干旱区绿洲扩张对农田生态系统碳收支的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 白洁 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2010 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈曦 |
| 关键词 | 碳收支 绿洲扩张 气候变化 BIOME-BGC模型 绿洲农田生态系统 |
| 其他题名 | The Effects of Oasis Extension on Carbon Budgets of Oasis Field Ecosystem in Arid Regions Dissertation Submitted |
| 学位专业 | 地图学与地理信息系统 |
| 中文摘要 | 本文以生物地球化学循环模型为主要研究手段对典型干旱区—新疆三工河流域绿洲农田生态系统碳循环近40年来的时空格局变化及其对绿洲扩张和气候波动的响应进行了定量估算，旨在通过研究探索干旱区绿洲农田生态系统碳收支时空格局和演化规律及其对土地利用\土地覆盖变化的响应机制。依据这一研究目的，本文建立了三工河流域气候、土壤、植被功能类型、农田管理措施等一系列地理空间数据库，并对BIOME-BGC模型进行了相应改进，增加了干旱区绿洲农业特有的施肥和灌溉过程，应用此数据库和改进后的模型，对1967~2007年间三工河绿洲农田生态系统净初级生产力（NPP）和净生态系统生产力（NEP）的时空分布格局进行了较为全面的定量估算。主要得到以下几方面的认识：1. 通用的BIOME-BGC模型在增加了施肥和灌溉模块后，能较好的模拟干旱区绿洲农田生态系统主要农作物（冬小麦和玉米）NPP。在BIOME-BGC模型改进前，模拟的冬小麦和玉米年平均NPP分别仅为0.19 kg C/m2和0.28 kg C/m2。改进之后，模拟的冬小麦和玉米年平均NPP分别增加到0.5 kg C/m2和0.8 kg C/m2。在干旱绿洲区，农作物的生长主要依靠灌溉，也不仅是自然降水。同时，由于在绿洲区新垦土地的土壤基础肥力不高，因此合理的灌溉和施肥管理措施，能提高干旱区绿洲农作物NPP。2. 将1971~2007年“阜康社会经济统计年鉴”里冬小麦和玉米的产量数据转换为对应的NPP值，与模型模拟的NPP值进行间接验证，虽然冬小麦模拟NPP值比通过实际产量转换得到的NPP值要低，但是趋势基本吻合。同时，利用乌兰乌苏农气站冬小麦和春玉米1994~2007年生育期内的LAI观测值进行验证，其相关系数R2分别为0.52和0.56，均方根误差（RMSE）分别为2.24和2.13。结果表明，BIOME-BGC模型能根据常规的气象、土壤、施肥和灌溉数据较好的模拟北疆地区冬小麦和春玉米的NPP和LAI。3. 利用空间化BIOME-BGC模型，对三工河流域绿洲区农田生态系统净初级生产力进行模拟和估算。1971~2007年，三工河流域绿洲农作物（C3和C4农作物）NPP总量在波动中呈现明显的增长趋势，与20世纪70年代相比，21世纪初的NPP总量增加了1.09×105 Mg C，平均每年增加2.95×102 Mg C/yr。玉米对CO2的固定作用比冬小麦大，约占整个绿洲区农作物NPP总量的70%，而冬小麦仅占30%。干旱区绿洲扩张对农田生态系统碳收支的影响II4. 研究时段内，三工河流域绿洲区的农作物总体表现为“碳汇”的趋势，1971~2007年碳吸收总量约为4.8×105 Mg C，年NEP总量变化于-2.6×104~2.28×103 Mg C/yr之间，平均约为-1.4×103 Mg C/yr。其中，C4农作物玉米对CO2的净固定能力最强（吸收碳量约4.4×105 Mg C）；C3农作物冬小麦较弱（吸收碳量约3.3×104 Mg C）。5. 1989~2007年三工河流域绿洲农田生态系统NPP的时空变化因土地利用\土地覆被类型的不同而有所差异，除个别区域略下降外，三工河流域绿洲农田生态系统中大部分区域的NPP呈递增趋势，绝对增长量较大的区域位于流域中下游冲积平原绿洲区的北部靠近荒漠区域，以及老绿洲西缘的新绿洲扩张区域。由于在绿洲区，气候波动对农田生态系统净初级生产力的影响较小；而绿洲不断扩张导致大面积荒漠草地转移为耕地，是流域内绿洲农田生态系统净初级生产力逐年增加的主要原因。 |
| 公开日期 | 2011-11-22 |
| 页码 | 126页 |
| 分类号 | P282 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/11054]  |
| 专题 | 新疆生态与地理研究所_中国科学院新疆生态与地理研究所(2010年以前数据) |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 白洁. 干旱区绿洲扩张对农田生态系统碳收支的影响[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2010. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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