全球生态系统呼吸空间变异的机制研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Longee
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全球气候变暖使得陆地生态系统碳循环成为生态学的研究热点,推动了陆地生态系统碳通量的研究。陆地生态系统呼吸(ER)是生态系统通过自身代谢过程释放CO2的强度,是CO2排放的最大通量,在全球碳收支中占有举足轻重的地位。年生态系统呼吸(AER)是一年内ER的累积量,揭示全球ER的空间变异有助于ER的准确评估,服务于减缓气候变化的区域碳管理。通过收集整理全球涡度协方差方法的观测结果,本研究获得全球635个生态系统的AER数值,就全球不同地区(亚澳、欧非、美洲)不同类型生态系统AER数值、空间变异规律及影响因素的差异进行分析,以揭示全球AER的空间变异及影响因素。结果表明:1)在亚澳地区,不同类型生态系统的AER没有呈现显著差异,但其地理格局呈现明显不同。随着纬度增加,森林和草地生态系统的AER均呈现显著下降趋势,而农田和湿地生态系统的AER没有呈现显著变化。经度增加仅导致农田AER显著增大,而海拔增加仅使得森林生态系统的AER显著降低。气候因素对不同类型生态系统AER空间变异的影响大致相似。年总降水量(MAP)增加使得各类生态系统的AER均呈增加趋势,而年均气温(MAT)增加也能引起除农田生态系统以外的其他生态系统类型AER的增大;年总光合有效辐射(PAR)和年均CO2浓度(ρc,yr)增加没有显著改变各类生态系统AER的大小。生物因素对各类生态系统AER空间变异的影响也大致相似,除湿地生态系统AER仅随LAI增加而增大外,其他三类生态系统AER均随LAI及MLAI增加而增大。气候和生物因素共同构成了亚澳地区AER空间变异的主导因素,但因生态系统类型不同而存在区别,MAP和LAI共同主导了森林及草地的AER空间变异;湿地生态系统AER仅受到MAP影响;而农田生态系统的AER主要受到ρc,yr及LAI的影响。2)在欧非地区,不同类型生态系统的AER没有呈现显著差异,且其地理格局大致相似。随着纬度增加,仅有湿地生态系统的AER呈现显著降低趋势,而经度和海拔改变没有显著影响各类生态系统AER的空间变化。气候因素对不同类型生态系统AER空间变异的影响则呈现明显差异。MAT增加仅显著促进了湿地生态系统AER,MAP增大则仅显著促进了草地生态系统AER的空间变化,随着PAR增加,湿地和农田生态系统的AER则分别呈现增加而降低趋势。生物因素对各类生态系统AER空间变异的影响则大致相似,除森林生态系统AER仅随LAI增加而增大外,其他三类生态系统AER均随LAI及MLAI增加而增大。气候和生物因素共同构成了欧非地区AER空间变异的主导因素,但因生态系统类型不同而存在区别,MAT和LAI共同主导了森林生态系统AER空间变异,草地生态系统AER的空间变异受到MAP、ρc,yr及LAI的共同作用,湿地生态系统AER仅受到MAT的影响,而农田生态系统AER主要受PAR及LAI的调控。3)在美洲地区,不同类型生态系统的AER没有呈现显著差异,但其地理格局呈现明显不同。随着纬度增加,森林、草地生态系统的AER显著降低,而森林、草地和湿地生态系统的AER随着经度增加而增大,海拔增加则仅导致草地和农田生态系统AER的增加。气候因素对AER空间变异的影响在生态系统类型之间存在区别。MAT增加使得森林、草地和农田生态系统的AER显著增大,而MAP增加仅导致森林和草地AER的增大,PAR增加则仅导致森林AER的显著增大,ρc,yr增加则使得农田和湿地AER显著增加。生物因素对AER空间变异的影响也因生态系统类型不同而存在差异,森林、草地和农田生态系统的AER随着LAI及MLAI的增加而增大,但湿地生态系统AER没有随LAI和MLAI的增加而呈现显著变化趋势。生物气候因素的共同作用也是影响AER空间变异的重要方面,且因生态系统类型不同而存在差异。MAT、MAP和LAI共同影响了森林及草地生态系统AER的空间变异,农田生态系统AER的空间变异则是ρc,yr及LAI共同作用的结果,但湿地生态系统AER的空间变异仅受LAI控制。4)全球生态系统AER的数值没有在区域之间呈现显著差异,但在地理格局上呈现明显不同。随着纬度和海拔增加,亚澳地区和美洲地区的AER均呈现显著的减小趋势,且美洲地区AER随着经度增加而增大,但欧非地区的AER没有随地理要素的增加而发生显著变化。气候因素和生物因素对三大区域AER的影响大致相似,随着MAT和MAP及LAI、MLAI增加,亚澳地区、欧非地区及美洲地区的AER均呈现显著增加趋势。生物气候因素的共同作用是导致各地区AER空间变异的主要原因,但涉及的生物气候因素存在差异,MAP和LAI共同控制了亚澳地区AER的空间变异,而MAT、MAP、ρc,yr及LAI是欧非地区生态系统AER的主要影响因素,美洲地区生态系统AER则受到MAT、MAP及LAI的协同作用。在各地区AER空间变异的影响下,全球AER数值为3070.83g C m-2yr-1,呈现明显的随着纬度和海拔增加而降低的格局规律,其地理格局是MAT、MAP、PAR及LAI共同作用的结果。
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