东北地区处于我国最高纬度地区,是全球气候变化最敏感的区域之一,研究东北地区净生态系统生产力对气候变化的响应,对阐明北半球中高纬度陆地生态系统碳源汇格局具有重要意义。基于CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil and At...东北地区处于我国最高纬度地区,是全球气候变化最敏感的区域之一,研究东北地区净生态系统生产力对气候变化的响应,对阐明北半球中高纬度陆地生态系统碳源汇格局具有重要意义。基于CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil and Atomasphere)模型,对1961—2010年东北地区净生态系统生产力NEP的时空格局及变化趋势进行分析,并探讨了气候变化与区域碳源汇的关系。结果表明:(1)1961—2010年,东北地区年NEP总量在-0.094PgC/a—0.117PgC/a之间波动,年平均0.026PgC/a,占全国NEP总量的15%—37%。过去50年东北区域NEP没有明显的线性变化趋势,20世纪80年代碳吸收量最高,20世纪90年代后碳吸收量开始下降。(2)东北地区NEP的空间分布呈现出东部高,西部和中部低,北部高,南部低的空间格局。过去50年来,碳源区向大气释放的碳量在减少,碳汇区从大气吸收的碳也在减少。(3)NEP的年际变化与温度呈负相关(r=-0.343,P<0.05),与降水呈显著正相关(r=0.859,P<0.01),东北地区NEP和年降水量的变化规律基本一致,即同期上升或达到最高值,温度和降水共同作用导致东北地区NEP的年际变化,而年降水量的变化对NEP年际变化起主要作用。在空间上,东北地区NEP与降水呈极显著正相关(P<0.01)的面积占研究区域总面积的91.5%,与温度呈显著负相关(P<0.05)的面积占31.6%,降水也是决定NEP空间分布的最主要因子。(4)升温伴随降水增加导致1961—1990年NEP呈增加趋势,而其后升温伴随降水减少则是近20年东北区域碳汇能力减弱的重要原因。展开更多
水分利用效率是深入理解生态系统水碳循环耦合关系的重要指标。西南高山地区是响应气候变化的重点区域,研究西南高山地区水分利用效率动态及其对气候变化的响应,对于评估区域碳水耦合关系及对全球气候变化的响应具有重要意义。应用生态...水分利用效率是深入理解生态系统水碳循环耦合关系的重要指标。西南高山地区是响应气候变化的重点区域,研究西南高山地区水分利用效率动态及其对气候变化的响应,对于评估区域碳水耦合关系及对全球气候变化的响应具有重要意义。应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil,and the Atmosphere)估算了1954—2010年西南高山地区水分利用效率(Water use efficiency,WUE)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:(1)西南高山地区1954—2010年水分利用效率均值为1.13 g C mm-1m-2。3种主要植被类型草地、常绿针叶林和常绿阔叶林的WUE分别为1.35、1.14、0.99 g C mm-1m-2。在空间分布上,WUE与海拔显著正相关(r=0.156,P<0.05),而与温度则显著负相关(r=-0.386,P<0.01)。(2)在时间尺度上,1954—2010年西南高山地区整体WUE降低趋势显著(P<0.01),变动区间为0.83-1.46g C mm-1m-2,平均每年下降0.006g C mm-1m-2。整体WUE年际变化与温度呈显著负相关(r=-0.727,P<0.01),与降水量相关性不显著;整体WUE下降主要原因是温度上升引起的ET增加速率大于NPP增加速率。(3)1954—2010年西南高山地区3种主要植被类型草地、常绿针叶林及常绿阔叶林WUE均显著下降(P<0.01),下降速度分别为-1.03×10-2、-6.17×10-3、-1.37×10-3g C mm-1m-2a-1。西南高山地区76.3%格点WUE年际变化与温度显著负相关(P<0.05),34.1%格点WUE年际变化与降水量显著正相关(P<0.05)。草地和常绿针叶林WUE年际变化与温度显著负相关(r=-0.889,P<0.01;r=-0.863,P<0.01),与降水量相关性不显著。由于西南高山地区降水较为丰富,且过去57年降水变化不显著,因此该地区WUE的时空格局主要受温度变化的影响。1954—2010年期间温度升高造成的ET增加显著高于NPP的增加是该地区WUE下降的主要原因。未来需要获取更高空间分辨率的气候、土壤、植被数据,从而更加准确和精确地模拟西南高山地区水碳循环及其耦合关系对气候变化的响应。展开更多
植被降水利用效率(precipitation use efficiency,PUE)是反映生态系统水、碳循环相互关系的重要指标。该文利用GLOPEM-CEVSA模型模拟了青藏高原2000-2008年植被净初级生产力(net primary production,NPP),以97个野外草地样点实测地上净...植被降水利用效率(precipitation use efficiency,PUE)是反映生态系统水、碳循环相互关系的重要指标。该文利用GLOPEM-CEVSA模型模拟了青藏高原2000-2008年植被净初级生产力(net primary production,NPP),以97个野外草地样点实测地上净初级生产力(above-ground net primary productivity,ANPP)对模拟NPP进行验证,模拟NPP与ANPP线性显著相关(R2=0.49,p<0.001)。利用降水量空间插值数据,分析了近9年青藏高原植被PUE的空间分布、主要植被类型的PUE及其与降水量之间的变化关系。结果表明:2000-2008年青藏高原地区植被年平均PUE沿东南向西北递减,降水量和气温对植被PUE有着重要的影响;PUE在不同植被类型间差异较大,其中农田PUE最高,高寒草甸PUE高于高寒草原。在不同降水区域植被PUE与降水量的关系不同,降水量低于90mm的区域,植被PUE值最低((0.026±0.190)gC·m-2·mm-1,平均值±标准偏差)、波动最大(变异系数CV=721%),与降水量和气温不相关(p=0.38)。降水量为90-300mm的地区,植被PUE较低((0.029±0.074)gC·m-2·mm-1,平均值±标准偏差)、波动较大(CV=252%),与降水量和气温显著相关(p<0.001),降水量和气温能够解释PUE空间变化的43.4%,其中降水量的影响是气温的1.7倍。降水量为300-650mm的区域占整个研究区的45%,主要植被类型为高寒草原,植被PUE较高((0.123±0.191)gC·m-2·mm-1,平均值±标准偏差),CV为155%;植被PUE的空间变化与降水量和气温极显著相关(p<0.001),降水量和气温能够解释植被PUE空间变化的97.8%,但以气温影响为主导,其影响是降水量的1.5倍。降水量为650mm的区域,植被PUE达到最高(0.26gC·m-2·mm-1)。降水量为650-845mm的区域主要是西藏林芝地区,植被以常绿针叶林为主,PUE最高((0.210±0.246)gC·m-2·mm-1,平均值±标准偏差)、波动最小(CV=117%);降水量和气温可解释植被PUE空间变化的93.1%(p<0.001),降水量的影响是气温的3.5倍,但其影响为负。展开更多
西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂,是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。研究应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil,and the Atmosphere)估算了1954—2010年西南高山地...西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂,是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。研究应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil,and the Atmosphere)估算了1954—2010年西南高山地区土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:1西南高山地区1954—2010年平均土壤有机碳密度为14.16 kg C·m-2,在空间分布上,SOC密度自东南向西北递增,与温度显著负相关(r=-0.447,P【0.01),而与降水量相关性不显著;2西南高山地区1954—2010年SOC总量变动范围为6.95~7.64 Pg C,增加趋势显著(P【0.05),平均每年增加0.013 Pg C,土壤有机碳密度平均增加26.94 g C·m-2;3常绿针叶林、常绿阔叶林和草地SOC密度增加趋势均显著,除常绿阔叶林SOC密度与温度相关性不显著外,其他两种植被类型SOC都与年平均温度显著正相关(草地:r=0.527,P【0.01;常绿针叶林:r=0.501,P【0.01),且3种植被类型SOC与年降水量均相关性不显著;4由于作为土壤有机碳输入的凋落物产生量对温度不如异养呼吸敏感,所以未来升温条件下,土壤有机碳储量的增速减缓或者呈下降趋势。展开更多
净初级生产力(NPP)是评估全球气候变化和人类活动下生态系统状况、过程和机制的重要指标之一。研究以中国首批国家公园之一的三江源国家公园为对象,利用GLOPEM⁃CEVSA耦合模型,以1981—2018年空间插值的气象数据和基于遥感反演的FPAR数...净初级生产力(NPP)是评估全球气候变化和人类活动下生态系统状况、过程和机制的重要指标之一。研究以中国首批国家公园之一的三江源国家公园为对象,利用GLOPEM⁃CEVSA耦合模型,以1981—2018年空间插值的气象数据和基于遥感反演的FPAR数据为输入,分别估算仅气候驱动的潜在NPP(NPP_(CL))和气候遥感共同驱动的现实NPP(NPP_(RS)),以二者之差厘定人类活动影响的NPP(NPP_(HA)),进而探究全球气候变化下人类活动的影响。结果表明:(1)三江源地区NPP_(RS)多年均值为309.70 g C m^(-2)a^(-1),占NPP_(CL)的61.65%。其中,黄河源、长江源和澜沧江源园区NPP_(RS)分别为249.88 g C m^(-2)a^(-1)、140.18 g C m^(-2)a^(-1)和330.55 g C m^(-2)a^(-1)。(2)全区NPP_(RS)以2.00 g C m^(-2)a^(-1)速率显著增加,高于NPP_(CL)(1.74 g C m^(-2)a^(-1)),其中黄河源、长江源和澜沧江源园区NPP_(RS)增长速率分别占各自NPP_(CL)增长速率的89.13%、90.23%和77.43%,澜沧江源园区整体受人类活动影响最大。(3)气候影响方面,年降水、年平均日最高气温和年平均日最低气温共同可解释全区NPP_(CL)和NPP_(RS)年际变化的51%和73%,可分别解释黄河源、长江源和澜沧江源园区的48%和58%、52%和69%、42%和50%,其中气温对NPP年际变化趋势影响更大。(4)人类活动在大部分区域呈负影响,存在西北向东南负面影响增强的空间分布特征,但2000年前后人类活动对生产力变化趋势呈负影响的面积从79.12%降低到56.34%,NPP变化量从-71.41 Tg C降低到-38.72 Tg C,作为主导因子的变化范围从18.73%增加至38.76%,三江源地区生态保护与恢复等措施促进了植被生产力增加,但需进一步实施生态保护与恢复措施,这是一项长期而艰巨的任务。展开更多
文摘东北地区处于我国最高纬度地区,是全球气候变化最敏感的区域之一,研究东北地区净生态系统生产力对气候变化的响应,对阐明北半球中高纬度陆地生态系统碳源汇格局具有重要意义。基于CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil and Atomasphere)模型,对1961—2010年东北地区净生态系统生产力NEP的时空格局及变化趋势进行分析,并探讨了气候变化与区域碳源汇的关系。结果表明:(1)1961—2010年,东北地区年NEP总量在-0.094PgC/a—0.117PgC/a之间波动,年平均0.026PgC/a,占全国NEP总量的15%—37%。过去50年东北区域NEP没有明显的线性变化趋势,20世纪80年代碳吸收量最高,20世纪90年代后碳吸收量开始下降。(2)东北地区NEP的空间分布呈现出东部高,西部和中部低,北部高,南部低的空间格局。过去50年来,碳源区向大气释放的碳量在减少,碳汇区从大气吸收的碳也在减少。(3)NEP的年际变化与温度呈负相关(r=-0.343,P<0.05),与降水呈显著正相关(r=0.859,P<0.01),东北地区NEP和年降水量的变化规律基本一致,即同期上升或达到最高值,温度和降水共同作用导致东北地区NEP的年际变化,而年降水量的变化对NEP年际变化起主要作用。在空间上,东北地区NEP与降水呈极显著正相关(P<0.01)的面积占研究区域总面积的91.5%,与温度呈显著负相关(P<0.05)的面积占31.6%,降水也是决定NEP空间分布的最主要因子。(4)升温伴随降水增加导致1961—1990年NEP呈增加趋势,而其后升温伴随降水减少则是近20年东北区域碳汇能力减弱的重要原因。
文摘水分利用效率是深入理解生态系统水碳循环耦合关系的重要指标。西南高山地区是响应气候变化的重点区域,研究西南高山地区水分利用效率动态及其对气候变化的响应,对于评估区域碳水耦合关系及对全球气候变化的响应具有重要意义。应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil,and the Atmosphere)估算了1954—2010年西南高山地区水分利用效率(Water use efficiency,WUE)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:(1)西南高山地区1954—2010年水分利用效率均值为1.13 g C mm-1m-2。3种主要植被类型草地、常绿针叶林和常绿阔叶林的WUE分别为1.35、1.14、0.99 g C mm-1m-2。在空间分布上,WUE与海拔显著正相关(r=0.156,P<0.05),而与温度则显著负相关(r=-0.386,P<0.01)。(2)在时间尺度上,1954—2010年西南高山地区整体WUE降低趋势显著(P<0.01),变动区间为0.83-1.46g C mm-1m-2,平均每年下降0.006g C mm-1m-2。整体WUE年际变化与温度呈显著负相关(r=-0.727,P<0.01),与降水量相关性不显著;整体WUE下降主要原因是温度上升引起的ET增加速率大于NPP增加速率。(3)1954—2010年西南高山地区3种主要植被类型草地、常绿针叶林及常绿阔叶林WUE均显著下降(P<0.01),下降速度分别为-1.03×10-2、-6.17×10-3、-1.37×10-3g C mm-1m-2a-1。西南高山地区76.3%格点WUE年际变化与温度显著负相关(P<0.05),34.1%格点WUE年际变化与降水量显著正相关(P<0.05)。草地和常绿针叶林WUE年际变化与温度显著负相关(r=-0.889,P<0.01;r=-0.863,P<0.01),与降水量相关性不显著。由于西南高山地区降水较为丰富,且过去57年降水变化不显著,因此该地区WUE的时空格局主要受温度变化的影响。1954—2010年期间温度升高造成的ET增加显著高于NPP的增加是该地区WUE下降的主要原因。未来需要获取更高空间分辨率的气候、土壤、植被数据,从而更加准确和精确地模拟西南高山地区水碳循环及其耦合关系对气候变化的响应。
文摘植被降水利用效率(precipitation use efficiency,PUE)是反映生态系统水、碳循环相互关系的重要指标。该文利用GLOPEM-CEVSA模型模拟了青藏高原2000-2008年植被净初级生产力(net primary production,NPP),以97个野外草地样点实测地上净初级生产力(above-ground net primary productivity,ANPP)对模拟NPP进行验证,模拟NPP与ANPP线性显著相关(R2=0.49,p<0.001)。利用降水量空间插值数据,分析了近9年青藏高原植被PUE的空间分布、主要植被类型的PUE及其与降水量之间的变化关系。结果表明:2000-2008年青藏高原地区植被年平均PUE沿东南向西北递减,降水量和气温对植被PUE有着重要的影响;PUE在不同植被类型间差异较大,其中农田PUE最高,高寒草甸PUE高于高寒草原。在不同降水区域植被PUE与降水量的关系不同,降水量低于90mm的区域,植被PUE值最低((0.026±0.190)gC·m-2·mm-1,平均值±标准偏差)、波动最大(变异系数CV=721%),与降水量和气温不相关(p=0.38)。降水量为90-300mm的地区,植被PUE较低((0.029±0.074)gC·m-2·mm-1,平均值±标准偏差)、波动较大(CV=252%),与降水量和气温显著相关(p<0.001),降水量和气温能够解释PUE空间变化的43.4%,其中降水量的影响是气温的1.7倍。降水量为300-650mm的区域占整个研究区的45%,主要植被类型为高寒草原,植被PUE较高((0.123±0.191)gC·m-2·mm-1,平均值±标准偏差),CV为155%;植被PUE的空间变化与降水量和气温极显著相关(p<0.001),降水量和气温能够解释植被PUE空间变化的97.8%,但以气温影响为主导,其影响是降水量的1.5倍。降水量为650mm的区域,植被PUE达到最高(0.26gC·m-2·mm-1)。降水量为650-845mm的区域主要是西藏林芝地区,植被以常绿针叶林为主,PUE最高((0.210±0.246)gC·m-2·mm-1,平均值±标准偏差)、波动最小(CV=117%);降水量和气温可解释植被PUE空间变化的93.1%(p<0.001),降水量的影响是气温的3.5倍,但其影响为负。
文摘西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂,是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。研究应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil,and the Atmosphere)估算了1954—2010年西南高山地区土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:1西南高山地区1954—2010年平均土壤有机碳密度为14.16 kg C·m-2,在空间分布上,SOC密度自东南向西北递增,与温度显著负相关(r=-0.447,P【0.01),而与降水量相关性不显著;2西南高山地区1954—2010年SOC总量变动范围为6.95~7.64 Pg C,增加趋势显著(P【0.05),平均每年增加0.013 Pg C,土壤有机碳密度平均增加26.94 g C·m-2;3常绿针叶林、常绿阔叶林和草地SOC密度增加趋势均显著,除常绿阔叶林SOC密度与温度相关性不显著外,其他两种植被类型SOC都与年平均温度显著正相关(草地:r=0.527,P【0.01;常绿针叶林:r=0.501,P【0.01),且3种植被类型SOC与年降水量均相关性不显著;4由于作为土壤有机碳输入的凋落物产生量对温度不如异养呼吸敏感,所以未来升温条件下,土壤有机碳储量的增速减缓或者呈下降趋势。
文摘净初级生产力(NPP)是评估全球气候变化和人类活动下生态系统状况、过程和机制的重要指标之一。研究以中国首批国家公园之一的三江源国家公园为对象,利用GLOPEM⁃CEVSA耦合模型,以1981—2018年空间插值的气象数据和基于遥感反演的FPAR数据为输入,分别估算仅气候驱动的潜在NPP(NPP_(CL))和气候遥感共同驱动的现实NPP(NPP_(RS)),以二者之差厘定人类活动影响的NPP(NPP_(HA)),进而探究全球气候变化下人类活动的影响。结果表明:(1)三江源地区NPP_(RS)多年均值为309.70 g C m^(-2)a^(-1),占NPP_(CL)的61.65%。其中,黄河源、长江源和澜沧江源园区NPP_(RS)分别为249.88 g C m^(-2)a^(-1)、140.18 g C m^(-2)a^(-1)和330.55 g C m^(-2)a^(-1)。(2)全区NPP_(RS)以2.00 g C m^(-2)a^(-1)速率显著增加,高于NPP_(CL)(1.74 g C m^(-2)a^(-1)),其中黄河源、长江源和澜沧江源园区NPP_(RS)增长速率分别占各自NPP_(CL)增长速率的89.13%、90.23%和77.43%,澜沧江源园区整体受人类活动影响最大。(3)气候影响方面,年降水、年平均日最高气温和年平均日最低气温共同可解释全区NPP_(CL)和NPP_(RS)年际变化的51%和73%,可分别解释黄河源、长江源和澜沧江源园区的48%和58%、52%和69%、42%和50%,其中气温对NPP年际变化趋势影响更大。(4)人类活动在大部分区域呈负影响,存在西北向东南负面影响增强的空间分布特征,但2000年前后人类活动对生产力变化趋势呈负影响的面积从79.12%降低到56.34%,NPP变化量从-71.41 Tg C降低到-38.72 Tg C,作为主导因子的变化范围从18.73%增加至38.76%,三江源地区生态保护与恢复等措施促进了植被生产力增加,但需进一步实施生态保护与恢复措施,这是一项长期而艰巨的任务。
