全球变化下青藏高原高寒草甸生态系统动态变化及其脆弱性评价
文献类型：学位论文
| 作者 | 吕新苗 |
| 答辩日期 | 2004-12 |
| 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 | 郑度 ; 吴绍洪 |
| 关键词 | CENTURY 模型 生产量 碳平衡 气候变化 放牧强度 脆弱性 脆弱性指标 人工神经网络 高寒草甸 青藏高原 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 英文摘要 | 以气候变化为核心的全球变化问题，已引起了各国政府、组织和科学工作者的高度重视，20 世纪80 年代以来，在全球范围内开展了全球变化及其影响研究。青藏高原具有独特的自然地理特征，是全球变化的敏感区和中国气候变化的启动区。高寒草甸是青藏高原上一种主要高寒生态系统，分布在高原东南部高原面上和周围高山上部，其分布区是我国及南亚诸国许多大河的发源地。同时，高寒草甸草场作为优良的天然牧场，是青藏高原重要的畜牧业生产基地。全球变化下青藏高原气候暖干化趋势明显，以耐低温寒冷的嵩草属（Kobresia）植物为建群种的高寒草甸将面临更严重的生态胁迫。因此，探讨全球变化对高寒草甸生态系统的影响，对积极适应全球变化、减缓不利影响具有重要意义。本文首先概述了全球变化对自然生态系统的影响，总结了生态系统动态模拟和气候影响评估的方法。在明晰高寒草甸分布区生态环境现状的基础上，选用CENTURY 模型模拟气候变化和放牧对高寒草甸生态系统的可能影响。最后，本文建立了生态系统脆弱性评估的人工神经网络模型，选用分别反映生态系统结构、功能和环境特征的评价指标，探讨了全球变化下高寒草甸生态系统的脆弱性。主要结论如下： （1）用海北站观测资料与模拟值进行验证，认为CENTURY 模型能够较好应用于青藏高原高寒草甸生态系统的模拟。 （2）应用CENTURY 模型对高寒草甸生态系统模拟的结果表明，高寒草甸生态系统NPP 多年平均值变化范围为79～490 gC·m-2·a-1，地下生物量与地上生物量的比值较大，表层土壤（0～20cm）有机碳变化范围为2068～25000gC·m-2·a-1，土壤微生物分解速率慢，有机质含量高，体现了生态系统对高寒环境的适应。碳平衡模拟结果表明高寒草甸是一个弱的碳源，其值在平衡点上下波动。气候变化和不同放牧强度在一定程度上能够增加生态系统的固碳能力。 （3）生态系统生产量和土壤有机质的动态变化与气候、土壤等环境因子关系密切。生产量对生长季的降水量和平均最高气温最敏感，土壤有机质对生长季的平均气温和降水量比较敏感。沿着不同的气候、土壤环境变化梯度，地上NPP 从东南往西北逐渐减小，与降水量、土壤有机碳的变化趋势一致；随着海拔高度的升高，地上NPP 也随之减小。 （4）未来气候变化可能导致高寒草甸初级生产力显著下降，并且下降幅度随不同气候情景有所不同，土壤有机质含量变化不明显。B2 情景对生态系统的影响比A2 情景缓和。如果同时考虑气候变化和CO2 浓度倍增的影响，由于CO2的补偿作用，初级生产力下降的幅度显著减弱，有机质含量明显增加。说明CO2浓度变化对高寒草甸初级生产力和有机质含量影响都比较显著。 （5）随着放牧强度增加，高寒草甸生态系统的生物量和土壤有机质明显下降，尤其重度放牧对高寒草甸生物量和土壤有机质影响最为明显。而适宜的放牧强度可以提高地上生物量和土壤有机质含量。放牧对生态系统的影响相比气候变化更为显著，制定合理的放牧制度对草地资源可持续发展显得十分必要。 （6）通过构建脆弱性评价的人工神经网络模型，选取盖度、物种丰富度、生物多样性、NPP、干燥度、土壤有机碳和氮含量等7 个指标对生态系统脆弱性进行评价。评价结果表明：现实气候条件下，青藏高原高寒草甸生态系统基本上处于生态基准（未退化）、轻度和中度脆弱状态。A2 和B2 气候情景下脆弱度变化情况相似，除那曲由中度脆弱转变成重度脆弱外，其他样点仍处于生态基准、轻度和中度脆弱状态。A2 情景对青藏高原高寒草甸生态系统的影响比B2 情景更为明显。 （7）脆弱度的敏感性分析表明，干燥度、盖度和土壤有机氮和有机碳对生态系统脆弱性影响较大。水热组合和土壤有机质变化是系统脆弱性的主要干扰，盖度变化是导致系统脆弱性的主要内在因素。 （8）面对全球变化的挑战，应该采取积极、主动的适应对策，通过人为干预提高高寒草甸生态系统抵御气候变化不利影响的能力。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 138 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/1046]  |
| 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 | 吕新苗. 全球变化下青藏高原高寒草甸生态系统动态变化及其脆弱性评价[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. 2004. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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