论文部分内容阅读
森林生态系统是陆地生态系统的主要构成部分,其碳循环和水循环对地球各圈层都有着重要的影响。近几年来,森林生态系统的碳水关系研究已成为生态水文学的热点。但是,关于中国森林生态系统水碳耦合关系在全球变化中的响应机理和适应方式目前还不十分清楚。水分利用效率（Water Use Efficiency,WUE）的一般定义即净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）与实际蒸散发（Evaportranspiration,ET）的比值,能够用来表征和研究生态系统内的碳水循环间耦合关系。因此,开展在气候变化背景下中国森林生态系统WUE的研究,不仅可以为中国森林生态系统的水碳耦合关系提供新的信息,还能为未来成功实施森林管理提供策略。本研究采用LPJ全球植被动态模型,对中国森林生态系统1961-2013年NPP和ET进行了估算和验证。然后,基于LPJ模型的NPP和ET估算结果,分析了中国森林生态系统NPP、ET和WUE的时空变化特征。最后,文章探讨了气候变化对WUE的影响。主要结论如下:（1）LPJ模型能对中国森林生态系统NPP进行很好的模拟。中国森林生态系统1961-2013年的年均NPP值为459.38 gC·m-2·a-1,总体呈东南向西北减少的趋势。中国三大林区NPP年均值大小排序为:西南林区>东南林区>东北林区。1961-2013年中国森林生态系统NPP在时间上呈显著增加的趋势。（2）LPJ模型能对中国森林生态系统ET进行很好的模拟。中国森林生态系统1961-2013年的年均ET值为535.33 mm,总体也呈东南向西北减少的趋势。中国三大林区ET年均值大小排序为:东南林区>西南林区>东北林区。过去的近50年内（1961-2013年）,中国森林生态系统ET随时间呈轻微上升的变化趋势。（3）1961-2013年中国森林生态系统WUE年均值为0.88 gC·mm-1 m-2,WUE在空间分布上存在差异。中国三大林区WUE年均值大小排序为:东北林区>西南林区>东南林区。过去的近50年内（1961-2013年）,中国森林生态系统WUE随时间呈显著上升的变化趋势。（4）1961-2013年中国森林生态系统年降水呈东南沿海向西北内陆递减的空间分布特点;中国森林生态系统年均温度呈南向北递减的空间分布特点。过去的近50年内（1961-2013年）,中国森林生态系统气温呈逐渐升高的趋势,而中国森林生态系统降水随时间变化呈轻微的下降趋势。（5）中国森林生态系统64.96%区域气温与WUE呈正相关。但西南地区、华南地区的两广南部、华北地区的北部以及东北地区的西部,WUE与温度呈显著负相关。中国森林生态系统60.05%区域降水与WUE呈负相关。但在西南地区的南部、华南地区的广东广西南部、华北地区的北部以及东北地区的西部,WUE与降水呈显著正相关。（6）中国三大林区WUE对温度和降水均存在敏感性,但是对温度敏感性不强,而对降水存在较强的敏感性,随着降雨量相对变化的增加,NPP相对变化增加趋势较缓,ET相对变化增加趋势明显,WUE相对变化呈减小的趋势。WUE的相对变化与降雨量的相对变化主要呈负相关。