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

	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
学位类型	硕士
导师	韩广轩
	2021-05-15
学位授予单位	中国科学院大学
学位授予地点	中国科学院烟台海岸带研究所
学位名称	工学硕士
学位专业	环境科学
关键词	盐沼湿地水位变化生态系统CO2交换 DNDC模型情境模拟
摘要	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。
页数	92
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/29347
专题	中国科学院烟台海岸带研究所知识产出
推荐引用方式 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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硕士学位论文_陈雅文.pdf（4097KB）	学位论文		限制开放	CC BY-NC-SA	请求全文