【摘要】：我國北方荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,其陸面與大氣間水碳循環(huán)過程對氣候變化和人類活動十分敏感。近年來,在氣候變化背景下,該地區(qū)的氣溫不斷升高;同時,人類活動范圍的不斷擴大和強度的不斷增高改變了該地區(qū)的土地利用和植被覆蓋,從而影響了地表水碳通量。因此,深入研究我國北方荒漠區(qū)水碳通量的時空變化規(guī)律及其對環(huán)境變化的響應(yīng)機制,可為該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護措施提供科學(xué)依據(jù)。本論文以我國北方典型荒漠區(qū)(主要包括內(nèi)蒙及黃土高原北部荒漠區(qū))為研究對象,首先基于榆林站和通遼站渦度相關(guān)系統(tǒng)的觀測數(shù)據(jù),分析了典型荒漠灌叢生態(tài)系統(tǒng)水碳通量的主要特征及其環(huán)境控制因素。結(jié)果表明,榆林站相較于通遼站,蒸散發(fā)(ET)強度較大、碳匯功能較明顯,水分條件是造成該差異的主要因素。兩站點ET的季節(jié)變化均主要受輻射控制,總初級生產(chǎn)力(GPP)和生態(tài)系統(tǒng)呼吸量(R_(eco))的季節(jié)變化主要受溫度控制,凈碳交換量(NEE)的季節(jié)變化主要受植被物候變化控制,NEE對土壤水極端干旱的敏感程度大于其對極端高溫的敏感程度。其次,本研究結(jié)合榆林站2011-2016年間由人類活動導(dǎo)致的土地利用變化情況,定量分析了人類活動對水碳通量的影響。結(jié)果表明,從植被破壞到植被恢復(fù)過程中,ET和歸一化ET均增加,且在植被恢復(fù)階段,歸一化ET增加更快、更明顯。GPP,R_(eco)和NEE的年際變化分別有84.5%,59.2%和81.6%是由人類活動導(dǎo)致。不合理的人類活動會加速該地區(qū)蒸散發(fā)速率、降低凈碳吸收量,進而導(dǎo)致該地區(qū)植被生長環(huán)境惡化,加劇生態(tài)脆弱性。最后,本文進一步結(jié)合位于我國北方典型荒漠區(qū)的其他9個通量站的觀測數(shù)據(jù),采用支持向量回歸(SVR)方法實現(xiàn)由站點到區(qū)域的水碳通量升尺度計算,并分析該地區(qū)水碳通量的時空變化規(guī)律。結(jié)果表明,SVR方法對站點的ET和NEE的模擬精度(R~2)分別為0.76和0.64;研究區(qū)域的ET和NEE在2001-2015年間的平均年總量分別為204±6.3 mm和-63±7.2 gC/m~2/yr,且ET和NEE在空間上均呈現(xiàn)階梯狀分布,由東南向西北逐漸減小。
【圖文】：

4圖 1-1 FLUXNET 注冊站點的統(tǒng)計結(jié)果（來源于 http://fluxnet.fluxdata.org）我國在對不同類型生態(tài)系統(tǒng)水碳通量觀測的研究上，與歐美國家相比，不僅起步較晚，而且觀測站點的布設(shè)相對偏少（于貴瑞 等, 2006）。而要求精確描述中國陸地生態(tài)系統(tǒng)水碳循環(huán)過程，則必須增加我國針對不同生態(tài)系統(tǒng)的通量觀測站點，增強通量觀測結(jié)果的空間代表性（于貴瑞 等, 2006）。同時，不斷積累長期觀測數(shù)據(jù)和空間化的區(qū)域環(huán)境數(shù)據(jù)，只有基于可靠和充足的數(shù)據(jù)資源，才有可能相對準確的了解區(qū)域水碳循環(huán)過程，為區(qū)域制定節(jié)水減排政策提供科學(xué)指導(dǎo)（于貴瑞 等, 2011）。然而我國幅員遼闊，生態(tài)系統(tǒng)和氣候類型多樣，現(xiàn)有的觀測站點的布局并不完全合理和周密（圖 1-2），

2010; 王雯, 2013）。相比之下，，針對荒漠灌叢生態(tài)系統(tǒng)的對偏少，尤其與我國荒漠灌叢占據(jù)的較大面積相比，針對性的。另一方面，隨著通量觀測站點數(shù)量的增加，聯(lián)系多個站點并站網(wǎng)，以此分析區(qū)域水碳通量時空變化規(guī)律的研究是目前渦度的熱點和趨勢。國內(nèi)外很多學(xué)者利用通量觀測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在不同域水碳通量空間升尺度研究（Yang et al., 2006, 2007; Xiao et a011; Zhu et al., 2014; Ichii et al., 2017）。然而，迄今為止，采網(wǎng)數(shù)據(jù)針對我國北方典型荒漠區(qū)開展水碳通量的時空變化規(guī)缺乏，同時，較多大尺度（如全球、全國）水碳通量的時空變因為缺乏該地區(qū)的研究而有所不足，如 Yao et al.（2017）和17）分別研究了中國和亞洲的碳通量的時空變化規(guī)律，他們的國北方典型荒漠區(qū)荒漠區(qū)的準確分析。在我國北方典型荒漠區(qū)逐漸增加、觀測時長逐漸延長的大背景下，很有必要聯(lián)系零散測站點，形成觀測站網(wǎng)，以此更全面和準確地分析該地區(qū)水碳化規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X171

【參考文獻】

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本文編號：2663735