中国温带草原退化草地气温与地温变化及其机理研究

发布时间：2018-06-22 02:26

  本文选题：温带草原区 + 草地退化　； 参考：《中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所)》2016年博士论文

【摘要】：全球变化与陆地生态系统相互关系的研究是当前全球变化研究的核心领域之一,陆地生态系统对气候变化的响应及其反馈一直是其焦点问题。作为地球上分布最为广泛的植被类型之一,草地植被在受气候影响的同时,又能对区域气候起到重要调节作用。探究草原区草地植被变化对区域气候的影响既能够完善植被与气候变化关系研究,又能够为缓解区域气候变化、草原区生态环境建设提供科学依据。本研究通过利用中国温带草原区植被及气象数据,开展了草原区植被与气候相关关系研究,并依托位于中国科学院东北地理与农业生态研究所长岭草地农牧实验站,主要从立地尺度分析了退化草地气温和地温变化特征及其机理。研究结果发现:过去几十年,我国温带草原区气温在明显升高,且最低气温升幅要快于最高气温,气温呈现不对称增温。温带草原区气温增加的同时,地温也在增加,地温的增速要明显快于气温的增速,形成另一种形式的不对称增温即土壤与大气的不对称增温。最近几十年,由于人类活动的影响,我国温带草原区草地植被发生严重退化。在温带草原区草地植被未发生变化区域,草地植被生长状况在总体变好,其中温带草甸植被覆盖增加最为明显。春季温度尤其最低温,是影响春季草原植被生长的关键因素。而夏季气温上升,对温带荒漠草原产生不利影响。草原区气温升高对植被存在不对称的影响,夏季最高温及最低温的升高将分别抑制和促进植被生长。此外,夏季降水能明显促进温带典型草原与温带荒漠草原植被生长。在温带草原区,由于不同草地植被类型覆盖及其变化所引起的地表增温幅度不同。温带草甸生长环境水分相对充足,高的土壤含水量及强的蒸发反馈能够有效减缓地表的增温;而温带荒漠草原植被绿度最小,通过植物叶片的冷却反馈相对较弱,从而导致荒漠草原区气温升高最为剧烈。草地植被生长的季节变化越明显,则对气温影响的季节差异越大。在生长最为旺盛的8月和9月,温带草原区草甸植被将会引起地表气温的降低。根据立地实验结果得出,松嫩草地退化将导致气温和地温的升高。在四种类型样地,气温和地温温度大小依次为:裸地重度退化草地轻度退化草地未退化草地。随着草地植被退化,平均气温升高,草地退化对白天的增温作用大于对夜晚增温作用,导致昼夜温差上升。草地退化导致气温升高的同时,还将引起地温的升高,且地温增温速度快于大气增温速度,随着草地植被盖度的下降,地气温差呈上升趋势, 土壤与大气的不对称增温‖将进一步加剧。此外,草地退化同样会对土壤白天最高温和夜间最低温产生不对称的影响,并使得土壤的昼夜温差增大。在生长季内,草地退化能够导致地表反照率升高,土壤含水量下降,进而影响地表能量平衡过程。随着草地植被的退化,地表反照率升高,地表净辐射减少,但土壤热通量增多。与未退化草地相比,裸地土壤热通量较高。随着草地植被的退化,表层土壤直接接收到的太阳辐射增多,地表传递给土壤的热量增多,从而使得退化草地土壤温度较高。草地植被退化以后,地表土壤含水量降低,净辐射以潜热形式传递的比例减小,而以感热形式传递的比例增多,从而使得大气温度升高。对于未退化草地,土壤含水量相对较高,由于土壤蒸发及植被蒸腾,地表通过蒸散以潜热形式损失更多的热量,从而进一步降低了未退化草地土壤温度。
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本文编号：2051135