基于多源遥感数据的蒙古高原积雪监测及对草地植被生长影响机制研究

The Mongolia plateau is one of the key areas in the international grassland science community, which is the core subject of a relatively intact primary temperate grassland in Eurasia. The long winter snow in arid and semi-arid areas has a profound effect on the grassland vegetation. The dynamic monitoring of snow phenology, snow depth, soil moisture, NDVI and vegetation phenology in Mongolia plateau for the last 38 years is achieved via RS, GIS, GPS and mathematical modeling technology, and validated by ground field investigation. Based on the temporal and spatial characteristics of snow and vegetation, multiple regression path analysis model was used to reveal effect of snow cover on vegetation phenology in Mongolia Plateau，Effect of snow on soil moisture in Mongolia Plateau，The mechanism of coupling effect of snow, soil moisture and climate factors on the grassland vegetation activity in Mongolia Plateau. This study can provide important scientific basis for the improvement of the relationship between vegetation growth simulation of snow - the existing grassland ecosystem model, provide an important basis for forecasting the future impact Snow Change in Mongolia plateau grassland ecosystem carbon cycle and carbon source. It is of great significance to the long-term ecological environment protection of Mongolia plateau and to deal with the global change.

蒙古高原是欧亚大陆保存比较完整的原生温带草原的核心主体，国际草原科学界关注的重点地区之一。干旱半干旱地区冬季漫长的积雪对草原植被影响深刻。本申请拟以蒙古高原为研究区，利用遥感、地理信息系统、全球定位技术、数学模型等方法，结合野外实地调查等综合方法，进行研究区近38年来的积雪物候、雪深、土壤湿度、NDVI和植被物候的动态监测。基于上述时空特征分析，采用多元回归路径分析模型，揭示蒙古高原积雪对草地植被物候期影响；蒙古高原积雪对土壤水分效应；蒙古高原积雪-土壤水分-气候因素对草地植被生长的耦合影响机制。本研究可为改进现有草地生态系统模型中积雪-植被生长相互关系的模拟提供重要的科学依据，为预测未来积雪变化对蒙古高原草地生态系统碳循环和碳源汇的影响提供重要基础。对于蒙古高原长期生态环境保护和应对全球变化制定适应对策都具有重要意义。

蒙古高原是欧亚大陆保存比较完整的原生温带草原的核心主体，国际草原科学界关注的重点地区之一。干旱半干旱地区冬季漫长的积雪对草原植被影响深刻。本研究以蒙古高原为研究区，进行研究区积雪参数、土壤湿度、NDVI和植被物候的动态监测。基于上述时空特征分析，采用灰色关联分析和多元回归路径分析模型，揭示蒙古高原积雪对草地植被物候期影响，结果表明：蒙古高原SCF呈不同程度的减小、SCD呈不同程度的缩短，变化速率分别为-0.33±0.56%/year、-0.57±6.21 days/year。有一半以上地区SCOD、 SCED呈不同程度的提前，提前趋势分别为-2.63±9.49 DOY/year和-4.01±11.27 DOY/year。其余地区SCOD、SCED呈不同程度推迟，推迟趋分别为2.59±2.85 DOY/year、2.83±3.20 DOY/year；蒙古高原植被SOS集中在121~140DOY、由南向北推迟，LOS集中在121~180 days、北部生长时间短、南部生长时间长，EOS集中在261~280 DOY，由北向南推迟。有一半以上地区植被SOS呈不同程度的提前、植被LOS呈不同程度的延长、植被EOS呈不同程度的推迟。植被SOS、LOS、EOS变化速率分别为-0.06±1.16 day/year、0.4±1.93 days/year、0.14±1.29 days/year；对于蒙古高原草甸草原、典型草原、荒漠草原、高山草原，积雪季节SCF、SCD、SCED与其SOS呈显著正相关，且相关性较强、与其EOS、LOS呈显著负相关且相关性较强；SCOD与其SOS呈显著负相关、与其EOS、LOS呈显著正相关，相关性较弱。在4个积雪参数中，SCD对典型草原、高山草原SOS影响最大，SCED次之；SCF对草甸草原SOS影响最大，SCD次之；SCD对荒漠草原SOS影响最大，SCF次之。SCOD对4种草原EOS、LOS影响最大，SCED次之。本研究可为改进现有草地生态系统模型中积雪-植被生长相互关系的模拟提供重要的科学依据，为预测未来积雪变化对蒙古高原草地生态系统碳循环和碳源汇的影响提供重要基础。对于蒙古高原长期生态环境保护和应对全球变化制定适应对策都具有重要意义。