【摘要】：我國(guó)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(guò)程對(duì)氣候變化和人類活動(dòng)十分敏感。近年來(lái),在氣候變化背景下,該地區(qū)的氣溫不斷升高;同時(shí),人類活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大和強(qiáng)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(guó)北方荒漠區(qū)水碳通量的時(shí)空變化規(guī)律及其對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)機(jī)制,可為該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施提供科學(xué)依據(jù)。本論文以我國(guó)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(duì)象,首先基于榆林站和通遼站渦度相關(guān)系統(tǒng)的觀測(cè)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(qiáng)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(diǎn)ET的季節(jié)變化均主要受輻射控制,總初級(jí)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(duì)土壤水極端干旱的敏感程度大于其對(duì)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(dòng)導(dǎo)致的土地利用變化情況,定量分析了人類活動(dòng)對(duì)水碳通量的影響。結(jié)果表明,從植被破壞到植被恢復(fù)過(guò)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(dòng)導(dǎo)致。不合理的人類活動(dòng)會(huì)加速該地區(qū)蒸散發(fā)速率、降低凈碳吸收量,進(jìn)而導(dǎo)致該地區(qū)植被生長(zhǎng)環(huán)境惡化,加劇生態(tài)脆弱性。最后,本文進(jìn)一步結(jié)合位于我國(guó)北方典型荒漠區(qū)的其他9個(gè)通量站的觀測(cè)數(shù)據(jù),采用支持向量回歸(SVR)方法實(shí)現(xiàn)由站點(diǎn)到區(qū)域的水碳通量升尺度計(jì)算,并分析該地區(qū)水碳通量的時(shí)空變化規(guī)律。結(jié)果表明,SVR方法對(duì)站點(diǎn)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(cè)站點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（來(lái)源于 http://fluxnet.fluxdata.org）我國(guó)在對(duì)不同類型生態(tài)系統(tǒng)水碳通量觀測(cè)的研究上，與歐美國(guó)家相比，不僅起步較晚，而且觀測(cè)站點(diǎn)的布設(shè)相對(duì)偏少（于貴瑞 等, 2006）。而要求精確描述中國(guó)陸地生態(tài)系統(tǒng)水碳循環(huán)過(guò)程，則必須增加我國(guó)針對(duì)不同生態(tài)系統(tǒng)的通量觀測(cè)站點(diǎn)，增強(qiáng)通量觀測(cè)結(jié)果的空間代表性（于貴瑞 等, 2006）。同時(shí)，不斷積累長(zhǎng)期觀測(cè)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(duì)準(zhǔn)確的了解區(qū)域水碳循環(huán)過(guò)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(guó)幅員遼闊，生態(tài)系統(tǒng)和氣候類型多樣，現(xiàn)有的觀測(cè)站點(diǎn)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(duì)荒漠灌叢生態(tài)系統(tǒng)的對(duì)偏少，尤其與我國(guó)荒漠灌叢占據(jù)的較大面積相比，針對(duì)性的。另一方面，隨著通量觀測(cè)站點(diǎn)數(shù)量的增加，聯(lián)系多個(gè)站點(diǎn)并站網(wǎng)，以此分析區(qū)域水碳通量時(shí)空變化規(guī)律的研究是目前渦度的熱點(diǎn)和趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者利用通量觀測(cè)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(duì)我國(guó)北方典型荒漠區(qū)開展水碳通量的時(shí)空變化規(guī)缺乏，同時(shí)，較多大尺度（如全球、全國(guó)）水碳通量的時(shí)空變因?yàn)槿狈υ摰貐^(qū)的研究而有所不足，如 Yao et al.（2017）和17）分別研究了中國(guó)和亞洲的碳通量的時(shí)空變化規(guī)律，他們的國(guó)北方典型荒漠區(qū)荒漠區(qū)的準(zhǔn)確分析。在我國(guó)北方典型荒漠區(qū)逐漸增加、觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)逐漸延長(zhǎng)的大背景下，很有必要聯(lián)系零散測(cè)站點(diǎn)，形成觀測(cè)站網(wǎng)，以此更全面和準(zhǔn)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(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X171

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2663735