北半球主要生态类型植被水分利用效率的变化特征及影响因子分析

摘要

固有水分利用效率（Intrinsic Water Use Efficiency；IWUE）是评价植被对不同环境适应性的关键指标之一，为理解不同植被类型对全球变化的响应和适应机制提供一定的理论依据。本文运用位于欧洲和北美洲的20个FLUXNET站点的通量及气象数据，对典型植被类型（包括郁闭灌丛、落叶阔叶林、针叶林、混交林、湿地、草地、农田）的净生态系统碳交换量（Net Ecosystem Exchange；NEE）、潜热通量（Latent Heat；LE）及其与环境因子的关系进行了分析；在此基础上，研究了不同植被类型固有水分利用效率的季节、年际变化特征及与环境因子的关系。得到的主要结论如下：
　　（1）不同植被类型固定碳时期及固碳量不同：落叶阔叶林、混交林、湿地固碳时间主要在秋季，针叶林在夏季与秋季，草地主要在夏季。从固碳总量上，郁闭灌丛最大，为800-1200g m-2；其次为落叶阔叶林，为600g m-2；其余的多在200-400g m-2；而农田生态系统的固碳时期和固碳量与其所处地区的气候及耕作制度有关。
　　（2）不同植被类型潜热通量的大小与其所处地区的纬度和植被类型有关：不同植被类型潜热通量一般夏季最大，为300-700W m-2；其次为春季与秋季，为100-200W m-2；冬季最小，一般在10W m-2左右。年总量上：郁闭灌丛最大，为1300-1800W m-2，其余站点植被的年均潜热通量LE一般为500-800W m-2。
　　（3）不同植被类型IWUE的具有明显的季节变化特征：落叶阔叶林、混交林、针叶林的固有水分利用效率在春末或夏初达到最大，并在随后的一段时间内平稳波动；农作物的固有水分利用效率最大值出现的时间随作物种类、耕作制度等的差异而不同。在年际变化上，郁闭灌丛、农田多年IWUE呈下降趋势；落叶阔叶林、湿地多年IWUE呈上升趋势；草地、混交林多年IWUE总体趋势较为平缓。
　　（4）不同植被类型NEE、LE、IWUE与环境因子的关系：大多数植被NEE、LE、IWUE与太阳辐射、气温、土壤温度、水汽压亏缺呈极显著相关性（p<0.05），而降水量、土壤水分含量、风速、CO2浓度对不同植被类型NEE、LE、IWUE的影响存在较大差异，主要表现为低纬度、水热条件良好的植被类型受环境影响较小。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 选题依据与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 水分利用效率的影响因子

1.4 本研究拟解决的关键问题

1.5 研究内容与技术路线

第二章 研究区概况与研究方法

2.1 站点选取及简介

2.2 方法与数据处理

第三章 净生态系统碳交换量及其影响因子

3.1 不同生态类型NEE及环境因子变化特征

3.2 不同生态类型NEE的季节变化及年总量

3.3 不同生态类型NEE的影响因子

3.4 小结

第四章 潜热通量及其影响因子

4.1 不同生态类型LE季节变化

4.2 不同生态类型LE季节变化及年总量

4.3 不同生态类型LE的影响因子

4.4 小结

第五章 固有水分利用效率的时空尺度对比分析

5.1 不同生态类型IWUE季节变化及影响因子

5.2 不同生态类型IWUE年际变化及影响因子

5.3 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

在校期间研究成果

致谢