Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 中亚地区生态系统水分利用效率时空分布及其干旱抗逆效应 | |
| 邹杰 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 博士 |
| 学位授予单位 | 新疆大学 |
| 中文摘要 | 根据IPCC报告,全球陆地表面温度和降水将会升高和减少,在全球气候变化的背景下全球干旱事件的频率和强度将增加。生态系统中植物作为全球碳水循环的重要组成部分,通过光合作用从大气中吸收二氧化碳,并通过蒸腾作用损失水分,植物是大气与陆地生态系统之间能量和水循环的重要驱动力。生态系统水分利用效率(WUE)是碳和水循环耦合的重要指标,WUE通常用于表征生态系统的碳和水循环指标。WUE定义为碳吸收与水分损失的比率。WUE将生物过程(即植物叶片的光合作用和蒸腾作用)与陆地表面的物理过程(蒸发过程)联系起来。中亚是世界上最大的干旱地区之一,包括哈萨克斯坦(KAZ),土库曼斯坦(TKM),乌兹别克斯坦(UZB),吉尔吉斯斯坦(KGZ),塔吉克斯坦(TJK)和中国新疆维吾尔自治区(CHN)。近年来气候变化和频繁的人类活动引起了中亚的巨大变化,全球范围内温度升高和降水减少导致中亚严重干旱,这些变化将潜在影响中亚的植被生长和生态系统稳定性,同时也为研究生态系统对干旱的响应机制提供了机会。本研究利用多源遥感数据,结合时间序列分析,相关分析,回归拟合等数据处理方法,通过分析中亚及中国新疆生态系统水分利用效率时空变化特征和主要植被类型的水分利用效率变化、评价干旱事件前后水分利用效率对干旱的响应和生态系统抵抗力和恢复力稳定性研究,以期探明干旱区生态系统应对气候变化的响应机制及结构变化,从而为干旱区生态系统的科学管理提供理论参考。主要结论:1.中亚地区WUE在15年间呈现上升趋势。WUE空间变化分布差异明显,整体上WUE显著上升面积大于显著下降面积,其中显著增加的区域为哈萨克斯坦北部,新疆伊犁河谷和吉尔吉尔斯坦高山地区,下降区域为新疆南疆绿洲以及乌兹别克斯坦灌溉区。吉尔吉斯斯坦WUE上升面积比例最大(71.7%)且显著高于其他国家,WUE下降面积比例最大的乌兹别克斯坦(7%);WUE变化的主要土地覆盖类型是农田和草地;WUE发生变化较大的区域为中密度人口区;在人类影响因子低中等范围内,WUE上升最为明显,在高等人类影响因子范围内WUE下降最为明显,且主要受相同人类影响因子区GPP下降的影响。不同分类下的WUE时空变化成因各不相同,WUE上升主要由于受到全球气候变化下降水增加、政府政策导向退耕还林还草导致的GPP增加,以及干旱胁迫下植被生理抗逆导致的ET显著下降,WUE下降主要由于农作物类型转变及灌溉农业区不合理用水情况造成的。2.各植被类型WUE大小顺序表现为稀疏灌木林>草地>郁闭灌木林>森林>农田。各植被类型WUE在2000-2014年间均呈现上升趋势。植被WUE空间分布有差异,WUE随海拔增加呈现先增高后降低的变化趋势,高值主要分布在500-1250m;各植被类型WUE随纬度的升高表现出不同的变化趋势。不同植被WUE的纬度峰值区存在差异,各植被类型出现WUE峰值的纬度分别为农田36oN,郁闭灌木林32oN,稀疏灌木林36-38oN,森林50oN,草地32oN。3.低(高)生产力生态系统具有较高(低)的水分利用效率,中亚经历了干旱(2000年至2010年)和干旱后(2011年至2014年)时期。在干旱时期,WUE与干旱呈负相关关系,存在明显的干旱遗留效应,其中严重干旱影响了随后两年的生态系统WUE。后干旱时期WUE与干旱呈正相关,干旱后生态系统WUE显着增加,当环境从干旱转向湿润,郁闭灌木林,农田,森林,草地,稀疏灌木林WUE分别增加了30.03%,49.57%,18.39%,54.71%,49.28%,WUE的快速增长表明了干旱区生态系统有较强的恢复力稳定性。4.中亚地区极端湿润SPEI阈值为0.91,极端干旱SPEI阈值为-0.67。在2002,2003年经历了近113年来的极端湿润时期,2008年是近15年来最干旱时期。在连续湿润的第一年,抵抗力随着湿润程度的增加而增加,具有很强的抗性;在连续湿润的第二年,抵抗力随着湿润度的增加而降低,抵抗力较弱。在干旱年,研究区大部分区域抵抗力随着干旱程度的增加而增加,但是在极端干旱条件下降低。在湿润事件之后,恢复力随着湿润程度的增加呈增加趋势,而在干旱事件之后,恢复力随着干旱程度的增加而增加,灌木林面积增加,草地和森林的面积减少是干旱事件后恢复力增加的原因。干旱事件减少了森林,灌木丛,耕地和冰雪的面积,草原,荒漠和水体的面积增加,在湿润年和干旱年中,灌木林和草地之间的相互转换是生态系统抵抗力和恢复力变化的原因。 |
| 中文关键词 | 中亚地区 ; 水分利用效率 ; 干旱 ; 抵抗力 ; 恢复力 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | P339;X143 |
| 来源机构 | 新疆大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/354774 |
| 作者单位 | 新疆大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 邹杰. 中亚地区生态系统水分利用效率时空分布及其干旱抗逆效应[D]. 新疆大学,2020. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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