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《兰州大学》 2012年
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中国北方草原物候、生产力和土壤碳储量对气候变化的响应

赵文龙  
【摘要】:草原是由耐寒的旱生多年生草本植物为主组成的植物群落,草原生态系统是全球范围内分布最广的生态系统之一。中国草原分布较广,约占国土面积的25%,主要以分布在北方干旱/半干旱气候区的温性草甸(Temperate Meadow)、温性草原(Temperate Steppe)和温性荒漠草原(Temperate Desert Steppe),以及青藏高原气候区的高寒草甸(Alpine Meadow)、高寒草原(Alpine Steppe)和高寒荒漠草原(Alpine Desert Steppe)为主。本研究在利用遥感观测数据对中国北方草原物候特征进行提取和分析的同时,开发了基于ArcGIS-CENTURY模型的空间模拟系统,旨在对我国北方草原植被净初级生产力及土壤碳循环对气候变化的响应进行评估和分析。 中国北方草原中,温带地区草原(包括温性草原、温性草甸以及温性荒漠草原)地表潜在蒸散发总量大于高寒地区(包括高寒草原、高寒草甸以及高寒荒漠草原),使温带地区草原水分利用效率较低,其中温性荒漠草原最低(1.65g DMm-2cm-2)。青藏高原草原植被生产力普遍较温带地区高,其中高寒草甸地上生物量积累能力最强,最高达到了500g DM m-2yr-1。1982-2006年间,中国北方草原植被生长季开始日期提前0.21days yr-1,结束日期推后0.18days yr-1,草原植被生长季的持续时间平均延长0.39days yr-1;其中,高寒草原延时最长,约为0.73days yr-1。 对CENTURY模型进行空间化编译的同时,以10km为分辨率对模型运行所需要的数据及参数进行了空间化处理。根据2002-2006年间草原野外调查及文献数据对模型进行了有效性检验,地上生物量及土壤有机碳密度的模拟结果与观测值均有较好的拟合度(R2分别为0.83和0.56)。模拟结果显示,中国北方草原平均土壤有机碳密度约为4.6kg C m-2(0-20cm),其中高寒草甸最高,达到7.53kg C m"2,温性草甸和温性草原分别为5.31kg C m-2和3.59kg C m-2,而温性荒漠草原和高寒荒漠草原最低,分别仅为1.95kg C m-2和2.43kg C m-2。我国北方草原土壤(0-20cm)有机碳总储量为12.36Pg C(1Pg=1015g),其中70%储存于高山草原地区,高山草原地区土壤有机碳储量达到温带草原地区的2.29倍。 我们以过去近50年(1961-2009)的气象观测值为基准数据,在对比多个气候模型预测结果后(Canadian Climate Center和Geophysical Fluid Dynamics laboratory High Scenario气候模式预测到本世纪末地表温度将平均升高3℃to6℃),设定了50年间温度升高4℃的气候变化情景,模拟气候变暖对我国北方草原土壤有机碳的影响。结果显示,温度升高对我国北方草原土壤碳储量的影响存在较大的空间差异,相同的温度增幅引起高寒草甸和高寒草原土壤有机碳含量分别下降4.7%和2.6%,温性草甸和温性草原下降率为2.9%和2.3%,高寒荒漠和温性荒漠仅为1.7%和0.3%。该结果预示,如果未来气候变暖持续发生,高寒草甸土壤活性将显著增强,可能成为我国草原生态系统中最大的潜在碳释放源。 较高的C02浓度可以提高植被光合效率和水分利用效率,从而通过提升植被生产力来改善土壤碳输入能力,这使大气C02浓度升高可以在一定程度上抵消由温度升高引起的土壤碳流失。在近50年的气候变暖情景中,如果同时大气C02浓度累计上升到初始浓度的2倍(初始浓度为318ppm, IPCC),我国北方草原由于升温4℃引起的土壤碳流失量中将有约13%被抵消。从空间格局来看,这一影响在温性荒漠草原和高寒荒漠草原地区尤为明显,抵消率分别为45%和75%;温性草甸和温性草原地区分别为31%和19%;而在高寒草甸和高寒草原地区低效率仅为9%和14%。 总体看来,中国北方草原过去25年植被生长季有所延长,但不同地区延长幅度各异;高寒草甸土壤有机碳储量最高,但气温持续升高将导致其成为我国草原中最大的潜在碳源;大气CO2浓度升高虽然是气候变暖的主要动因,但在土壤碳扣押方面却有着积极作用。本研究限于陆地植被生态系统对气候变化的单方面响应,在未来的研究中,将进一步揭示其与大气系统、水资源系统以及人类社会系统间的相互作用及反馈机制,力求更为科学全面的评估全球变化对陆地生态系统带来的影响。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S812;P461.7

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朴世龙,方精云,郭庆华;1982—1999年我国植被净第一性生产力及其时空变化[J];北京大学学报(自然科学版);2001年04期
2 贺庆棠,A.Baumgartner;中国植物的可能生产力农业和林业的气候产量[J];北京林业大学学报;1986年02期
3 崔林丽,史军,唐娉,高志强;中国陆地净初级生产力的季节变化研究[J];地理科学进展;2005年03期
4 孙睿,朱启疆;中国陆地植被净第一性生产力及季节变化研究[J];地理学报;2000年01期
5 朴世龙,方精云;1982-1999年我国陆地植被活动对气候变化响应的季节差异[J];地理学报;2003年01期
6 陶波,李克让,邵雪梅,曹明奎;中国陆地净初级生产力时空特征模拟[J];地理学报;2003年03期
7 张福春;气候变化对中国木本植物物候的可能影响[J];地理学报;1995年05期
8 姜大膀,王会军,郎咸梅;SRES A2情景下中国气候未来变化的多模式集合预测结果[J];地球物理学报;2004年05期
9 张勇;许吟隆;董文杰;曹丽娟;;SRES B2情景下中国区域最高、最低气温及日较差变化分布特征初步分析[J];地球物理学报;2007年03期
10 陈国南;用迈阿密模型测算我国生物生产量的初步尝试[J];自然资源学报;1987年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑建飞;;丽水市2004年以来气象灾害分析[J];安徽农学通报;2007年16期
2 周剑能;;台州市2008年气候影响评价[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年15期
3 代海燕;那顺;李兴华;娜日苏;;内蒙古东北部森林可燃物条件分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年09期
4 洪霞;余卫东;;商丘市植被净第一性生产力对气候变化的响应[J];安徽农业科学;2007年14期
5 郑有飞;陈彬彬;赵国强;陈怀亮;吴荣军;;气候变化对植物春季物候影响分析及模拟——以河南郑州为例[J];安徽农业科学;2007年16期
6 郑建飞;;丽水市2006年气候特征及影响评价[J];安徽农业科学;2007年30期
7 郑有飞;牛鲁燕;;气候变暖对我国农业的影响及对策[J];安徽农业科学;2008年10期
8 焦彩霞;郑光辉;孙东敏;;陕西省植被净第一性生产力时空变化研究[J];安徽农业科学;2008年22期
9 曲岩;金巍;郝宏伟;吕一杰;;近57年营口市农耕期界限温度变化特征分析[J];安徽农业科学;2009年05期
10 王彬;江洪;宋晓东;余树全;陈健;;利用遥感监测浙江省酸雨对植被的影响[J];安徽农业科学;2009年23期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贺映娜;高翔;马新萍;;米仓山植被覆盖及其生长季变化研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2011年
2 冯庆合;付桂萍;吴世安;康红飙;;信阳的气候变化及其影响[A];经济策论(下)[C];2011年
3 宁平;千怀遂;马丽娜;;中国银杏的温度适宜性及其变化趋势[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(上册)[C];2011年
4 张雪艳;徐新良;;1982-2003年蒙古高原NDVI对气候变化的响应研究[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(下册)[C];2011年
5 陈潇潇;彭华青;;气候变暖背景下无锡地区降水的变化[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
6 汪婷;;昆山市50年最高气温变化特征[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
7 荣裕良;马琳;;气候变暖对松江区高温和低温日数的影响分析[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
8 吴昊旻;王红雷;杨爱琴;;气温对长三角地区季节变化的影响分析[A];第八届长三角气象科技发展论坛论文集[C];2011年
9 包刚;包玉海;阿拉腾图雅;郭利彪;;用MODIS数据和CASA模型估算近五年内蒙古植被净初级生产力[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
10 沈蔚;彭光雄;;湖南省生态资产遥感测量与GDP空间分布研究[A];全国国土资源与环境遥感应用技术研讨会论文集[C];2009年
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1 王润元;中国西北主要农作物对气候变化的响应[D];兰州大学;2010年
2 张科;西部地区纹层湖泊高分辨率孢粉记录的晚全新世环境变化[D];兰州大学;2010年
3 赖力;中国土地利用的碳排放效应研究[D];南京大学;2010年
4 曾和平;金沙江支流龙川江流域河流输沙特征及其对气候和地表覆被变化的响应[D];昆明理工大学;2009年
5 石军南;亚热带森林植被生物量与碳贮量特征[D];中南林业科技大学;2010年
6 李世玉;中国茶园生态系统碳平衡研究[D];浙江大学;2010年
7 仕玉治;气候变化及人类活动对流域水资源的影响及实例研究[D];大连理工大学;2011年
8 黄婧;环南极企鹅海豹的有机生态地球化学研究[D];中国科学技术大学;2011年
9 殷杰;中国沿海台风风暴潮灾害风险评估研究[D];华东师范大学;2011年
10 杨同辉;宁波市新农村GIS开发与应用研究[D];华东师范大学;2011年
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1 魏合义;三峡库区森林生态承载力的区域分异研究[D];华中农业大学;2010年
2 冯慧慧;基于作物模型和GIS的县域水稻产量动态预测技术研究[D];安徽农业大学;2010年
3 米晓飞;HJ-1卫星NPP反演及其空间展布研究[D];河南理工大学;2010年
4 李志军;宁夏气候变化及其对植被覆盖的影响[D];兰州大学;2010年
5 卞韬;石家庄地区气候变化特征的研究[D];兰州大学;2010年
6 刘淑兰;浙江省自然物候与气候变化关系研究[D];新疆农业大学;2010年
7 苏清荷;天山北坡主要草地类型生产力与气候相关性的研究[D];新疆农业大学;2010年
8 葛明;不同炭质多孔材料对二氧化碳的吸附性能比较[D];华东理工大学;2011年
9 李计英;福建省生态资产遥感估算及其价值评价[D];福建师范大学;2010年
10 黄方;湖南主要森林生态系统碳汇功能经济价值及其生态对策研究[D];中南林业科技大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朴世龙,方精云,郭庆华;1982—1999年我国植被净第一性生产力及其时空变化[J];北京大学学报(自然科学版);2001年04期
2 牛建明;气候变化对内蒙古草原分布和生产力影响的预测研究[J];草地学报;2001年04期
3 陈效逑;;华北地区春夏季的物候季节节奏研究[J];地理科学;1990年01期
4 龚高法,简慰民;我国植物物候期的地理分布[J];地理学报;1983年01期
5 孙睿,朱启疆;中国陆地植被净第一性生产力及季节变化研究[J];地理学报;2000年01期
6 李银鹏,季劲钧;全球陆地生态系统与大气之间碳交换的模拟研究[J];地理学报;2001年04期
7 陶波,李克让,邵雪梅,曹明奎;中国陆地净初级生产力时空特征模拟[J];地理学报;2003年03期
8 张厚瑄,张翼;中国活动积温对气候变暖的响应[J];地理学报;1994年01期
9 张福春;气候变化对中国木本植物物候的可能影响[J];地理学报;1995年05期
10 张福春;北京春季的树木物候与气象因子的统计学分析[J];地理研究;1983年02期
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1 任国玉;;全球气候变化研究现状与方向[A];大气科学发展战略——中国气象学会第25次全国会员代表大会暨学术年会论文集[C];2002年
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1 李贵才;基于MODIS数据和光能利用率模型的中国陆地净初级生产力估算研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
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1 王秋兵;韩春兰;;古红土在中国土壤系统分类中的分类地位探讨[J];沈阳农业大学学报;2008年01期
2 白万全;;中德合作宁夏项目进展顺利——中国北方荒漠化综合治理模式[J];中国林业;2009年17期
3 韩忠辉;郑军;;我国北方地区沙尘天气的起因及预防[J];林业勘查设计;2010年04期
4 杨定;杨集昆;;中国北方大蚊科四新种(Diptera:Nematocera)[J];北京农业大学学报;1995年03期
5 ;紧急会议通知[J];畜牧兽医科技信息;2004年07期
6 张万红;唐明;;中国北方VA菌根真菌资源[J];西北林学院学报;2006年02期
7 张继权;张会;佟志军;宋中山;吴晓天;;中国北方草原火灾灾情评价及等级划分[J];草业学报;2007年06期
8 ;《北方园艺》征订启事[J];北方园艺;2011年04期
9 于玲;;中国北方小麦干热风[J];中国农业气象;1988年01期
10 曹金梅;;大型食用菌交易市场在河北平泉开业[J];农业知识;2002年03期
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1 曹娜;赵建成;汪琛颖;;中国北方真藓科植物分类学研究[A];中国植物学会七十五周年年会论文摘要汇编(1933-2008)[C];2008年
2 邓振镛;张强;倾继祖;徐金芳;黄蕾诺;张树誉;;气候暖干化对中国北方干热风的影响[A];第26届中国气象学会年会气候变化分会场论文集[C];2009年
3 张保海;韩雅玲;张效林;;白细胞介素8基因-251A/T多态与中国北方汉族人群冠心病关联研究[A];中华医学会第11次心血管病学术会议论文摘要集[C];2009年
4 詹子庆;;中国北方“草原之路”的推想——谨以此短文庆贺孟世凯教授七十华诞[A];史海侦迹——庆祝孟世凯先生七十岁文集[C];2005年
5 王涛;;近50年来中国北方典型地区沙漠化的发展与逆转态势[A];中国首届沙产业高峰论坛文集[C];2008年
6 刘冰;赵鑫;胡兰;陈松;;中国北方汉族人群9个STR基因座的复合扩增研究[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展(下册)[C];1999年
7 韩雅玲;席素雅;张效林;闫承慧;杨勇;康健;;连接蛋白37基因单核苷酸多态性与中国北方汉族人群冠心病发病的相关性研究[A];中华医学会心血管病学分会第十次全国心血管病学术会议汇编[C];2008年
8 丁仲礼;杨石岭;孙继敏;;2.6Ma前后中国北方大气环流格局的重组:黄土-红粘土序列的粒度证据[A];寸丹集——庆贺刘光鼎院士工作50周年学术论文集[C];1998年
9 肖洪浪;;黄河流域的风沙问题与中国北方生态建设[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
10 刘金合;;前言[A];第二届中国北方焊接学术会议论文集[C];2001年
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1 张鸣岐通讯员 杨慧贤;通道“贯通”[N];天津日报;2008年
2 记者 李莉通讯员 崔苗;协会搭台 企业唱戏 产销双赢[N];河北经济日报;2007年
3 记者 刘新航、孙占稳;2006中国北方旅游交易会成果丰硕[N];河北日报;2006年
4 ;绿色昌邑“三步曲”[N];农民日报;2007年
5 记者  张鸣岐;培养大批创新型人才 为天津发展提供保障[N];天津日报;2006年
6 陈东;党政领导赴外地招商引资代表团在京签约[N];武威日报;2007年
7 本报记者 姜三童;让微笑和友好伴随北交会[N];延边日报;2008年
8 本报记者 刘云珠;环境整治是小投入大产出[N];延边日报;2008年
9 冯维国 曲磊 李泉;7万代表参加中国北方旅交会[N];中国旅游报;2009年
10 刘志明 记者 樊金钢;哈尔滨加入中国北方科技网络联盟[N];黑龙江日报;2005年
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1 赵文龙;中国北方草原物候、生产力和土壤碳储量对气候变化的响应[D];兰州大学;2012年
2 李新坡;中国北方地区冲积扇地貌发育特征与影响因素分析[D];北京大学;2007年
3 曾维加;道教的社会传播研究——以公元六世纪前巴蜀及中国北方为中心[D];四川大学;2004年
4 谈嫣蓉;青藏高原东北缘高寒草甸土壤酶活性及土壤养分的研究[D];兰州大学;2012年
5 张爽;公元前3-公元6世纪亚欧大陆丝绸贸易[D];东北师范大学;2009年
6 陈懂懂;青藏高原东北缘高寒草甸土壤养分、微生物量碳氮及氮矿化潜力的研究[D];兰州大学;2010年
7 张钛仁;中国北方沙尘暴灾害形成机理与荒漠化防治研究[D];兰州大学;2008年
8 史小明;开垦、黄帚橐吾蔓延和禁牧对高寒草甸土壤碳氮过程的影响[D];兰州大学;2011年
9 李东;基于CENTURY模型的高寒草甸土壤有机碳动态模拟研究[D];南京农业大学;2011年
10 徐英;中国北方游牧民族造型艺术研究[D];中央民族大学;2006年
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1 王利利;苏尼特马烙印研究[D];内蒙古农业大学;2011年
2 孙明洲;用结构学方法对中国北方鸢尾属植物的分类学研究[D];东北师范大学;2004年
3 刘友洪;中国北方国际航运中心选址研究[D];大连海事大学;2003年
4 刘燕;中国北方人2型糖尿病易感基因的研究[D];内蒙古师范大学;2004年
5 范晓梅;长江源区植被覆盖变化对高寒草甸蒸散的影响及作物系数的确定[D];兰州大学;2011年
6 张桦;中国北方古代居民颅骨非测量性状研究[D];吉林大学;2006年
7 胡文祥;基于植物性状的青藏高原高寒草甸常见物种对施肥的响应[D];兰州大学;2011年
8 王刘杰;高寒草甸豆科植物固氮作用及其对群落的影响[D];兰州大学;2010年
9 王苗苗;三江源区高寒草甸草产量遥感监测及植物碳汇动态研究[D];兰州大学;2011年
10 徐志伟;青海省海北高寒草甸退化原因及对策探讨[D];西北农林科技大学;2011年
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