典型草原物候特征及其對生態(tài)系統(tǒng)功能的影響研究.pdf

1、植物物候反映的是植物(包括農(nóng)作物)和環(huán)境(氣候、水文、土壤條件)的周期性變化之間的相互關(guān)系。在氣候變化背景下，植物物候已經(jīng)發(fā)生了顯著變化，并且對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了重要影響。然而，目前的物候研究大多是針對木本植物，對于草本植物的研究則相對缺乏，而且草本植物的物候節(jié)律表現(xiàn)出較木本植物更為復(fù)雜的特征，不但受溫度影響，亦受到水分因素的影響。
　　 本研究利用內(nèi)蒙古典型草原區(qū)克氏針茅草原建群種羊草和克氏針茅自1985～2003年19年的物候資

2、料和氣象數(shù)據(jù)，分析了物候特征及氣候因子的變化趨勢，探究了兩種植物返青期和枯黃期的主導(dǎo)因子。結(jié)果表明，克氏針茅草原近20年來的氣候發(fā)生了顯著的變化，總體表現(xiàn)為溫度升高、降水量降少、土壤水分含量減少。與以往物候研究結(jié)果不同的是，羊草和克氏針茅返青期在氣候變暖的背景下卻顯著滯后。相關(guān)分析顯示返青前期土壤水分是導(dǎo)致返青滯后的主要原因。對于枯黃期的相關(guān)分析同樣顯示水分因子是制約兩種植物生長季結(jié)束的關(guān)鍵因子。在檢驗現(xiàn)有返青期和枯黃期物候模型對于典型

3、草原適用性的基礎(chǔ)上，本研究選擇應(yīng)用廣泛、計算簡便的CTM(Cumulative Temperature Model)模型作為改進返青期物候模型的基礎(chǔ)，在其中加入了水分的影響，使得改進返青期物候模型可以很好的模擬典型草原植物返青期，模擬誤差小于7天。同時，構(gòu)建了考慮水分和溫度共同影響的枯黃期模型。改進后的物候模型提高了DCTEM(Dynamic Chinese Terrestrial Ecosystems Model)模型的模擬精度。

4、r>　　 基于耦合改進物候模塊的DCTEM模型對影響生態(tài)系統(tǒng)NPP(Net PrimaryProductivity)、NEP(Net Ecosystem Productivity)和AET(Annual Evapotranspiration)的因子加以分析。結(jié)果顯示，降水量是影響克氏針茅草原生態(tài)系統(tǒng)功能的主要因子，其對于NPP、NEP、AET以及土壤異養(yǎng)呼吸等均有不同程度的影響。其次，生長季長度變化對于克氏針茅生態(tài)系統(tǒng)功能呈現(xiàn)出顯著的

5、影響作用，其影響程度僅次于降水量。
　　 為了量化在實際的氣象條件下單位生長季長度變化所引起生態(tài)系統(tǒng)NPP、NEP和AET的變化幅度，設(shè)置了三個引起生長季長度變化的物候模擬情景(動態(tài)枯黃情景、動態(tài)返青情景、動態(tài)起止情景)以及對照情景。研究結(jié)果顯示，不同情景下植物生長季長度變化對于生態(tài)系統(tǒng)功能有著不同程度的影響。動態(tài)枯黃情景下由于草原枯黃期使整個生長季每延長一天NEP增加3.11％，NPP為0.34％，對于AET的影響最小為0.0

6、6％；動態(tài)返青情景下，由于草原返青期波動使得整個生長季延長一天則NEP增加1.54％，NPP為0.15％，對于AET的影響最小為0.01％;在動態(tài)起止情景下，生長季延長一天則NEP增加3.37％，NPP為0.39％，對于AET的影響最小為0.06％。總體而言，由于枯黃期引起的生長季變化對生態(tài)系統(tǒng)功能影響程度比由于返青期引起的程度高。此外，不同的生態(tài)系統(tǒng)功能要素對于物候變化的影響程度也有所不同。在幾種模擬情景下，NEP受到生長季變化的影響