黑河流域生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)模擬研究.pdf

1、全球氣候變化越米越引起各國科學家、政府的關(guān)注，研究干旱區(qū)是全球氣候變暖中響應(yīng)機制和變化是非常重要的問題。黑河流域內(nèi)分布著高山冰雪帶-山區(qū)森林草原帶-綠洲-荒漠，是一個研究不同景觀在氣候變化中的響應(yīng)變化的理想?yún)^(qū)域。
　　 與傳統(tǒng)研究手段相比，生態(tài)模型克服了時空、設(shè)備和資金上的限制，解決了景觀研究中的不可重復性，可以從多尺度研究景觀生態(tài)的動態(tài)變化和預測。本論文利用陸地生態(tài)系統(tǒng)模擬模型TESim，將黑河流域按照植被分為闊葉林生態(tài)系統(tǒng)、

2、針葉林生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)、草甸草原生態(tài)系統(tǒng)、灌木生態(tài)系統(tǒng)和典型草原生態(tài)系統(tǒng)，模擬了1971～2005年黑河流域35年的動態(tài)變化。
　　 對于模擬結(jié)果，本論文采用了實測數(shù)據(jù)、衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)、渦度相關(guān)數(shù)據(jù)進行驗證。驗證結(jié)果表明，TESim模型能夠較好的模型黑河流域的動態(tài)變化，但是在營養(yǎng)元素結(jié)果輸出、地下部分的模擬還存在不足。
　　 本論文通過當前氣候情景下的黑河流域生態(tài)系統(tǒng)進行模擬，對模擬結(jié)果中的凈初級生產(chǎn)力

3、(NPP)、異養(yǎng)呼吸(HR)和凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力(NEP)的季節(jié)動態(tài)、年際動態(tài)和空間分布進行了分析。通過GCMs模型對未來氣候情景的預測結(jié)果，對未來的氣候變化進行情景假設(shè)，分為降水增加20％、氣溫升高1.4℃、降水增加20％+氣溫升高1.4℃三種情景進行模擬，得出未來可能的氣候變化情景下黑河流域生態(tài)系統(tǒng)的NPP和NEP的變化情況。通過對當前氣候情景和未來氣候情景假設(shè)的模擬結(jié)果的分析，得出以下規(guī)律：
　　 一、年際動態(tài)；
　　

4、 從整個黑河流域來看，1971～2005年的35年間，NPP和NEP總的變化趨勢是上升，NEP的年際間變化幅度較大，超過NPP的幅度。黑河流域的NEP在上世紀70年代到80年代中期，正值和負值數(shù)目大體相當，交替充當著“碳匯”和“碳源”的角色，在其后約20年內(nèi)，基本上起著“碳匯”的作用。
　　 從各個生態(tài)系統(tǒng)來看，灌木林、草甸草原、針葉林的年NPP最低值和最高值分別出現(xiàn)溫度的最低年和最高年，荒漠的NPP與降水成正相關(guān)(r=0.6

5、5，P＜0.01)。
　　 二、碳固定量；
　　 從整個黑河流域來看，單位面積NPP的平均值為62.2 g.m-2.a-1，NPP總量平均值為8.00TgC.a-1，在1971～2005年的35年間，NPP增長了2.77 TgC.a-1，約提高了40％。
　　 模型估算的1971～2005年流域的單位面積NEP的平均值為5.72 g.m-2.a-1，NEP總量平均值為0.74 TgC.a-1，表明1971～200

6、5年期間黑河流域是一個碳匯。黑河流域的陸地生態(tài)系統(tǒng)總碳貯量為345.3 TgC，其中植被碳貯量和土壤碳貯量分別為22.0 TgC和323.3 TgC。
　　 不同生態(tài)系統(tǒng)的單位面積NPP由高到低的順序依次為：闊葉林＞針葉林＞灌木林＞草甸草原＞農(nóng)田＞典型草原＞荒漠。從不同生態(tài)系統(tǒng)的NPP總量來看，從高到底的順序依次為：草甸草原＞荒漠＞典型草原＞灌木林＞農(nóng)田＞針葉林＞闊葉林。
　　 從碳儲量的分布來看，上游的面積最小卻是碳的

7、主要貯存區(qū)，而下游有廣闊的面積，但是單位面積的碳儲量很低，整個黑河流域的碳產(chǎn)量呈現(xiàn)“大面積貧瘠，小面積富集”的特點。
　　 三、未來氣候變化情景下的動態(tài)變化；
　　 1、降水和氣溫同時改變的疊加效應(yīng)要超過單獨一個因子變化的效率；
　　 2、不同氣候變化情景對NPP和NEP的作用是不相同的；
　　 降水增加20％：NPP和異養(yǎng)呼吸增加，NPP的增幅要超過異養(yǎng)呼吸，從而使NEP也增加，都充當“碳匯”的作用。<

8、br>　　 溫度升高1.4℃：NPP和異養(yǎng)呼吸增加，部分植被生態(tài)系統(tǒng)NEP降低，成為“碳源”，但是整個黑河流域的NEP是增加的，充當著“碳匯”的作用。
　　 降水增加20％+氣溫升高1.4℃：NPP和異養(yǎng)呼吸增加，但是不同生態(tài)系統(tǒng)的NPP和異養(yǎng)呼吸增幅不同，部分生態(tài)系統(tǒng)NEP下降且成為“碳源”，大部分增加，整個黑河流域仍然是“碳匯”。
　　 3、各個植被生態(tài)系統(tǒng)對降水和氣溫的改變的響應(yīng)不同；
　　 未來氣候變化

9、情景的不同對NPP的影響是不同的，通過NPP對不同情景的響應(yīng)進行分析，發(fā)現(xiàn)不同的生態(tài)系統(tǒng)對氣溫和降水的響應(yīng)方式是不同的。
　　 針葉林、荒漠對降水增加要比對氣溫升高更加敏感，草甸草原、闊葉林、灌木林對氣溫升高比對降水增加更加敏感。其中的原因各不相同，有些是由其所處的環(huán)境影響的，有些是由于模型的處理方案造成。
　　 4、草本植物對氣溫升高和降水增加的敏感程度要超過木本植物；
　　 通過對未來氣候變化下的情景模擬，模