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生态系统植被生产潜力及胁迫

   太阳辐射、热量、水分等气候要素是植物生长发育不可缺少的气候因子,决定了植被分布及类型。光温水生产潜力也称为气候生产潜力,是指除光照、温度、水资源条件对植被的限制外,其它的环境因素(二氧化碳、养分等) 和作物群体因素处于最适宜状态,作物利用当地的光、温、水资源的潜在生产力,反映的是地区光温水资源综合作用的结果。植被生长胁迫因子则是由一减去植被的光照、温度、水分驱动因子得到,反映了植被生长中主要受到不同因子影响生长的程度。

 

植被光温生产潜力

 

   利用月均气温分布数据及月光能状况分布图,分析了“一带一路”地区光温生产潜力分布特征(图2-14)。“一带一路”区域光温生产潜力空间分布格局总体呈现为西南高,东北低的特征。中国青藏高原由于海拔较高,年均温较低,年光温生产潜力较低,在30 t/ha以下。西亚的阿拉伯半岛、伊朗等部分地区,以及非洲的埃塞俄比亚、苏丹等部分地区,由于光热同期,光温生产潜力可达200 t/ha以上,为区域最高值;俄罗斯区西部的光温生产潜力大于东部,且由于纬度较高,年均温和年总太阳总辐射量较低,光温生产潜力整体较低,存在区域最低值,在5 t/ha以下。东亚区的中国东部沿海地区年光温生产潜力从东北地区的45 t/ha,向南增加到南部沿海地区的100 t/ha,向西增加至西北地区的100 t/ha。欧洲的光温生产潜力大体呈现由南向北逐渐减少的趋势,中部由于海拔较高,年均温较低,光温生产潜力较低。

 

   东南亚的马来群岛和非洲中部地区位于赤道附近,光温生产潜力分布相对均匀,年光温生产潜力达到150 t/ha左右。大洋洲西部光温生产潜力普遍大于160 t/ha,东部光温生产潜力则在100 t/ha左右,呈现由西到东递减的趋势。

 

2015年“一带一路”区域光温生产潜力分布

 

光温水生产潜力

 

   利用月均气温分布数据、月降水量分布数据、月蒸散量分布数据以及月光能状况分布数据,分析了“一带一路”地区光温水生产潜力分布特征。光温水生产潜力空间分布格局总体呈现赤道低纬度地区高、大陆东岸较高的特征。光温生产潜力大的地区,植被覆盖不一定茂密甚至没有植被,因此相比光温生产潜力,光温水生产潜力更能反映出地区内植被受环境影响的真实的生产能力。就光温水生产潜力在沿线区域的分布来说,非洲北部的撒哈拉沙漠地区、阿拉伯半岛的南部地区光温水生产潜力在10 t/ha以下,是区域最低值。其他生产潜力较低的地区有,光温水生产潜力在30 t/ha以下的东亚的西北地区、伊朗高原、中亚、青藏高原、俄罗斯北部、索马里半岛、非洲南部的卡拉哈迪沙漠地区以及阿拉伯半岛的北部,光温水生产潜力在50 t/ha以下的澳大利亚的西部;光温水生产潜力较高的地区则有,非洲刚果河流域、东南亚的印度尼西亚以及马达加斯加岛的东部沿海,由于雨热同期,降水丰沛,其光温水生产潜力可达120 t/ha以上,为区域最高值;而中国东南沿海、中南半岛、大洋洲的东海岸以及印度半岛东南地区,全年光热水较为充足,因而光温水生产潜力也较高,大致为80 t/ha以上。

 

   中低纬度的沙漠干旱地区,光温与光温水生产潜力的差值可至180 t/ha。非洲北部的撒哈拉沙漠地区和南部的卡拉哈迪沙漠地区、索马里半岛、阿拉伯半岛、伊朗高原、澳大利亚中西部、南亚西部地区光温生产潜力很高,但受水分条件限制,植被生产潜力大幅降低。而中国东南部、澳大利亚东海岸、欧洲和南非东部水分条件较好,植被生产潜力保持了较高的水平。

 

2015年“一带一路”区域光温水生产潜力分布

 

光温水胁迫因子

 

   “一带一路”区域光温水胁迫因子分布空间差异显著。在20°N以北和25°S以南,光照和温度胁迫因子随纬度升高影响增大;在22°N和22°S处水分胁迫因子影响最大,随纬度变化向南、北地区的影响逐渐降低。欧亚大陆40°N以北的寒温带与寒带区域,气候寒冷,植被生长受温度和光照胁迫为主(胁迫因子呈紫色)。在高海拔地区,如青藏高原、帕米尔高原、兴都库什山脉、托罗斯山脉、天山山脉、昆仑山脉等,植被生长受温度胁迫为主(胁迫因子呈红色)。欧洲区西部和东亚区南部,气候温和湿润,植被生长受光照胁迫为主(胁迫因子呈蓝色)。位于40°N~40°S间的热带、亚热带和温带荒漠区,含西亚区的阿拉伯半岛和伊朗高原、南亚区的印度半岛、中亚区的图兰低地、东亚区的准格尔盆地、吐鲁番盆地和腾格里沙漠、以及澳大利亚的西部沙漠区,气候干燥,植被生长受水分胁迫为主(胁迫因子呈绿色)。赤道附近的非洲南部区刚果河流域、东南亚区的印度尼西亚、马来西亚、菲律宾、新几内亚等地的热带雨林区、以及非洲南部区的马达加斯加岛,雨热同季、降水丰沛,光温水条件充足,植被生长不受光温水因子胁迫(胁迫因子呈黑色)。

 

“一带一路”区域植被生长的光温水胁迫因子