基于CENTURY模型的荒漠草原ANPP对气候变化响应的模拟

荒漠草原是内蒙古草原主要类型之一,生态系统脆弱,对气候变化响应敏感。利用四子王旗生态气象观测试验站50年的气候数据、近5年的土壤调查资料和7年草地样方资料对CENTURY模型适用性进行检验;分析了过去50年地上净初级生产力(ANPP)与26个气象因子之间的相互关系;最后基于区域气候模式系统PRECIS输出的2021—2050年SRES B2、A2和A1B气候排放情景数据,分析未来50年研究区ANPP的可能变化趋势。结果表明:CENTURY模型能够成功模拟这类荒漠草原的季节动态和年际变化;生长季内逐月地上生物量模拟值与观测值之间具有较好的相关性(R2=0.66,P<0.01);在过去50年中,四子王旗荒漠草原温度增加,降水略增,ANPP增加;模拟的ANPP随气温和降水的变化呈现出明显的变化规律;相关分析表明,ANPP与降水量呈显著正相关,与年极端最高气温和年蒸发量呈显著负相关,与其余气象因子相关性不显著;在SRES B2、A2和A1B情景下,未来四子王旗荒漠草原平均最高气温、最低气温和降水量均呈现增加趋势,ANPP年际间波动较大,但总体增加趋势明显,分别较基准时段增加了2.55%、4.19%和9.44%;3种情景下,未来四子王旗气候变化均对ANPP产生正面影响。本研究实现了CENTURY模型在内蒙古荒漠草原上的应用,弥补了由于西部荒漠草原区缺乏连续长期野外试验数据及生态系统异质性而导致无法对草地生产力进行准确动态评估的不足。