植物對降水響應(yīng)一直是干旱區(qū)研究領(lǐng)域關(guān)注的重點問題。2007年IPCC指出北半球大降水事件將增多,小降水事件頻率降低和干旱間隔期將延長,荒漠生態(tài)系統(tǒng)如何響應(yīng)降水格局的變化成為干旱區(qū)生態(tài)水文學(xué)研究的熱點之一。
中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所科研人員以中國干旱區(qū)溫帶沙質(zhì)荒漠(沙漠)和礫質(zhì)荒漠(礫漠)為研究對象,收集獲取2005-2012年日降水和MODIS-NDVI數(shù)據(jù),對兩種生境NDVI對極端降水格局的響應(yīng)特征進(jìn)行分析研究,確定了荒漠生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力對獨立降水事件的響應(yīng)量、滯后期、最大最小降水閾值等。
已有研究采用閾值延滯模型估算了不同灌木植被生長速率和液流對降水事件響應(yīng)的滯后期、最大最小降水閾值分別為3-5天、5-10 mm、50-100 mm。與之相比,該研究發(fā)現(xiàn):
(1)5mm和30mm降水事件是荒漠區(qū)植被NDVI開始響應(yīng)和發(fā)生較大響應(yīng)的閾值,其中>30mm降水事件后NDVI的增長率是<30mm降水事件的3-6倍;礫漠響應(yīng)持續(xù)期較沙漠長,且隨降水事件大小發(fā)生變化,最大為32天;相同的降水事件沙漠較礫漠更敏感,響應(yīng)值是礫漠的2.5倍。
(2)礫漠和沙漠對于相同的年內(nèi)降水脈動表現(xiàn)為不同的生產(chǎn)力響應(yīng)特征:礫漠表現(xiàn)為整個生長季的多次生產(chǎn)力高峰;沙漠則為單次生產(chǎn)力高峰,出現(xiàn)于8月底;而降水格局改變使得礫漠生態(tài)系統(tǒng)生長季NDVI出現(xiàn)多次生產(chǎn)力峰值更明顯。
該研究受到國家杰出青年科學(xué)基金(41125002) 和國家自然科學(xué)基金(41071019)的共同資助。成果發(fā)表于PLOS ONE。
2007和2011年生長季荒漠植被NDVI對降水事件的響應(yīng)圖。A:礫質(zhì)荒漠研究區(qū)NDVI平均值對降水事件的響應(yīng);B:沙質(zhì)荒漠研究區(qū)NDVI平均值對降水事件的響應(yīng);C:沙質(zhì)荒漠和礫質(zhì)荒漠研究區(qū)NDVI最大值對降水事件響應(yīng)。
