本文關(guān)鍵詞：熱浪對(duì)中國(guó)北方草地生態(tài)系統(tǒng)碳通量的影響研究

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【摘要】：熱浪(Heat wave)作為極端氣候的一種,由于其發(fā)生頻率、強(qiáng)度及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響均有增加,受到了科學(xué)界越來越多的關(guān)注。本研究分別在中國(guó)北方草地濕潤(rùn)的草甸草原和干旱的典型草原進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)來研究熱浪對(duì)生態(tài)系統(tǒng)碳、水通量和植被群落的影響。實(shí)驗(yàn)主要從兩方面展開:研究一是結(jié)合60年的氣象數(shù)據(jù)和6年的渦度相關(guān)(Eddy covariance)通量塔數(shù)據(jù)對(duì)發(fā)生在松嫩草甸草原的自然熱浪進(jìn)行研究;研究二是模擬人類活動(dòng)(刈割)及模擬熱浪對(duì)多倫典型草原生態(tài)系統(tǒng)的影響。(1)松嫩草甸草原的熱浪發(fā)生數(shù)量從1980年代開始增加,2010年后更是熱浪事件的高頻期。同時(shí),熱浪發(fā)生的時(shí)間也從7月份提前到6月份。(2)熱浪常常伴隨著干旱發(fā)生,5天的熱浪事件會(huì)使草地生態(tài)系統(tǒng)SWC(土壤含水量)下降30%,SWP(土壤水勢(shì))上升38%,而刈割更會(huì)加速草地生態(tài)系統(tǒng)水分散失的速度。同時(shí),熱浪結(jié)束后伴有較高的土壤溫度,因土壤溫度并不像空氣溫度在熱浪結(jié)束后立刻回到熱浪前的水平。這些因素均會(huì)促成干旱的發(fā)生。(3)熱浪發(fā)生會(huì)導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)的碳通量下降。本研究中估算松嫩草甸草原的自然熱浪會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)NEE(生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換)降低50%。多倫典型草地生態(tài)系統(tǒng)NEE在2013年模擬熱浪發(fā)生時(shí)平均下降40%,2014年熱浪時(shí)下降28%�？傮w估算,熱浪會(huì)導(dǎo)致草地生態(tài)系統(tǒng)NEE下降25%~50%,Re(生態(tài)系統(tǒng)呼吸)下降5%~20%,GEP(生態(tài)系統(tǒng)總生產(chǎn)力)下降15%~30%。(4)熱浪對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)的影響主要是通過干旱造成的。單獨(dú)的高溫因素并不會(huì)對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響,而熱浪所引發(fā)的干旱將與高溫共同作用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生重大影響。熱浪持續(xù)一段時(shí)間后,高溫蒸發(fā)會(huì)使生態(tài)系統(tǒng)中的水分減少,同時(shí),生態(tài)系統(tǒng)的WUE(水分利用效率)也會(huì)下降,5天的熱浪會(huì)使WUE下降26%。(5)熱浪對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成的影響并不會(huì)隨著熱浪的結(jié)束而立刻結(jié)束,這種影響會(huì)持續(xù)一段時(shí)間(接近20天)。并且,熱浪對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響可能會(huì)持續(xù)多個(gè)生長(zhǎng)季。熱浪發(fā)生的時(shí)間正處于草地生態(tài)系統(tǒng)植物群落生長(zhǎng)的高峰期,熱浪的作用會(huì)限制植物群落的生長(zhǎng)。抵消熱浪持續(xù)影響的最有效方式是熱浪發(fā)生后短時(shí)間內(nèi)一定強(qiáng)度的降雨,生態(tài)系統(tǒng)水分的補(bǔ)充會(huì)使植物群落補(bǔ)償式的快速生長(zhǎng),從而抵消熱浪對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響。(6)割草和放牧是中國(guó)北方對(duì)于草地生態(tài)系統(tǒng)利用的主要形式。多倫的模擬熱浪試驗(yàn)中通過不同的刈割強(qiáng)度模擬了這兩種草地利用方式。輕度刈割在初年并不會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成顯著影響,但是會(huì)降低生態(tài)系統(tǒng)對(duì)于極端氣候熱浪的抵御能力。而持續(xù)的刈割和極端氣候的共同作用會(huì)很快破壞生態(tài)系統(tǒng)的水熱平衡,在次年就會(huì)很大程度上改變草地生態(tài)系統(tǒng)的水熱狀態(tài),使生態(tài)系統(tǒng)變的脆弱。重度刈割對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)的影響要更快更顯著。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S812

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1287011