青海湖高寒湿地生态系统CO2、水汽和热通量耦合及通量组分研究

Taking the alpine wetland ecosystem of Qinghai Lake as the research object, the Ministry of Education Key Laboratory of the Qinghai-Tibet Plateau Environment and Resources as a platform, this project studies the dynamic coupling of the alpine wetland system CO2, water vapor and heat fulxes and partitioning of their components by means of the eddy correlation technique and stable isotope one, and adopting the methods of the field positioning experiment and laboratory analysis. It aims to figure out the characteristics of the alpine wetland soil-plant-atmosphere continuum carbon flux in the Qinghai Lake,make clear the changing laws of the alpine wetland ecosystem CO2, water vapor and heat fluxes, clarify the intrinsic response of the alpine wetland ecosystem CO2 and water vapor fluxes to changing environmental conditions, and reveal the driving mechanism of coupling variations of the alpine wetland ecosystem CO2, water vapor and heat fluxes. Those results will provide the theoretical basis for the alpine wetland ecosystem carbon, water and heat cycles in the Qing-Tibet Plateau.

以青海湖高寒湿地生态系统为研究对象，以青藏高原环境与资源教育部重点实验室为平台，以涡度相关技术和稳定同位素技术为手段，采用野外定位试验和室内分析相结合的方法，研究青海湖高寒湿地生态系统CO2、水汽和热通量的动态耦合及通量组分区分，弄清青海湖高寒湿地土壤-植被-大气碳通量特征，明确青海湖高寒湿地生态系统CO2、水汽和热通量的变化规律，阐明青海湖高寒湿地生态系统CO2和水汽通量对环境条件变化的内在响应机制，揭示青海湖高寒湿地生态系统CO2、水汽和热通量耦合变化的驱动机制，为青藏高原高寒湿地生态系统碳水热循环研究提供理论依据。

陆地生态系统碳循环和水循环的耦合关系是全面认识陆地生态系统碳循环和水循环特征与过程的关键。青海湖作为世界著名的高寒湿地，属于全球变化的敏感地区和生态系统典型脆弱地区。本项目以青海湖高寒沼泽和2种高寒嵩草湿草甸湿地生态系统为研究对象，借助涡度相关技术、稳定同位素技术和数学模型等手段，采用野外定位试验和定点观测相结合的方法，对青海湖高寒湿地生态系统CO2、水汽和热通量耦合规律及通量组分开展了研究，掌握了青海湖高寒沼泽和2种嵩草湿草甸湿地生态系统的CO2、水汽和热通量特征及其影响因素，明确了它们的碳源/汇强度、蒸散耗水强度及其主要驱动因子，拆分了该高寒湿地生态系统生长季生态系统CO2和水汽通量的组分，确定了各自组分的相对贡献及其变化特点，掌握了青海湖高寒湿地生态系统的碳通量特征和水热平衡规律；揭示了青海湖高寒湿地生态系统CO2、水汽和热通量耦合规律。结果表明，在研究时段内高寒沼泽和小嵩草湿草甸湿地生态系统表现为碳汇；藏嵩草湿草甸则为碳释放。高寒沼泽和小嵩草湿草甸全年累积蒸散量低于降水量，水分有盈余，但藏嵩草湿草甸全年蒸散量高于降水量，特别是植物生长季，易导致水分的过多消耗。高寒沼泽和藏嵩草湿草甸湿地生态系统全年能量分配以潜热为主，小嵩草湿草甸则以感热为主。高寒沼泽和2种嵩草湿草甸湿地生态系统呼吸均以异养呼吸为主；湿草甸湿地生态系统蒸散组分均以土壤蒸发为主。沼泽湿地生态系统净生态系统生产力和总生态系统生产力的月水分利用效率与月均波文比分别符合对数和幂函数耦合关系。在主要生长阶段，嵩草湿草甸湿地生态系统总初级生产力月水分利用效率随月均湍流热通量增大呈线性增大。在年际尺度，藏嵩草湿草甸湿地生态系统总初级生产力的水分利用效率与月均净辐射呈指数耦合关系，与月均湍流热通量呈线性耦合关系，与月均波文比呈对数耦合关系。本项目研究成果可为探寻高寒湿地生态系统演化规律和保护策略提供基础数据和理论参考。