中國北方典型草原水分利用效率對晝夜不對稱增溫的特異性響應(yīng).pdf

1、人類活動加劇導(dǎo)致的全球變暖將對陸地生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能有重大影響。全球變暖的晝夜增溫不對稱性在全球范圍內(nèi)普遍存在,因此全天增溫方式很難有效估計全球變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響。草原生態(tài)系統(tǒng)作為地球表面最重要的陸地生物區(qū)系之一,約占地球陸地面積的40％,其碳(C)儲量約占陸地生態(tài)系統(tǒng)C儲量的34%。草原生態(tài)系統(tǒng)C循環(huán)的變化將會對陸地生態(tài)系統(tǒng)C循環(huán)產(chǎn)生極其重要的影響。水分利用效率(WUE)已經(jīng)被確定為連接陸地生態(tài)系統(tǒng)C和水分循環(huán)的一個重要生態(tài)系統(tǒng)

2、特征。然而,目前人們對草原生態(tài)系統(tǒng)不同水平WUE如何響應(yīng)全球晝夜不對稱增溫現(xiàn)象的認知還有所不足。
　　本研究利用野外控制實驗方法,對晝夜不對稱增溫如何影響我國北方典型草原生態(tài)系統(tǒng)C和水分循環(huán)以及不同水平水分利用效率進行了研究。通過兩個生長季的實驗,取得了以下研究結(jié)論:
　　(1)我國北方典型草原生態(tài)系統(tǒng)水平C交換對白天和夜間增溫存在特異性響應(yīng)。白天增溫使生態(tài)系統(tǒng)總初級生產(chǎn)力(GEP)顯著降低了6.84%,而對生態(tài)系統(tǒng)呼吸(E

3、R)沒有顯著影響,從而使該生態(tài)系統(tǒng)由碳匯向碳源轉(zhuǎn)變;夜間增溫在降低GEP(6.96%)的同時,更多的降低了ER(10.44%),從而增加了該生態(tài)系統(tǒng)的固碳能力。對于生態(tài)系統(tǒng)氣體交換(NEE)、GEP和ER,白天和夜間增溫之間都不存在交互作用。由于土壤濕度的顯著年際變化,GEP和NEE對白天和夜間增溫的響應(yīng)在兩個生長季中存在差異。
　　(2)我國北方典型草原生態(tài)系統(tǒng)水分循環(huán)對白天和夜間增溫存在特異性響應(yīng)。白天增溫對生態(tài)系統(tǒng)蒸發(fā)散(E

4、T)沒有顯著影響;而夜間增溫使生態(tài)系統(tǒng)土壤蒸發(fā)(E)和生物群落蒸騰(Tc)都顯著降低(分別降低了5.62和7.22%),從而使ET降低了7.08%。對于ET、E和Tc,白天和夜間增溫之間都不存在交互作用。在我國北方典型草原生態(tài)系統(tǒng)中,Tc對ET的變化起主要作用。夜間增溫使ET降低,是由于引起了非生物和生物因子尤其是植物群落組成變化。
　　(3)我國北方典型草原不同水平水分利用效率(WUE)對白天和夜間增溫存在特異性響應(yīng)。在白天增溫

5、的主效應(yīng)下GEP的溫度敏感性高于ET的溫度敏感性,使得生態(tài)系統(tǒng)水平WUE降低了5.66%;夜間增溫在降低GEP的同時也顯著降低了ET,從而使生態(tài)系統(tǒng)水平WUE沒有顯著變化。對于生態(tài)系統(tǒng)水平 WUE,白天和夜間增溫不存在交互作用。植物群落WUE對白天和夜間增溫的響應(yīng)與生態(tài)系統(tǒng)WUE相同。不同物種的植物葉片WUE對白天和夜間增溫的響應(yīng)不同,而且與生態(tài)系統(tǒng)/植物群落WUE的響應(yīng)趨勢也不一致。用研究各個物種葉片WUE的方法來評估生態(tài)系統(tǒng)/植物群