沿水分梯度草原群落NPP動態(tài)及對氣候變化響應的模擬分析.pdf

1、水分條件不僅影響半干旱區(qū)群落的組成，而且在一定程度上決定了群落的功能。處于不同水分條件生境下群落的優(yōu)勢物種在水分利用和同化物利用效率方面的功能特征會存在差異，這些差異將導致群落對于氣候變化產(chǎn)生不同的響應，進而影響到景觀和區(qū)域尺度上對于全球變化下碳動態(tài)和格局的分析。本研究選取了錫林河流域典型草原區(qū)沿水分梯度的四個代表群落，在野外實驗測定并結(jié)合長期定位研究成果基礎(chǔ)上，利用BIOME-BGC模型對代表群落的長期凈初級生產(chǎn)力(NPP)動態(tài)進行了

2、模擬和模型驗證。通過分析該地區(qū)1953～2005年氣候變化趨勢，推測了未來可能的氣候變化情景，進而模擬了氣候變化下四個群落長期NPP動態(tài)的響應。
　　 野外實驗分析表明，在四個群落中，凈光合速率與光合有效輻射呈單峰曲線關(guān)系，與溫度和蒸氣壓虧損(VPD)成反比，葉片氮含量和比葉面積也會影響到光合能力。四個群落由于水分與土壤條件的差別，凈光合速率隨VPD與溫度的變化表現(xiàn)出不同的增減幅度。將日變化分為四個階段，分別為大致在6:00～8

3、:00左右的低溫高濕階段，10:00～16:00的高溫低濕階段，16:00以后的低溫低濕階段和低溫高濕階段變?yōu)楦邷氐蜐耠A段過程中的適溫適濕階段。在每個階段中，影響羊草光合速率的主導因子是不同的。在不同的水分與土壤狀況下，羊草的光合特性表現(xiàn)出明顯差異，但總體說來水分仍是光合作用的主導因子。
　　 模型模擬結(jié)果表明，當前氣候條件下，羊草群落NPP平均值為197.76 gC m-2(SE=7.11)，大針茅群落NPP平均值為198.9

4、5 gC m-2(SE=6.41)，貝加爾針茅群落NPP平均值為210.41 gC m-2(SE=7.87)，克氏針茅群落NPP平均值為144.92 gC m-2(SE=4.64)，四個群落NPP平均值為188.01 gC m-2(SE=3.72)。
　　 日最高溫度與最低溫度在1953～2005年間都明顯增加，而降水變化很大。溫度增加下(P0T1)NPP平均下降14.2％，降水增加下(P1T0)NPP平均增加13.2％，溫度與

5、降水都增加情景下(P1T1)NPP平均下降2.7％。在半干旱區(qū)，降水是NPP變化的主要限制因子，而溫度通過影響了植物的呼吸與蒸散作用對NPP產(chǎn)生影響。
　　 由于生境水分條件差別和優(yōu)勢物種功能特征差異，四個群落在氣候變化中表現(xiàn)出對溫度與降水不同的敏感程度，這與水分脅迫系數(shù)WSI、碳脅迫系數(shù)CSI變化密切相關(guān)?？耸厢樏┤郝溆捎谒幧乘謼l件差，水分脅迫系數(shù)高，對降水的依賴程度最大；貝加爾針茅群落一方面處于較好的水分生境，具有相對