京津风沙源治理区林草植被的碳水效率研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 史芸婷 |
| 答辩日期 | 2024-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 李文华 ; 石培礼 ; 张彪 |
| 关键词 | 林草植被 碳水效率 生态缺水 气候变化 优化路径 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 在碳达峰碳中和战略背景下，陆地生态系统碳汇受到广泛关注。然而，干旱半干旱区的水资源短缺成为制约陆地碳汇提升的瓶颈。作为北方生态安全屏障的重要组成部分，京津风沙源治理区内人工造林种草等生态建设改善了生态环境质量，提升了生态系统碳汇水平，但部分地区植被水分过度消耗问题，引发了区域碳水失衡现象。在未来气候变化背景下，我国北方干旱半干旱区水资源压力可能进一步影响陆地生态系统碳汇功能。为此，厘清水资源约束下京津风沙源治理区林草植被的碳水关系变化，对于旱区生态保护建设以及未来气候变化应对均具有重要的理论研究与科学实践意义。 本研究以京津风沙源治理区为例，目标在于揭示林草植被干旱胁迫下的碳水效率特征。基于遥感影像、气象观测、野外调查等数据，采用CASA模型、土壤呼吸模型、流域实际蒸散发模型、生态需水模型等方法，评估分析了林草植被碳水效率的时空变化规律及其影响因子；借助构建生态缺水压力指数，对比分析了缺水与非缺水条件下的植被碳水效率差异；基于未来气候情景数据，模拟分析了研究区林草植被碳水效率的未来变化趋势，从而提出了增汇减水的优化措施与行动建议。主要研究结论如下： （1）2000-2020年京津风沙源治理区碳汇量相对稳定，耗水量波动上升，多年平均值分别为65.60gC/m2/a和302.71mm，其中林地碳汇量与耗水量分别是草地的13.50倍和1.79倍。评估期内，风沙源治理区植被碳水效率多年平均值为0.08gC/KgH2O，其中62.74%的区域在1gC/KgH2O以内，且年内表现出3-7月下降、8-11月缓慢上升的趋势。 （2）2000-2020年京津风沙源治理区生态缺水量为193.60mm/年，不过呈现出显著下降趋势，林草地生态缺水量分别下降86.42mm和37.02mm，但大部分林草植被仍表现为缺水状态。在相同类型土地覆被下，生态缺水量越高的区域，植被覆盖度越低，原因在于生态缺水量高的地区水分供给不足，植被易受干旱胁迫降低了植被覆盖度。 （3）2000-2020年京津风沙源治理区缺水区对地下水与土壤水的消耗呈两极化。按照生态缺水等级划分，1、2级缺水区非地表水消耗量分别增加了26.41mm与17.60mm，3级缺水区下降了18.70mm。其中，1、2级缺水区的植被碳水效率上升，这是因为非地表水的消耗缓解了缺水压力并提升了碳水效率，但继续下去可能会对生态系统的可持续产生负面影响；同时，非缺水区碳水效率明显好于缺水区，主要因为非缺水区以林地为主且水热条件好于缺水区。 京津风沙源治理区林草植被的碳水效率研究II （4）京津风沙源治理区碳水效率与水热因子和植被指数均正相关。其中，55.77%、36.94%和84.41%的区域分别表现出与降水、气温、叶面积指数正相关；43.69%的地区碳水效率显著变化，主要表现为耗水量的显著增加。碳水效率显著变化区域的影响因素主要有叶面积指数(71.11%)，其次为降水（17.35%）、气温（11.53%）。 （5）在各SSPs情景下，2050年京津风沙源治理区的生态碳汇量下降，耗水量增多，碳水效率下降且为负值。与现状相比，未来气候情景下生态耗水量平均增加30.43mm，碳汇量及碳水效率分别下降46.21gC/m2和0.57gC/KgH2O。其中草地碳水效率的下降超过林地，且在东部地区下降最多。相较2000-2020年，2050年研究区西北部的缺水等级下降，中南部、东部及北部地区缺水等级上升，意味着将加大对非地表水的消耗。 （6）建议从林草结构、植被密度方面优化增汇减水措施，风沙源治理区中北部的浑善达克沙地亚区、典型草原亚区重在优化调整草地覆盖度，位于西部和南部的荒漠草原亚区与农牧交错带草原亚区适合推进林地的疏植补植，位于治理区东部、东南部的其他亚区则适合加大退耕还草力度。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 194 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209262]  |
| 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 | 史芸婷. 京津风沙源治理区林草植被的碳水效率研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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