發育狀況相關的指標，因此，模擬計算結果本質上還只是一個氣候指標，沒有明確的生態學含義；其計算結果也不能給出植被整體發育與分布的干濕分界線。因此，面對來自某種計算方法的兩個高低不同的干燥度數值，人們無從判斷植被的發育與分布是受干旱脅迫還是受水分過多的限制，也就更不能確定植被受脅迫的嚴重程度。上述情況表明，盡管氣候與植被相互關系的研究是生態學中*古老、*經典的研究內容，但是對氣候中的溫度與降水量綜合影響植被發育與分布的機制和共性規律的認識還遠沒有達到明晰的程度。 既然溫度和降水量是影響植被發育與分布的關鍵生態因子，而在氣候的影響下植被在地球上又表現出規律性的分布格局(緯度地帶性、經度地帶性和垂直地帶性)，那么溫度和降水量之間就應該遵循著某種固定的內在規律對植被的發育和分布產生影響。如果能找到這個規律，并把它引入到“植被—氣候”模型之中，那么，就可以定量化地、更加全面地認識世界植被的地帶性分布規律，更加深刻地理解植被發育狀況與氣候之間的內在聯系，更加準確地把握全球氣候變化對植被分布與發育的生態效應，研究成果對于積極應對氣候變化和加強植被生態修復工作都具有極其重要的理論與實踐意義。 1.2 區域尺度上植被分布與發育的水熱匹配常數假說 對于地球上由不同植物種類組合形成的各種植被類型，當其在密集的等溫線和等雨量線構成的二維空間移動換位時，植物群落會通過改變植物種類組成對生境差異做出適應性響應。這些變化既有同種植物個體數量、生長高度、枝葉數量等方面的變化，也包括不同種類和物種多樣性的變化，甚至是生活型類群的更迭，這些變化會導致植被結構復雜性、生物量、植被蓋度和植被繁茂程度等特征的改變，從而使植被表現出不同的發育狀態。 根據植物光合作用原理，每生產一個能量單位的有機物質需要固定一定量的熱量并利用一定量的水分。對于隨生境差異不斷變化的抽象意義上的植物群落而言，其發育狀態不存在單純的*適溫度，也不存在單純的*適降水量，溫度高低對植被發育狀態的影響要視降水量多少而定，只有在兩者相互之間高度匹配的情況下，植被才能實現*佳的發育狀態。同一條等溫線(等雨量線)上的植被發育狀態有好有差，植被發育*好的那一點的降水量(溫度)，就是植被發育的*佳水熱匹配點，此時植被對熱量與水分的利用效率達到*大值，而且在由成千上萬條等溫線(或等雨量線)構成的區域范圍內，每一條等溫線(或等雨量線)上植被發育的*佳水熱匹配點處的溫度與降水量的比值是一個常數(圖1-1右)。 圖1-1 水熱匹配常數假說圖示 在區域尺度上，植被的發育受大氣溫度與降水量的綜合影響，植被發育狀態取決于水熱匹配狀況。任意一條等溫線(或等雨量線)上植被發育達到*佳狀態時，≥10℃積溫與年降水量的比值是一個常數，這些點的連線構成生物氣候的干濕分界線。偏離分界線，不論是降水量增加或減少，還是積溫降低或提高都會對植被發育產生抑制作用 1.3 數據來源與研究方法 中國地域遼闊，氣候類型多樣，從南到北跨越了熱帶、亞熱帶、溫帶和寒溫帶等不同熱量氣候帶，≥10℃積溫變化為150～9300℃，從東到西分布有從沿海到內陸的濕潤氣候、半干旱氣候和干旱氣候類型，在植被分布格局上，在沿海濕潤地區分布著熱帶雨林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、針葉林等不同的森林植被類型，而從沿海到內陸分布著森林、草原和荒漠植被。如此廣闊的溫度及降水梯度及多樣化的植被類型，為研究植被與氣候相互關系提供了理想場所。具體研究方法和數據來源如下。 1.3.1 數據來源 1.氣象數據 來自中國氣象數據網中國地面國際交換站2000～2011年氣候資料日值數據集(V3.0)，包括194個氣象站點的逐日溫度(℃)與降水數據(mm)(臺灣省數據缺失)，通過Access 2016數據庫對降水數據與溫度數據進行整理，剔除異常值，統計12年平均降水量及≥10℃積溫平均數據，利用克里金（Kriging）空間插值法計算全國多年平均降水量與多年平均≥10℃積溫圖像。投影為蘭勃特等面積投影，數據分辨率為1km×1km。 2.植被指數數據 采用2000～2011年12年之間10d*大值合成(MVC)的SPOT-VGT NDVI數據，空間分辨率為1km×1km數據，共432期影像，每期包括945多萬個像元(受氣象數據影響，臺灣地區未作統計)。其中，2001～2007年數據下載自中國西部環境與生態科學數據中心，2008～2011年的數據下載自全球Spot vegetation數據免費分發網站(http:// free.vgt.vito.be/)，并對兩個來源數據進行一致性計算。 3.植被區劃圖 使用《中國植被圖集》中的植被類型及植被分區（中國科學院中國植被圖編輯委員會，2001）。 1.3.2 研究方法 為探索溫度、降水量以及水熱匹配度與植被發育狀態之間的相互關系，將插值獲得的多年平均≥10℃積溫數據圖層，按10℃的增幅構建了915個積溫等值線區帶，通過與SPOT NDVI圖層進行疊加提取，計算每個區帶的歸一化植被指數(normalized difference vegetation index，NDVI)平均值，然后以積溫為橫坐標，以各區帶的平均NDVI值為縱坐標作圖，分析NDVI在積溫梯度上的變化規律，以此確定≥10℃積溫對植被發育狀況的影響。年降水量圖層和水熱匹配度圖層做同樣處理，其中，年降水量的增幅為5mm，共構建了452個等雨量線區帶，用于分析年降水量與植被發育狀態的相互關系。≥10℃積溫/年降水量的比值圖層的增幅為0.05，得到全國共9447級水熱比值等值線區帶，其結果用于分析水熱匹配關系對植被發育狀態的綜合影響，并從中找出植被發育處于*佳狀態時的水熱匹配常數，建立中國生物氣候干濕分界線。 1.4 假說驗證與分析 1.4.1 年積溫與植被發育關系分析 根據插值結果，中國≥10℃積溫變化為150～9300℃，提取每隔10℃積溫增量區間的NDVI平均值，如圖1-2所示。結果表明，在≥10℃積溫從低到高的變化梯度上，植被NDVI未表現出一致性的變化規律。 圖1-2植被NDVI*大值平均值隨≥10℃積溫的變化規律 折線為實測數據，虛線為趨勢線 在積溫為150～510℃區段，NDVI隨著溫度的升高迅速地從0.25提高到0.51左右。在空間分布上，
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