中国陆地生态系统总初级生产力变化趋势及成因分析

发布时间：2018-03-31 11:21

本文选题：两叶光能利用率模型　切入点：总初级生产力　出处：《南京大学》2017年硕士论文

【摘要】：陆地生态系统碳循环是全球碳循环的重要组成部分,对大气CO2浓度和气候变化具有重要影响。陆地生态系统总初级生产力(GPP,gross primary productivity)是陆地生态系统碳循环的重要分量,反映了自然环境下陆地生态系统的生产力水平。对中国陆地生态系统GPP时空变化特征进行监测并分析其对温度和降水等气候因子的响应,将有助于理解生态系统碳循环过程对气候变化的响应特征。论文以两叶光能利用率模型(TL-LUE,two-leaf light use efficiency model)为工具,基于MODIS数据和气象台站观测数据模拟计算2001-2014年中国生态系统的GPP(空间分辨率为500 m,时间分辨率为日),分析其时空变化特征及其对温度和降水等气候因子变化的响应,揭示冠层阳叶和阴叶对GPP的贡献。研究内容与结论如下:(1)GPP的时空变化特征分析由于受气候、LAI和植被类型等要素的综合影响,2001-2014年间中国陆地生态系统GPP存在明显的空间差异,年GPP变化范围为0～3000 gCm-2a~(-1)。在青藏高原,西北以及内蒙古中西部等地区,由于降水的制约,植被稀疏,年GPP一般低于500 g C m-2a~(-1);东北地区植被生长主要受温度制约,年GPP在500～1500 gC m-2a~(-1)之间变化;其他地区的年GPP高于1500 gC m-2a~(-1)以上,淮河流域下游、东南沿海地区、华南沿海地区和海南等地的GPP达到2500gCm-2a~(-1)左右。中国陆地生态的GPP呈现明显的季节变化,夏季最高、春秋季次之、冬季最低。2010-2014年间中国陆地生态系统GPP的变化速率为-25～25 g C m-2a~(-1)。年GPP的变异系数为0.02-0.4,华北北部、西北地区、青藏高原、云贵两省交界地区的GPP的年际间波动较大(变异系数较高),东北、华北中南部、华东、华南、西南大部GPP的年际间波动较小(变异系数较低)。(2)阴叶和阳叶的GPP贡献及其时空变化分析整体而言,中国陆地生态系统阳叶的GPP(GPPsun)低于阴叶的GPP(GPPshade)。2001-2014 年间,GPPsun 的范围是 0～1350 gCm-2a~(-1),GPPshade的范围是0～2200 g C m-2a~(-1) GPPsun最高值是GPPshade最高值的1.6倍。西藏,新疆,内蒙古和青海等省市,GPPsun低于450 g C m-2a~(-1),GPPshade低于1000 g Cm-2a~(-1)。淮河下游地区和华南地区,GPPsun高于900 gCm-2a~(-1) GPPshade高于1500 g Cm-2a~(-1)。东北、华中、西南、东南地区的GPPsun为450～900 gCm-2a~(-1),GPPshade 的变化范围为 800～1600 g C m-2a~(-1)。在 2001-2014 年间,GPPsun 的变化速率是~(-1)5～15g Cm-2a~(-1),GPPshade的变化速率是-25～25g C m-2a~(-1)。中国陆地生态系统的GPP总量在5.8～6.2 Pg C a~(-1)之间波动,阳叶的GPP总量在1.8～2.0 Pg C a~(-1)之间波动,而阴叶的GPP总量为4.0～4.2PgCa~(-1)。全国而言,阴叶的GPP占全部GPP的68%左右,阳叶GPP占全部GPP的32%左右。中国陆地生态系统GPP总量的年际间波动主要由阴叶GPP的波动所导致。(3)不同因子对GPP时空变化的分析在全国70.4%的植被地区,LAI上升会导致GPP的增加,分别在全国78%的草地、71%的农田和61%的森林地区,LAI上升对GPP有促进作用。在西北、内蒙古大部、辽宁西部、吉林西部和华北等干旱和半干旱区地区,降水上升会导致GPP增加(p0.05);在内蒙古大兴安岭和黑龙江大部地区,年降水量上升会导致GPP明显下降(p0.001);在吉林中东部、辽宁中东部、西藏大部、四川西部、安徽、江苏、浙江、福建、广东、云南北部、广西东部、陕西南部、湖北西部和河南南部等地区,降水上升也会导致GPP下降(p().05)。温度对GPP影响的空间格局与降水相反,在西藏的东南角、内蒙古东部、甘肃东部、新疆天山和阿尔泰山地区、山西北部、河北、陕西北部和山东北部地区,GPP与温度负相关(p0.1);我国的大部分地区GPP与温度正相关,其中四川中西部、华中、华南和东南地区的GPP与年平均气温的相关系数达到p0.1的显著水平,青海和四川的交界处GPP与温度的相关系数达到p0.001的显著水平。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q948

【参考文献】