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水位变化对黄河三角洲湿地生态系统CO2交换影响的模拟研究
陈雅文
Subtype硕士
Thesis Advisor韩广轩
2021-05-15
Degree Grantor中国科学院大学
Place of Conferral中国科学院烟台海岸带研究所
Degree Name工学硕士
Degree Discipline环境科学
Keyword盐沼湿地 水位变化 生态系统CO2交换 DNDC模型 情境模拟
Abstract盐沼湿地作为陆地与海洋之间的过渡带,其独特的水热环境使其成为主要的 蓝碳生态系统之一,水位则是影响盐沼湿地生态系统蓝色碳汇功能的重要因素。 气候变化引起的海平面上升以及极端气候事件的频发,可能引起盐沼湿地水位变 化,进而影响生态系统碳汇过程。然而,盐沼湿地碳交换过程对水位变化的响应 机制及模拟研究相对匮乏。为了评估模拟水位变化对盐沼湿地净生态系统 CO2 交换(Net ecosystem CO2 exchange, NEE)特征的影响,本研究依托黄河三角洲 盐沼湿地野外水位控制试验(自然水位,地下 20 cm 水位、地表 10 cm 水位), 并利用 DNDC(denitrification-decomposition)模型模拟和预测水位变化对盐沼湿 地生态系统 CO2 交换的影响。通过研究海平面上升及极端气候带来的水位变化 对盐沼湿地生态系统碳交换过程的影响,一方面探究大气-植被-土壤界面 CO2过 程对水位变化的响应,另一方面为盐沼湿地碳储量的未来发展提供参考信息,有 利于进一步分析盐沼湿地对全球气候变化与人类干扰的响应机制,为盐沼湿地的 保护、管理及利用提供参考方向。主要结论如下: 在整个生长季(5-11 月)期间,水位变化对盐沼湿地的植被生长和组成结构 影响显著,进而影响生态系统的释放值(Ecosystem respiration, Reco)和 NEE 的 大小。地表淹水 10 cm 的处理促进了水生植物的生长,得到较高的生物量,会促 进 Reco的释放和 CO2的吸收;而地下 20 cm 水位则在一定程度抑制了植物生长, 对应的 Reco 和 NEE 值均处于较低水平。以生长季为观测区间,Reco的月动态呈 倒“V”型单峰变化,最大净释放值为 26.86 μmol·m-2·s-1;而 NEE 的月动态呈“U” 型的单峰变化,最大净吸收值为 670.63 kg·hm-2·d-1。 经过校准和验证的 DNDC 模型可以准确模拟水位变化对黄河三角洲湿地 NEE 的影响,NEE 模拟值的日动态与田间观测结果显著相关(R2>0.6)。通过 改变气候、土壤和田间管理等输入参数对 DNDC 模型进行灵敏度检验,结果表 现为生态系统碳交换过程对日均温、降雨和水位改变的响应最为显著。其中,水 位对 NEE 的影响主要作用于土壤呼吸(Soil respiration, Rs),侧面证实水位和温 度是改变盐沼湿地碳排放、合成和分解过程中方向与程度的主要影响因素。在未来 2021—2100 年气候情境下,不同水位高度下的盐沼湿地生态系统碳 组分变化随年份增长呈现不同的规律。NEE 在自然水位下表现为负值缓慢减少, 水位改变则会显著影响湿地 NEE,再随时间趋于平缓,表明在未来气候条件下, 盐沼湿地对稳定的水位变化可能有一定的适应性。土壤有机碳年变化量(Annual change in SOC content, dSOC)和 Reco在年际动态变化中呈现相反的规律,3 种水 位下的 dSOC 均呈波动下降的趋势,表明未来盐沼湿地碳储量的增长率随时间增 加可能会有所降低。但由于模拟结果对实测值的拟合还不够准确,模型的不确定 性依然广泛存在,因此未来的模拟研究还应关注 DNDC 中水文模块和植被演替 过程的完善。
MOST Discipline Catalogue工学 ; 工学::环境科学与工程(可授工学、理学、农学学位)
Pages92
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.yic.ac.cn/handle/133337/29347
Collection中科院烟台海岸带研究所知识产出
Recommended Citation
GB/T 7714
陈雅文. 水位变化对黄河三角洲湿地生态系统CO2交换影响的模拟研究[D]. 中国科学院烟台海岸带研究所. 中国科学院大学,2021.
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