黑河上游多年凍土區(qū)溫度升高對不同植被類型CO2通量影響.pdf

1、多年凍土在全球陸地碳循環(huán)中占有重要作用，是陸地生態(tài)系統(tǒng)重要的碳庫。在全球氣候變暖的背景下多年凍土退化，使原本凍結儲存在多年凍土中的有機碳以溫室氣體（CO2、CH4等）形式釋放到大氣中，對氣候變化形成正反饋效應。多年凍土區(qū)土壤碳儲量及潛在釋放是碳循環(huán)研究的重要內容，然而目前關于多年凍土區(qū)土壤碳儲量及其潛在釋放的研究主要集中在高緯度地區(qū)。青藏高原多年凍土分布面積廣，且對氣候變化敏感，在全球氣候變暖背景下退化強烈，其碳釋放潛力可能會遠大于高緯

2、度多年凍土區(qū)。然而，目前我們對青藏高原多年凍土區(qū)生態(tài)系統(tǒng)土壤碳通量及其對氣候的響應，以及在多年凍土退化過程中土壤碳通量變化等方面的研究較少。本論文以黑河上游多年凍土區(qū)為研究對象，試圖精確估算生長季節(jié)中青藏高原多年凍土區(qū)不同植被類型生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率，及土壤溫度、含水量等環(huán)境因子對生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率的響應。在2014-2015年生長季節(jié)，主要通過野外觀測及室內試驗，從以下幾個方面進行分析研究：（1）分析黑河上游多年凍土區(qū)三種不同植被類型生態(tài)系

3、統(tǒng)呼吸速率（ERR）之間的差異，并分析其與環(huán)境因子的關系；（2）利用開口升溫裝置模擬升溫過程，并對比分析控制點和升溫點生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率與凈生態(tài)系統(tǒng)交換（NEE）的變化情況；（3）在黑河上游俄博嶺多年凍土區(qū)，監(jiān)測熱融滑塌形成過程不同階段的生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率，以空間代替時間，分析熱融滑塌過程中生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率變化特征；（4）基于MODIS-NDVI遙感數(shù)據(jù)，從區(qū)域尺度上監(jiān)測和研究黑河上游2013-2015年植被的時空變化，并分析NDVI與生態(tài)

4、系統(tǒng)呼吸速率之間相互關系。主要結論如下：
　　2014-2015年生長季節(jié)，黑河上游多年凍土區(qū)ERR從6月份開始升高，7、8月份達到最大值，隨后開始逐漸降低。黑河上游多年凍土區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳排放具有較大潛力，其中，高寒草甸ERR最高，為3.71μmol CO2 m-2 s-1，其次是高寒草原3.58μmol CO2 m-2 s-1，高寒沼澤草甸ERR最低，為2.81μmol CO2 m-2 s-1。ERR與土壤溫度呈正相關關系，且高寒

5、沼澤草甸和高寒草甸ERR的溫度敏感性要高于高寒草原；黑河上游ERR與土壤含水量沒有明顯相關關系。
　　通過開口升溫裝置的升溫過程，從6月到9月，高寒沼澤草甸和高寒草甸地表下10 cm的平均土壤溫度升高幅度分別為1.31℃和0.76℃，土壤溫度有明顯升高，但升溫對土壤含水量沒有明顯的影響。高寒沼澤草甸和高寒草甸ERR分別增加了30.0％和66.9%；EBO＃A、EBO#B和PT5三個監(jiān)測點NEE的增加幅度分別為112%、147%和1

6、67%。說明在生長季節(jié)，隨著氣候變暖，增強了黑河上游多年凍土區(qū)的碳匯功能。
　　通過對黑河上游俄博嶺多年凍土熱融滑塌地區(qū)ERR的監(jiān)測表明，已滑塌植被區(qū)域CO2釋放速率（4.29μmol CO2 m-2 s-1）大于未滑塌區(qū)域（3.98μmol CO2 m-2 s-1），已滑塌裸土區(qū)域CO2釋放速率最小（1.02μmol CO2 m-2 s-1）。用空間代替時間，得出在熱融滑塌形成發(fā)展過程中，從未滑塌到已滑塌裸土，ERR先降低，隨著

7、再生植被的出現(xiàn)ERR再逐漸升高。
　　基于MODIS-NDVI遙感數(shù)據(jù)，得出黑河上游NDVI總體上呈東南高，西北低；東南部地區(qū)生長季節(jié)比西北部地區(qū)生長季節(jié)長；2013-2015年，黑河上游約58%的區(qū)域 NDVI降低，主要分布在中西部和東南部地區(qū)。黑河上游生長季節(jié)NDVI與ERR有顯著的正相關關系，NDVI先增加，ERR增加有明顯的滯后。
　　本文初步對黑河上游多年凍土區(qū)ERR進行了監(jiān)測，并通過升溫裝置和對熱融滑塌不同滑塌階