【摘要】：隨著土地利用的加劇和全球氣候的變暖,我們將面臨著較大強(qiáng)度和較高頻率降水事件或是更長、更強(qiáng)烈和更頻繁的干旱事件的發(fā)生。因此本文利用2個渦度協(xié)方差通量塔的四年數(shù)據(jù),以及生物量和氣象的觀測值,初步分析了蒙古高原和中國東北部松嫩草甸草原地表水分平衡和能量收支規(guī)律,得到以下主要結(jié)果:(1)環(huán)境因子變化特征。蒙古高原草甸草原的空氣溫度、土壤溫度、蒸汽壓差、光合有效輻射、年降水量以及生長季的地上生物量和葉面積指數(shù)普遍低于松嫩草甸草原。其中蒙古草甸草原的土壤含水量(SWC)相比松嫩草甸草原在研究期內(nèi)表現(xiàn)出較穩(wěn)定的變化趨勢。(2)水分平衡變化特征。在松嫩草甸草原較濕潤的年份中年累計降水量(P)和蒸發(fā)散(ET)大致平衡。但在兩個草甸草原的干燥年份中年累積ET大于P。不同于年尺度上的ETP,生長季期間月累計P會出現(xiàn)大于ET的現(xiàn)象。(3)能量通量變化特征。每年草甸草原以潛熱(LE)占主導(dǎo)優(yōu)勢。其中松嫩草甸草原在2007年的整個春旱期間,LE持續(xù)走低,直到夏末才出現(xiàn)增長趨勢并達(dá)到相對較高的值。相比之下,2010夏旱年的LE從生長季便開始增加。且松嫩草甸草原的SWC在大于0.3 m~3m~(-3)時,生態(tài)系統(tǒng)以LE為主,當(dāng)土壤含水量低于0.3m~3m~(-3)時,以H為主。伴隨著強(qiáng)降水松嫩草甸草原發(fā)生了6次短暫的水澇事件。并在生長季初期水澇使LE得到增強(qiáng),但在生長季高峰期經(jīng)歷澇漬后LE反而降低。本文基于結(jié)構(gòu)方程模型(SEM)和不同降水條件下水熱平衡的變化特征對草甸草原做了進(jìn)一步研究,旨在揭示降水變化對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的調(diào)控機(jī)制,進(jìn)而為草甸草原生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)對氣候變化提供理論依據(jù)。本文得出以下主要結(jié)論:(1)環(huán)境因子分析。在松嫩草甸草原中干燥和潮濕年份的能量分配差異由氣溫、土壤溫度和土壤含水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。而蒙古高原草甸草原干燥年份中的LE主要受蒸汽壓差和土壤溫度的直接影響,而顯熱(H)受氣溫、土壤溫度和降水的影響較大。(2)水分平衡分析。降水和蒸發(fā)散分別是整個生態(tài)系統(tǒng)水分平衡的主要輸入和輸出途徑。ET和P之間的差異表明土壤水分的水平運(yùn)輸存在其他補(bǔ)水途徑。而P大于ET意味著草地并沒有完全消耗掉降水注入的水分,有一部分水可能發(fā)生了滲透并進(jìn)入地下水進(jìn)行補(bǔ)給和存儲。(3)降水變化對水熱平衡的影響。強(qiáng)降水對水分平衡產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響,并可以通過提高深層土壤水分來減少干旱的破壞。同時松嫩草甸草原LE會受到一天中30 mm降水引起的臨時澇漬的影響。且水澇對LE的影響程度取決于發(fā)生時間。生長季初期,LE因植被較少和高地下水位而得益于蒸散作用,使之增強(qiáng)。在生長高峰期由于地表積水導(dǎo)致植物氣孔關(guān)閉,葉片光合作用和根系呼吸減弱,限制了整個植物的水交換,最終導(dǎo)致LE下降。(4)干旱對能量平衡的影響。春季和夏季干旱導(dǎo)致潛熱能和顯熱能之間的能量分配不同,春季干旱因水分的變化而顯著降低了LE。相比之下,夏季干旱由于生長季初期所發(fā)生的一系列大雨事件足以補(bǔ)充土壤水分的虧損,使植物能夠投入新的生長周期,并繼續(xù)達(dá)到生物量的高峰,因此對LE的影響很小。總體而言,草甸草原一個及其脆弱的生態(tài)敏感區(qū),易受到氣候變化和人類活動干擾的影響而出現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的失衡。目前在大多數(shù)地區(qū)降水強(qiáng)度和頻率已經(jīng)或正發(fā)生著改變。并且發(fā)現(xiàn)單次或季節(jié)性降水動態(tài)比年總降水量對植物的影響更大,對生態(tài)系統(tǒng)水熱平衡的意義更深遠(yuǎn)。因此,基于全球降水格局的改變,對降水事件作用的研究顯得尤為重要。
【圖文】：

07-2010 年觀察到的短暫澇漬期之前，期間（3 天）和之后的潛熱（L magnitudes of latent heat (LE) before, during (3-day) and after the transienperiods observed in 2007-2010對能量平衡和分配的影響甸草原的 H 和 LE 在年內(nèi)和年際的能量分布中表現(xiàn)出了很大和潮濕年間形成強(qiáng)烈的對比。當(dāng)土壤含水量高于 0.3 m3m-3時導(dǎo)優(yōu)勢，，但當(dāng)土壤含水量低于 0.3m3m-3時，草甸草原轉(zhuǎn)為 H 型出比重從 H 向 LE 發(fā)生轉(zhuǎn)變時取決于第一次降水事件（>300246024602460.00.30.60.920072008 0.00.30.6SWC(m3-m3)0.30.6

.4 松嫩草甸草原 2007-2010 年生長季土壤熱通量（G）（黑環(huán)）和土壤蓄熱（S）（白的日變化. 5.4 Diurnal change soil heat flux (G) (closed circle) and soil heat storage (S) (open circle) dthe growing seasons of 2007-2010 in the Songnen meadow steppe
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S812

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本文編號：2674084