中國溫帶草原退化草地氣溫與地溫變化及其機理研究
發(fā)布時間:2018-06-22 02:26
本文選題:溫帶草原區(qū) + 草地退化; 參考:《中國科學院研究生院(東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)》2016年博士論文
【摘要】:全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)相互關(guān)系的研究是當前全球變化研究的核心領(lǐng)域之一,陸地生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)及其反饋一直是其焦點問題。作為地球上分布最為廣泛的植被類型之一,草地植被在受氣候影響的同時,又能對區(qū)域氣候起到重要調(diào)節(jié)作用。探究草原區(qū)草地植被變化對區(qū)域氣候的影響既能夠完善植被與氣候變化關(guān)系研究,又能夠為緩解區(qū)域氣候變化、草原區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)提供科學依據(jù)。本研究通過利用中國溫帶草原區(qū)植被及氣象數(shù)據(jù),開展了草原區(qū)植被與氣候相關(guān)關(guān)系研究,并依托位于中國科學院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所長嶺草地農(nóng)牧實驗站,主要從立地尺度分析了退化草地氣溫和地溫變化特征及其機理。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):過去幾十年,我國溫帶草原區(qū)氣溫在明顯升高,且最低氣溫升幅要快于最高氣溫,氣溫呈現(xiàn)不對稱增溫。溫帶草原區(qū)氣溫增加的同時,地溫也在增加,地溫的增速要明顯快于氣溫的增速,形成另一種形式的不對稱增溫即土壤與大氣的不對稱增溫。最近幾十年,由于人類活動的影響,我國溫帶草原區(qū)草地植被發(fā)生嚴重退化。在溫帶草原區(qū)草地植被未發(fā)生變化區(qū)域,草地植被生長狀況在總體變好,其中溫帶草甸植被覆蓋增加最為明顯。春季溫度尤其最低溫,是影響春季草原植被生長的關(guān)鍵因素。而夏季氣溫上升,對溫帶荒漠草原產(chǎn)生不利影響。草原區(qū)氣溫升高對植被存在不對稱的影響,夏季最高溫及最低溫的升高將分別抑制和促進植被生長。此外,夏季降水能明顯促進溫帶典型草原與溫帶荒漠草原植被生長。在溫帶草原區(qū),由于不同草地植被類型覆蓋及其變化所引起的地表增溫幅度不同。溫帶草甸生長環(huán)境水分相對充足,高的土壤含水量及強的蒸發(fā)反饋能夠有效減緩地表的增溫;而溫帶荒漠草原植被綠度最小,通過植物葉片的冷卻反饋相對較弱,從而導致荒漠草原區(qū)氣溫升高最為劇烈。草地植被生長的季節(jié)變化越明顯,則對氣溫影響的季節(jié)差異越大。在生長最為旺盛的8月和9月,溫帶草原區(qū)草甸植被將會引起地表氣溫的降低。根據(jù)立地實驗結(jié)果得出,松嫩草地退化將導致氣溫和地溫的升高。在四種類型樣地,氣溫和地溫溫度大小依次為:裸地重度退化草地輕度退化草地未退化草地。隨著草地植被退化,平均氣溫升高,草地退化對白天的增溫作用大于對夜晚增溫作用,導致晝夜溫差上升。草地退化導致氣溫升高的同時,還將引起地溫的升高,且地溫增溫速度快于大氣增溫速度,隨著草地植被蓋度的下降,地氣溫差呈上升趨勢, 土壤與大氣的不對稱增溫‖將進一步加劇。此外,草地退化同樣會對土壤白天最高溫和夜間最低溫產(chǎn)生不對稱的影響,并使得土壤的晝夜溫差增大。在生長季內(nèi),草地退化能夠?qū)е碌乇矸凑章噬?土壤含水量下降,進而影響地表能量平衡過程。隨著草地植被的退化,地表反照率升高,地表凈輻射減少,但土壤熱通量增多。與未退化草地相比,裸地土壤熱通量較高。隨著草地植被的退化,表層土壤直接接收到的太陽輻射增多,地表傳遞給土壤的熱量增多,從而使得退化草地土壤溫度較高。草地植被退化以后,地表土壤含水量降低,凈輻射以潛熱形式傳遞的比例減小,而以感熱形式傳遞的比例增多,從而使得大氣溫度升高。對于未退化草地,土壤含水量相對較高,由于土壤蒸發(fā)及植被蒸騰,地表通過蒸散以潛熱形式損失更多的熱量,從而進一步降低了未退化草地土壤溫度。
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本文編號:2051135
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