Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 黑河流域三种不同生态系统碳通量的驱动研究 | |
| 其他题名 | Three ecosystem of Net Ecosystem Exchange of carbon dioxide and their driving factors in Hei River Basin |
| 白艳芬 | |
| 出版年 | 2013 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 王建 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 研究黑河流域三种生态系统（高寒草甸、盈科农田和关滩森林）的碳通量观测基本方法论的前提下，探讨了黑河流域的三种生态系统的碳交换、碳通量的交换活跃指数和碳利用率的变化特征、年变化、碳通量与环境因子之间的关系，为生态系统过程模拟与模型预测提供科学依据和技术支持。 干旱区的碳-源/碳-汇，主要受环境因子的调控。尽管干旱区域在我国的面积很大，但对其的研究较少，黑河流域更是这样。到目前为止，缺乏对干旱区不同生态系统碳循环的研究。因此，本研究针对黑河流域三种不同生态系统碳循环特征以及与环境因子之间的关系做了探讨，主要研究结论如下： 1 生态系统固碳时间长短是年固碳能力的重要因子，通过生长季的净碳交换量值，比较了黑河流域三种不同生态系统的碳-汇开始时间；同一生态系统开始固碳的时间存在年际变化，不同生态系统之间也存在很大差异；秋天生态系统由碳-汇，转变为碳-源的时间也存在年际变化和不同生态系统的差异；不同生态系统的最大净碳交换量存在差异，同一生态系统存在年差异。 2 碳交换活跃指数是评价生态系统总初级生产力与生态系统呼吸的重要因子。不同生态系统碳交换活跃指数存在年变化特点和季节变化特点；不同生态系统碳的利用率不同，关滩森林生态系统的碳利用率最高为0.58，其次是盈科农田生态系统0.46，利用率最低的阿柔高寒草甸生态系统。同一生态系统，年际间利用率差异很大。盈科农田生态系统2008年碳利用率最高，其次是2009年和2011年，2010年的碳利用率最低；阿柔高寒草甸生态系统2011年，其次是2009年，利用率最低的是2010年；关滩森林生态系统碳利用率最高的是2011年，其次是2010年。 3 降水对生态系统的净碳交换有时滞效应。不同生态系统的净碳交换时滞效应有所不同；降水次日与降水前一日相比生态系统的固碳能力增加（NEE变得更负）。降水同样影响着生态系统的呼吸，尤其是降水日的生态系统呼吸尤为明显。降水对生态系统呼吸的激发时滞性因生态系统的差异而异。由于生态系统的差异，所处环境不同，降水改变了生态系统呼吸底物的活化能，因此改变了生态系统的呼吸。 4 云是影响晴空指数的重要因子。云通过调节生态系统散射辐射影响生态系统的净碳交换量。晴朗的条件下，云的出现增加了三种生态系统净碳交换能力。当晴空指数CI在0.4—0.7之间时，环境因子有利于黑河流域农田生态系统、高寒草甸生态系统和森林生态系统的碳吸收。晴空指数的变化，改变了气温、饱和水汽压差和散射辐射等环境因子，它们影响了冠层光合作用和生态系统呼吸，改变了生态系统的净碳交换量；三种生态系统的光能利用率不同，光能利用率最高的是盈科农田生态系统、关滩森林生态系统，阿柔高寒草甸生态系统；影响不同生态系统光能利用率的关键因子有所不同。影响盈科农田生态系统、阿柔高寒草甸生态系统和关滩森林生态系统关键因子分别是气温、蒸散发和土壤湿度，这些关键因子对不同生态系统光能利用率的解释率有所不同。 5 不同生态系统的碳水耦合存在很大差异。农田生态系统的碳水耦合作用最大,能够解释净生态系统交换的36%，其耦合常数最大为1.6 mg.C/gH2O，其次是阿柔高寒草甸生态系统，能够解释其31%，耦合常数1.12 mg.C/gH2O，最小的是关滩森林生态系统能够解释28%，耦合常数0.55 mg.C/gH2O。 6 生长季，不同年际间碳水耦合常数不同。盈科农田生态系统2010年的最高耦合常数为1.74 mg.C/gH2O；其次是2008年为1.72 mg.C/gH2O和2011年的耦合常数1.50 mg.C/gH2O；2009年最小为1.45 mg.C/gH2O。阿柔高寒草甸生态系统2010年的耦合常数最高为1.75 mg.C/gH2O；其次是2009年的耦合常数是0.94 mg.C/gH2O；2010年的最小为0.80 mg.C/gH2O。关滩森林生态系统的耦合常数比较稳定，2011年的耦合常数最高为0.58 mg.C/gH2O，其次是2010年的耦合常数是0.25 mg.C/gH2O。碳水耦合常数存在很大的年际变异，变异系数最大的是阿柔高寒草甸生态系统为36%，盈科农田生态系统和关滩森林生态系统的变异系数比较接近分别为8 %和7%。不同生态系统的蒸散发受控环境因子不同。阿柔高寒草甸生态系统和盈科农田生态系统主要受饱和水汽压差的影响，关滩森林生态系统主要受0-10cm土壤温度调控。 7 调控寒旱区三种生态系统净碳交换的控制因子不同。影响盈科农田生态系统NEE的主要因子是气温、蒸散发和光能利用率；影响冻融区阿柔高寒草甸生态系统NEE的是光能利用率、饱和水汽压差和气温；影响关滩森林生态系统NEE的是气温、光能利用率和0-10cm土壤温度。调控三种生态系统总初级生产力（GPP）的因子不同。调控农田生态系统GPP的主要因子是气温、光能利用率后蒸散发；调控冻融区阿柔高寒草甸GPP的是光能利用率、饱和水汽压差和气温；调控关滩森林生态系统GPP的是0-10cm土壤温度、光能利用率和气温。调控三种生态系统呼吸（ER）的因子也不同。调控盈科农田生态系统ER的是0-10cm土壤温度和湿度和0-20cm土壤湿度；调控冻融区高寒草甸生态系统ER的是气温、饱和水汽压差和光能利用率；调控关滩森林生态系统ER的也是是饱和水汽压差、气温和光能利用率，但是它们的作用大小却不同。 |
| 英文摘要 | Study three ecosystems (alpine meadow, agriculture and forest ecosystem) in Heihe River Basin carbon flux observation under the premise of the basic methodology of carbon flux at the Heihe River Basin ecosystem. The relationship between annual changes, carbon flux and environmental factors was study for providing a scientific basis and technical supporting to ecosystem process simulation model to in the future. Arid area of carbon-source/carbon-sink was mainly regulated by environmental factors. So far, the lack of the Arid Areas ecological carbon cycle research. The three different ecosystem carbon cycling characteristics at Heihe River Basin, and the relationship between environmental factors are discussed, the main conclusions are as follows: 1. Annual carbon sequestration capacity of an ecosystem carbon sequestration duration important factor, net carbon exchange for Carbon-sink through the growing season, compared carbon-sink start time of the Heihe River Basin three different ecosystems; same ecosystem carbon sequestration interannual variability exists, there is a big difference between different ecosystems; autumn ecosystem from carbon-sinks into carbon-source time there are also differences in interannual variability and ecosystem; maximum net ecosystem carbon. There are differences of exchange capacity at different year, even the same ecosystem. 2. Carbon exchange active index is an important factor of the evaluation of ecosystem primary productivity and ecosystem respiration. Different ecosystem carbon exchange active index there are the annual changes in the characteristics and seasonal changes in characteristics; different ecosystem carbon utilization, utilization rates vary widely between years. At forest ecosystem of GT carbon utilization up to 0.58, followed by agriculture ecosystem 0.46 at YK, the lowest utilization AR alpine meadow ecosystem. 2008 YK agriculture ecosystem carbon maximum utilization, followed by 2009 and 2011, the lowest carbon utilization in 2010; AR alpine meadow ecosystem in 2011, followed in 2009, the lowest utilization rate is 2010; At GT forest ecosystem carbon utilization is the highest in 2011, followed in 2010. 3. Precipitation on net ecosystem carbon exchange lag effect. Different net ecosystem carbon exchange lag effect is different; increased precipitation the next day and the day before precipitation compared to the carbon sequestration capacity of the ecosystem (NEE becomes more negative). |
| 中文关键词 | 碳通量 ; 碳循环 ; 净生态系统交换 ; 黑河 ; 生态系统 ; 寒旱区 |
| 英文关键词 | cabon flux carbon cycle net ecosystem exchange Hei River cold and arid regions |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 地图学与地理信息系统 |
| 来源机构 | 中国科学院西北生态环境资源研究院 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287174 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 白艳芬. 黑河流域三种不同生态系统碳通量的驱动研究[D]. 中国科学院大学,2013. |
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