肃南县典型草地生态环境监测分析

徐延欣

（肃南裕固族自治县气象局，甘肃 张掖 734400）

1 环境特征及草地资源

肃南裕固族自治县（以下简称：肃南县），地处河西走廊中部，祁连山北麓一线。由北向南处于蒙新大陆性气候区和青藏高原高山气候区的交接带,自东向西处于温带季风性气流影响的最西端,濒临中亚荒漠中心。

肃南县气候寒冷,植物生长周期短,大多数地区草地植被低矮密集,属低草区。天然草地资源的空间分异特征明显,自西向东分为荒漠草原、高寒草原和山地草原。

2 资料和方法

选取肃南县本站1957—2020年平均气温、降水资料；选取2020年1—12月皇城镇附近山地草原草地类下垫面、康乐镇（康乐草原）附近的高寒草原草地类下垫面、祁丰乡附近的荒漠草原草地类类下垫面为代表的遥感监测数据，配合卫星同步观测资料（MODIS遥感影像），形成肃南县遥感监测影像。

3 肃南县气候背景

肃南县全域属高寒半干旱气候，常年平均气温相对较低。近60 a平均降水量为267 mm，在甘肃省河西地区，属中等降水量级。由图1（a）—（d）可以看出，温度和降水均呈现逐年增多的趋势，且自20世纪80年代后期，增温进一步明显，这也与同期内全球气候变暖有直接相关。从空间角度看（图1（e）、图（f）），平均气温呈南冷北暖、降水量呈南多北少的空间分布特征，这也与肃南县处于祁连山北麓的地理分布密切相关[1-2]。

图1 (a)60a逐年平均气温变化趋势 (b)60a逐年降水量变化趋势(c)平均气温距平 (d)降水量距平(e)平均气温空间分布 （f）降水量空间分布

4 生态监测站点分布

选取2020年1—12月皇城镇附近山地草原草地类下垫面（101°48’36.00"东；37°54’44.00"北；海拔2 520 m）、康乐镇（康乐草原）附近的高寒草原草地类下垫面（99°49’20.00"东；38°46’16.00"北；海拔3 230 m）、祁丰乡附近的荒漠草原草地类下垫面（98° 8’6.35"东；39°40’44.39"北；海拔1 900 m）为代表的遥感监测站点，定性分析反映肃南不同典型草原草地（下垫面）区植被生长情况。

站点监测内容包括：归一化植被指数（NDVI）、地表温度（LST）、地上生物量、10～50 cm土壤含水量—水势—温度、近红外入射和反射光量子通量密度、红光入射和反射光量子通量密度等地表关键参数。站点配置GPRS远传数据传输模块，可实现无人值守和数据远程控制下载。2021年，陆续建立生态气象监测运行平台，实现数据汇集。

5 生态监测情况

5.1 植被生长状况站点监测

由自动站获取的逐日NDVI实测数据可以看出，在2020年1—12月站点监测的植被生长均呈现增长态势，其中肃南县西段祁丰乡荒漠植被生长状况整体较差，NDVI介于0.01～0.37，在8月22日NDVI达到最大；中段康乐镇高寒草地植被生长状况最好，且生长变化较稳定，NDVI介于0.11～0.83，在7月24日NDVI达到最大；东段皇城镇山地草原植被生长状况较好，NDVI介于0.08～0.55之间，在8月26日NDVI达到最大，如图2所示。

图2 2020年1—12月祁丰乡（西）、康乐镇（中）、皇城镇（东）植被NDVI

总体而言，3个自动站的植被NDVI监测结果较为稳定，且符合肃南县东、中、西各段的植被类型的生长特点，在各下垫面具有典型代表性，适合开展祁连山植被生长状况长期监测分析，适合开展祁连山中段卫星遥感监测产品服务应用工作。

5.2 地表温度站点监测

图3 2021年1-12月祁丰乡（西）、康乐乡（中）、皇城镇（东）地表温度

从自动站获取的逐日地表温度（LST）实测数据可以看出，在2021年1—12月站点监测的LST数值差异较大，但总体符合各下垫面类型的地表温度变化特点，其中肃南县中段康乐镇的高寒草地植被区海拔相对较高、植被生长状况较好、植被覆盖度高，因此该样区的LST也相对较低（图3），数值介于-30.5～42.0 ℃（表1），且变化幅度小，生态环境较为稳定；西段祁丰乡荒漠植被区海拔高度相对较低、植被生长状况整体较差，植被覆盖度低，因此该样区LST变化幅度大、对日照强度敏感，数值相对较高，介于-30.1～55.7 ℃之间，自然环境较为恶劣；东段皇城镇山地草原植被区LST变化情况介于中段和西段之间，生态环境状况处于3个样区的中间水平，当在植被返青和生长前期（6月前），覆盖度较低时，LST变化与祁连山西段荒漠植被样区相类似，当在盛草期以后（6月后），植被覆盖度较高时，LST变化趋于稳定，与祁连山中段高寒草地样区（康乐镇）相类似。

表1 2021年1-12月祁丰乡（西）、康乐乡（中）、皇城镇（东）地表最高、最低温度

总体而言，3个自动站的LST监测结果较为符合肃南县西、中、东各段的植被类型的生长特点，在各下垫面具有典型代表性，适合开展祁连山中段卫星遥感监测产品服务应用工作。

5.3 卫星遥感空间监测

从中分辨率成像光谱仪（MODIS）月NDVI产品可以看出，区域植被NDVI基本一致，从6月开始祁连山地区植被生长开始加快，7—8月植被绿度达到最高，植被生长状况达到最好，9月后植被绿度开始降低，总体符合该地区植被生长的变化特征（注：8月份MODIS影像缺测）。

据以上MODIS卫星资料监测分析：7月份肃南县中东部及偏南区域植被指数在0.3以上，表明该区域植被长势最好，西部及偏北区域植被指数在0.3以下；9月份中部偏南区域植被指数在0.3以上，相较7月份植被长势较好区明显减小，并向南部山区延退；10月份只有偏南部地区植被指数在0.3～0.5之间，其余地区植被指数在0.3以下，植被长势明显减退。

6 结语

肃南县地处河西走廊中部，祁连山北麓一线，其天然草地资源自西向东分为荒漠草原、高寒草原、山地草原。年平均温度和降水均呈现逐年增多的趋势，尤其20世纪80年代后期，增温进一步明显。空间上平均气温呈南冷北暖、降水量呈南多北少的分布特征，与肃南县地处祁连山北麓的地理环境密切相关。

选取位于祁丰乡附近的荒漠草原草地类下垫面、康乐镇（康乐草原）附近的高寒草原草地类下垫面、皇城镇附近山地草原草地类下垫面类下垫面为代表的遥感监测站点，监测不同典型草地下垫面NDVI及LST等，以开展祁连山中段卫星遥感监测产品服务工作。

以2020年1—12月为例，肃南县西段祁丰乡荒漠植被生长状况整体较差，NDVI介于0.01～0.37；中段康乐乡高寒草地植被生长状况最好，且生长变化较稳定，NDVI介于0.11～0.83；东段皇城镇山地草原植被生长状况较好，NDVI介于0.08～0.55之间。配合MODIS影像，6月开始祁连山地区植被生长开始加快，7—8月植被绿度达到最高，植被生长状况达到最好，9月后植被绿度开始降低，总体符合该地区植被生长的变化特征。

肃南县西段祁丰乡荒漠植被区海拔高度相对较低、植被生长状况整体较差、植被覆盖度低，因此该样区LST变化幅度大、对日照强度敏感，数值相对较高，自然环境较为恶劣；中段康乐镇的高寒草地植被区海拔相对较高、植被生长状况较好、植被覆盖度高，该样区的LST也相对较低，且变化幅度小，生态环境较为稳定；东段皇城镇山地草原植被区LST变化情况介于中段和西段之间，生态环境状况处于3个样区的中间水平。

近年来，全县大力开展祁连山生态保护建设，肃南县气象局建成甘肃省首个县级生态气象和卫星遥感中心，陆续开展生态气象监测建设，监测不同区域植被生长的变化特征，对于完善祁连山国家公园生态气象观测网络，助力祁连山中段生态保护工作起到积极作用。