不同尺度的碳利用效率对气候变暖的响应及机制研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 孙毅寒 |
| 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 | 张扬建 |
| 关键词 | 气候变暖 昼夜不对称增温 暖湿化 碳利用效率 土壤水分 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 气候变暖对陆地生态系统的影响是全球变化研究的重要内容之一，对于理解生态系统的响应机制和制定气候适应方案具有重要意义。过去的研究更多的是关注气候变暖的整体影响或者是平均温度的效应。然而，由于其特征的复杂性，例如昼夜增温速率不一致、变暖变湿同时进行等，使得变暖所造成的影响具有较大的异质性，导致我们在模拟与预测气候变化背景下陆地碳循环的变化时面临很大的不确定性。 本文结合控制试验、通量观测、模型拟合的多源数据集，从站点-景观-区域的多尺度上系统地探讨植被和生态系统的碳分配对气候变暖的响应的空间格局、季节动态以及内在的机理机制。取得的主要成果如下： （1）白天增温强烈抑制北半球植被碳利用效率（vegetation carbon use efficiency, CUEa），而夜间增温微弱促进 CUEa。区域尺度上，温带地区与北方地 区的 CUEa 随昼夜温度的变化表现出类似的模式——CUEa 与日最高温度（daily maximum temperature, Tmax）广泛负相关，而与日最低温度（daily minimum temperature, Tmin）正相关区域占比略多，然而对植被生产力（gross primary productivity, GPP）与自养呼吸（autotrophic respiration, Ra）的影响却表现出区域 差异。季节尺度上，CUEa 与 Tmax 的强负相关关系贯穿整个生长季，其中夏季 Tmax 升高对 CUEa 的抑制作用最强；Tmin 升高普遍促进春、秋两季的 CUEa， 而对夏季 CUEa 的抑制作用更明显； （2）1981-2017 的过去几十年里，中国干旱半干旱区域（arid and semi-arid regions, ASARs）的“暖湿化”（warming and wetting）趋势明显——研究区内几乎全部区域表现出显著的气温上升，且 60%的区域内的降水增加，使得生态系统碳利用效率（ecosystem carbon use efficiency, CUEe）呈广泛的上升趋势。增温对CUEe 的抑制作用被降水增加的强烈促进作用所覆盖是造成“暖湿化”益处的主要因素，其中温带草原、荒漠和森林中降水的促进作用尤为明显。高寒生态系统的 CUEe 受到增温和增湿的双重促进。然而，当升温超过一定幅度时，对高寒生态系统的促进作用将转为抑制作用。另外，CUEe 随温度与降水的变化的响应模式呈现出非线性的单峰曲线型，在部分模型中没有很好地体现； （3）土壤水分调控 CUEe 与 CUEa 对不同增温处理的响应。夜间增温的负的减水效应较微弱，在水分充足时温度的正效应占主导，从而促进 CUEe 与 CUEa，而在水分不足时温度的负效应占主导，进而强烈抑制二者。白天与全天增温的负的减水效应较强，温度的正效应能补偿减水效应所需的土壤水分较大，因而普遍表现为对二者的抑制。 以上结果表明，不同形式的增温通过调节直接的温度效应与间接的水分效应的幅度与方向导致植被与生态系统碳分配的复杂响应，强调土壤水分在调控增温效应中发挥重要作用。这些发现可以加深我们对生态系统碳循环对气候变化的响应的深入理解，有助于降低碳循环模拟与预测的不确定性，并据此制定相关政策以指导生态系统管理。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 156 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209271]  |
| 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 | 孙毅寒. 不同尺度的碳利用效率对气候变暖的响应及机制研究[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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