全球湖泊初级生产力和碳源汇过程及影响机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 贾珺杰 |
| 答辩日期 | 2024-10 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 于贵瑞 ; 高扬 |
| 关键词 | 初级生产力 内陆湖泊 气候变化 人类活动 碳源汇 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 内陆湖泊作为陆-海水生连续体的主要功能单元，在全球碳循环 中发挥着重要作用。全球湖泊初级生产力每年达到0.41 Pg C，每年 埋藏0.15 Pg C在湖泊沉积物中，排放0.32 Pg C到大气中。不同尺度 和不同类型湖泊的生产力和碳源汇量化存在很大不确定性。全球变 化下自然因素或人为因素都使CO2的产生和排放过程更加复杂，影 响内陆水体碳源汇状态。因此，深入了解湖泊生产力和碳源汇动态 驱动机制，有助于准确核算内陆水体碳收支，为实现陆地生态系统 碳中和提供科学依据。本研究通过长时间尺度数据收集、野外采样、 实验分析，结合遥感技术和模型模拟，以全球和两个区域（青藏高 原湖泊和低海拔洪泛湖泊）为典型案例，评估全球和区域尺度湖泊 初级生产力和碳通量，阐明湖泊初级生产力和碳收支时空分布格局， 解析不同尺度下湖泊初级生产力和碳源汇状态对人类活动和气候变 化的响应机制，研究主要进展如下： （1）全球湖泊初级生产力2010年代（2.07±0.12 g C m-2 d -1）与 2000年代（1.71±0.11 g C m-2 d -1）相比显著增加，并持续累积。经 济发展显著促进了全球湖泊温度和总磷浓度的增加，进而提高了湖 泊年碳生产力（从2000年代1.53 Pg C yr -1到2010年代1.95 Pg C yr -1）。 高磷湖泊具有更高的初级生产力（3.16 g C m-2 d -1）。尽管某些湖泊 总磷浓度可以达到1 mg L -1，但使全球湖泊初级生产力达到峰值的总 磷临界浓度为0.5 mg L -1。深入了解湖泊碳汇潜力需要加强对生产和 代谢过程的环境临界点的认知，但目前仍然缺乏对高度异质和多样 化的内陆水体的自养碳固定过程的有效监测和评估。 （2）青藏高原湖泊CO2交换通量速率具有显著时间差异，2000 年代和2010年代显著高于2020年代。空间上，西南部地区湖泊CO2 交换通量速率较高，而东北部地区较低。年总CO2排放量从2000年 代的1.60 Tg C yr -1增加到2010年代的6.87 Tg C yr -1，2020年代减少到 1.16 Tg C yr -1。然而，将冰期纳入年度碳收支估算时，青藏高原湖泊 通常表现为碳汇。青藏高原一些小型淡水湖表现出碳汇特征，中低 海拔的咸水湖也可能充当碳汇。此外，2000年以来，青藏高原湖泊 平均初级生产力在0.48~0.62 g C m-2 d -1范围内不断波动，其平均值达 到0.55 ± 0.04 g C m-2 d -1。全球变暖导致青藏高原湖泊从大型碳源逐 渐向碳汇转变（即碳源减少的趋势）。由于碳交换通量和初级生产 力估算的较高不确定性，青藏高原湖泊的碳汇能力在很大程度上被 低估。 （3）低海拔区域洪泛湖泊浮游植物初级生产力的时空异质性较 高，从0到1.52 g C m-2 d -1范围内波动，丰水期浮游植物初级生产力显 著高于其他时期。植被净初级生产力在0到3.82 g C m-2 d -1范围内变 化，枯水年丰水期植被平均净初级生产力较高。从丰水期到枯水期， 湖泊水体是个稳定的碳源。然而，当考虑到水位下降区时，整个洪 泛湖泊系统从碳源转变为碳汇。温度通过影响微生物有机碳分解过 程来调控湿地碳排放和植被碳生产，驱动湖泊系统不稳定的碳源汇 转换。因此，将水位下降区纳入湖泊系统对确定碳源汇状态的稳定 性十分必要。 （4）北半球亚热带区域湖泊的年均浮游植物初级生产力达到1.86 ± 0.14 g C m-2 d -1，整体水平高于同一纬度带的青藏高原湖泊和 低海拔洪泛湖泊的初级生产力均值，其中青藏高原湖泊和低海拔洪 泛湖泊的初级生产力均值相差不大。过去20年来，青藏高原湖泊通 常表现为碳源，尽管碳排放通量正逐渐减少。然而，考虑到冰期的 影响，部分青藏高原湖泊可能具备转化为碳汇的潜力。在低海拔地 区，洪泛湖泊的碳源汇特征则因季节和水文条件的变化而显著不同， 丰水期表现为碳源，枯水期则转变为碳汇。因此，无论是在高海拔 还是低海拔地区，冬季（枯水期或冰期）都是碳排放显著减少的关 键时期。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 150 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/209416]  |
| 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 | 贾珺杰. 全球湖泊初级生产力和碳源汇过程及影响机制[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2024. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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