陆地生态系统水-碳耦合循环的生理生态机制及其模拟研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 王秋凤 |
| 答辩日期 | 2005-01 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 于贵瑞 |
| 关键词 | 水-碳耦合循环 生理生态机制 植物水分利用效率 模拟 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 陆地生态系统碳循环和水循环是全球变化科学研究中的核心科学问题。为了能准确地预测将来的全球变化趋势，寻求调控管理地球生态系统的有效途径，必须要了解陆地生态系统碳循环和水循环的各种过程与反馈机制。陆地生态系统的碳循环和水循环是以植物气孔行为为节点的耦合的两个生态学过程，研究二者耦合关系的生理生态机制可以为大尺度水-碳耦合循环模型的开发提供基础。本研究以能够定量表述碳固定和水分散失关系的植物水分利用效率为切入点，首先以生态学的等级理论为基础，从光合作用化学过程、叶片、生态系统、生物群系等几个层次给出了水分利用效率的生态学定义框架。以我国典型陆地生态系统的不同植被作为研究对象，采用LI-6400光合-蒸腾测定系统和ChinaFLUX涡度相关系统的实测数据，分析了植物水分利用效率的变异规律及环境响应特征，讨论了光合作用-气孔导度-蒸腾作用之间的耦合关系及模型表述，并初步建立了基于气孔行为的光合-蒸腾耦合模型和水分利用效率模型。得到的主要结论如下：(1)植物的水分利用效率因物种、品种、栽培措施等不同而表现出较大的变异性，其中物种间的差异大于品种间的差异；水分利用效率也具有明显的日变化和季节变化特征，气象条件是驱动水分利用效率日变化的主要因子；明确提出了在以水分利用效率作为参数构建碳水耦合循环模型时，水分利用效率并不能简单地看作一个常数处理。(2)当光强小于100µmolm-2s-1时，各物种的水分利用效率(WUE)随光强的增加直线上升，光强大于100µmolm-2s-1后，水分利用效率增加的速率趋缓并接近于一个定值，千烟洲各树种水分利用效率对光强的响应还存在“光饱和”现象；水分利用效率随CO2浓度的增加呈线性增加，这种响应特征因物种、环境条件的不同而发生变化；光合速率和蒸腾速率对环境条件响应具有不同步性，这是造成植物水分利用效率环境响应特征的主要原因。在未来大气CO2浓度升高条件下，C3物种比C4物种更具有优势，这种响应上的差异可能会影响未来植物群落的组成。(3)光合速率和蒸腾速率、光合速率和气孔导度之间均表现出明显的线性关系，但是光照、CO2浓度、温度等环境条件对这些耦合关系有较大的影响。在CO2浓度响应中，由于光合速率增加而蒸腾速率降低，二者的耦合关系呈负线性相关。与光合速率和蒸腾速率耦合关系相似的光合速率和气孔导度的耦合关系，在光合作用-气孔导度-蒸腾作用三者耦合关系中起到关键的作用，其模型表述，即Leuning等改进的Ball-Berry提出的光合速率和气孔导度耦合关系模型具有广泛的适用性，物种和环境条件（主要指光强、CO2浓度）影响这种适用性以及耦合模型的参数a1和g0，但“遗传”效应大于“环境”效应。因此，在大尺度的水-碳耦合循环模型研究中使用这种耦合关系时，应视具体的植被类型来分类确定模型中的参数a1和g0。(4)基于对气孔控制的叶片CO2和水汽扩散模型的综合考虑，建立了一个简单而实用的基于气孔行为的光合-蒸腾耦合模型及水分利用效率模型(SMPTSB模型)，利用不同数据对模型性能的检验结果表明：模型可以较好地模拟无环境胁迫条件下不同物种叶片尺度的光合速率、蒸腾速率和水分利用效率，但模型在时空尺度扩展方面的研究还有待进一步加强。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 185 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/366]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王秋凤. 陆地生态系统水-碳耦合循环的生理生态机制及其模拟研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院研究生院. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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