典型陆地生态系统对干旱的响应特征及其驱动机制
文献类型：学位论文
| 作者 | 章禹 |
| 答辩日期 | 2024-12 |
| 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 ; 葛剑平 |
| 关键词 | 典型陆地生态系统 破碎森林生态系统 干旱区草地和农田生态系统 干旱抵抗力 大气和土壤干旱 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 干旱加剧对陆地生态系统构成重大威胁，特别是破碎森林和干旱区。大量证据表明，不同类型的干旱，例如气象干旱、大气干旱和土壤干旱，都可能抑制植被生长，导致生态系统功能下降。森林在气象干旱期间维持其功能的能力，通常称为干旱抵抗力，决定了森林能否能够在干旱条件下持续提供生态系统服务。然而，城市化和造林等人类活动正在扰乱这一关键能力，重塑的森林景观呈现出明显的破碎化。森林破碎化破坏了微气候调节等生态过程，可能影响森林干旱抵抗力。尽管破碎化具有全球意义，但目前在全球尺度上理解森林破碎化如何影响干旱抵抗力方面存在知识空白。此外，水文-土壤-植被的相互作用是一个复杂的多界面过程，涉及土壤水、植物水和大气水的相互转化与耦合。在以草地和农田生态系统为主的亚欧大陆干旱区，干旱程度远超全球平均水平。从植物与水的供需关系来看，该区域土壤水供应受限，大气水需求增加，但是在时间动态上量化大气水需求与土壤水供应对干旱区植被生长的相对重要性研究较少。 为了解决上述研究不足，本文选取全球破碎森林生态系统与亚欧大陆干旱区草地和农田生态系统为典型陆地生态系统，通过结合多源遥感观测、实验观测、模型模拟和地球系统模式输出，采用多种分析方法，展开了典型陆地生态系统对干旱的响应特征及其驱动机制研究，分析了全球森林破碎化对干旱抵抗力的调节作用，量化了大气干旱和土壤干旱对亚欧大陆干旱区植被生长的相对重要性，旨在为森林生态系统管理与保护和干旱区生态系统恢复提供一定理论支持。本文的主要结论如下： （1）研究表明了全球森林破碎化通常会削弱干旱抵抗力。本研究利用多源卫星观测和全球整合的站点实验结果，量化了全球森林破碎化（基于森林破碎化指数（FFI））调节干旱抵抗力的大小。景观尺度和站点尺度的结果一致表明，森林破碎化削弱了其在全球范围内的干旱抵抗力。森林破碎化对干旱抵抗力的影响因林龄、森林类型、物种丰富度、微气候条件和管理实践而异。在幼龄林、物种丰富度较低的干旱环境中，森林破碎化会更大程度地削弱干旱抵抗力。值得注意的是，与受到管理的森林相比，未受人为干扰的森林干旱抵抗力对破碎化的敏感性更高，进一步表明了有效的森林管理在减轻破碎化影响方面的作用，特别是在高度破碎的景观。本研究结果强调了将森林连通性纳入可持续森林管理政策的必要性。 （2）研究揭示了土壤水分在干旱区草地和农田生态系统的主导地位增强。本研究利用多源遥感观测、实验观测、模型模拟和地球系统模式输出数据，比较了高饱和水汽压差（VPD）和低土壤水分（SWC）对亚欧大陆干旱区草地和农田生态系统植被生长的影响。研究结果一致表明，亚欧大陆干旱区大气干旱和土壤干旱逐渐解耦，前者扩张速度快于后者。VPD-SWC关系和VPD-植被绿度关系均为非线性，而SWC-植被绿度关系接近线性。VPD和SWC之间松散的耦合、VPD-SWC-植被绿度之间的非线性相关性以及SWC作为主要胁迫因素的面积扩大，都提供了有力的证据，表明SWC是亚欧大陆干旱区草地和农田生态系统更具影响力的胁迫源。进一步地，11个地球系统模型预测，土壤干旱对植被生长的限制作用将不断增强。本研究结果可为亚欧大陆干旱区草地和农田生态系统的恢复与干旱缓解提供一定的科学参考依据。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 138 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/217237]  |
| 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 | 章禹. 典型陆地生态系统对干旱的响应特征及其驱动机制[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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