青海高寒草甸生态系统植被/土壤固碳潜力初步研究

NWIPB OpenIR

	青海高寒草甸生态系统植被/土壤固碳潜力初步研究
	王建雷
学位类型	硕士
导师	李英年
	2010-05
学位授予单位	中国科学院研究生院
学位授予地点	北京
学位专业	生态学
关键词	Npp 气候变化土壤碳密度植被碳密度固碳潜力气候生产力
摘要	高寒草甸生态系统在全球碳循环中起着重要的作用，草地退化程度和土地利用方式均对高寒草甸的土壤碳密度有巨大影响；同时气候变化对植物生产力、土壤有机碳的分解和积累产生深刻的影响，使陆地生态系统与大气的碳交换通量发生变化，从而进一步加剧或缓解全球变化的趋势。因此，植被恢复、退耕还草后土壤固碳潜力，气候温暖状况下植被净初级生产潜力、土壤固碳能力及其对气候温暖化的适应，直接关系到生态安全、人类生存环境安全和区域社会经济的可持续发展。同时为预测气候变化对人类和生态环境的影响、采取何种相应的对策保护地球气候系统都具有重要意义。以海北、曲麻莱、兴海和甘德4个地区的高寒草甸为研究对象，分析了4个地区多年来年平均气温和降水的变化特征及其变化趋势，并对比分析了4个地区之间气候、植被生产力、土壤性状等的相似性。通过不同地区、不同退化程度草地的野外考察和取样，分析和计算草地植被生产力、土壤有机质；确定上述地区植被碳密度和土壤碳密度；对比相互之间生产力差异和土壤有机碳差异。在分析气候相似性和土壤类型之后，以海北的固碳能力为基准值，估算出与海北气候、土壤最为相似地区在未来气候状况下的固碳潜力。主要结论有：（1）通过对海北、曲麻莱、兴海和甘德地区29a来气候因素的分析发现，温度升高的总体趋势已经很明显，青海高寒草甸生态区正不可避免的朝着温暖化方向发展；降水没有确定的变化趋势，变化幅度比较缓慢。（2）通过多年植被地上净初级生产量（ANPP）的观测发现，祁连、曲麻莱、兴海和甘德地区1990年以来的20a年平均ANPP分别为373.93 g/m2、151.03g/m2、95.23 g/m2和301.39 g/m2。近20a来，海北和兴海地区ANPP随年进程呈现上升的趋势，上升速度分别为3.84g/（m2a）和7.3g/（m2a），曲麻莱和甘德地区呈现下降趋势，下降速度分别为1.71g/（m2a）、5.27g/（m2a）。通过变异系数分析，海北地区ANPP年际波动最为平稳，甘德其次，然后为曲麻莱，兴海地区ANPP年际变化最为剧烈。通过植物生产力与气候因子之间关系分析，海北地区温度为主要限制因子，生物量随温度升高而增加；兴海和甘德地区，降水量是主要限制因子，生物量随降水量的增加而增加。（3）分析海北、曲麻莱和甘德地区地下净初级生产量（BNPP）发现，地下各层次BNPP为倒金字塔型分布，不同地区之间各层次所占比例并不相同：海北地区0~10cm占总地下生物量的73.3%，10~20cm和20~40cm则分别为17.55%和9.12%；甘德地区三层分别为72.00%、19.18%和8.815%；曲麻莱地下各层差距最小，分别为44.58%、30.40%和25.02%。（4）通过对海北、曲麻莱、甘德和兴海地区植物的采样分析发现，海北地上植物碳密度最高（168.27 gC/m2），其次为甘德（135.63gC/m2）和兴海（42.85 gC/m2），曲麻莱最小（67.96gC/m2）；地下植物碳密度海北最高（1292.31 gC/m2），其次为甘德(921.77 gC/m2)和曲麻莱（845.46g/m2），最小为兴海（343.46gC/m2）。土壤碳密度从大到小依次为海北（15.66 kgC/m2）、兴海（13.31 kgC/m2）、兴海(12.96 kgC/m2)、曲麻莱（3.29 kgC/m2）。（5）在对比不同退化程度高寒草甸之间的植被和土壤碳密度，轻度退化高寒草甸恢复到未退化状况时，植物固碳潜力达232.58gC/m2，土壤固碳能力达0.14 kgC/m2；中度退化高寒草甸恢复后植物碳增加可达532.71gC/m2，土壤碳增加3.04kgC/m2；重度退化高寒草甸恢复后植物碳增加782.02 gC/m2，土壤碳增加4.54 kgC/m2；极度退化高寒草甸恢复后碳增加为810.92 gC/m2，土壤碳增加4.87kgC/m2。（6）通过对海北地区不同土地利用类型的高寒草甸取样分析得到：原生草甸土壤碳密度最大，人工草地次之为7.090kgC/m2，农田土壤碳密度最小，为5.614kg/m2，所以在退耕还草的过程中人工草地和农田均有较大的固碳潜力，分别为9.946 kgC/m2和8.57 kgC/m2。（7）为探讨气候温暖化效应，考虑有效辐射、温度和降水三个主要影响因子，建立气候生产力模型来估算未来气候情景下植被固碳能力。利用模型计算出海北地区的光合生产力为1734.814g/m2，光温生产力为789.34g/m2，气候生产力为452.25g/m2。在现实状态下若达到气候生产力水平时，植被地上部分固碳潜力为203.51gC/m2。在假设根冠比不变的前提下，植被地下部分固碳潜力为214.8 gC/m2；假设年平均温度升高1℃或2℃，降水增加或减少10%或20%，而有效辐射不变的前提下计算海北的气候生产力，得到温度升高2℃，降水增加20%时，植被固碳潜力地上、地下分别为53.95g/m2、438.03g/m2；温度升高1℃，降水增加20%时，地上、地下固碳潜力分别为74.78g/m2、439.75g/m2；温度升高1℃，降水增加10%的情况下，地上、地下固碳潜力分别为55.27 g/m2、304.5g/m2。
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://210.75.249.4/handle/363003/3421
专题	中国科学院西北高原生物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	王建雷. 青海高寒草甸生态系统植被/土壤固碳潜力初步研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2010.

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王建雷硕士论文青海高寒草甸生态系统植被土（581KB）			开放获取	使用许可	请求全文