黄河源区玛曲高寒草地生态系统CO2收支观测与模拟研究

Maqu grassland is situated in the middle piece of the source region of Yellow River, eastern Qinghai-Tibet Plateau, and plays important roles in maintaining water resource and ecological security of Yellow River. In the past few years, however, climate change and human activities made the productivity of the grassland reduced and ecological function weakened, which had direct impact on carbon capture and emission of the grassland. Thus, based on the eddy covariance measurements and simulation of Community Land Model(CLM4), our project aims: (1) to assess diurnal, seasonal and inter-annual variations in net ecosystem CO2 exchange(NEE), gross primary productivity(GPP) and ecosystem respiration(Reco), (2) to identify the response of NEE, GPP and Reo to the change of environmental conditions such as photosynthetically active radiation(PAR), leaf area index(LAI), soil temperature and moisture, (3) to identify the effect of the seasonal distribution and total amount of precipitation and inter-annual variation of temperature on GPP and Reco, (4) to simulate the response of carbon dioxide exchange to precipitation increasing(decreasing) and atmosphere temperature rising. With those researches and analyses, the project try to improve the understanding of the roles of alpine grassland ecosystem in terrestrial ecosystem carbon cycle and the response of alpine grassland ecosystem to climate change. In addition, the researches would be favorable for the alpine grassland ecosystem protecting and the local economic sustainable development.

玛曲草原位于黄河源区的中段，青藏高原的东端，是黄河上游重要的水源涵养区，玛曲草原在维护黄河流域水资源和生态安全方面具有不可替代的作用。近年来，气候变化和人为因素使得玛曲草原的生产性能和生态功能大幅下降，直接影响到了草地生态系统的碳源汇功能。本项目拟利用涡动相关法结合数值模拟方法研究玛曲高寒草地生态系统净交换量（NEE）、总初级生产力（GPP）和生态系统呼吸（Reco）的日变化、季节变化和年际变化特征；揭示光合有效辐射（PAR）、叶面积指数（LAI）、土壤温度和湿度等环境因子对NEE、GPP和Reco影响的作用机理；研究降水量的季节分布和年际变化及温度的年际变化特征对GPP和Reco的影响；模拟研究CO2收支特征对水、热变化的响应。研究结果不仅有助于理解高寒草地生态系统在陆地生态系统碳循环中的作用及其对气候变化的响应，同时可以为高寒草地生态系统的保护和当地经济的可持续发展提供重要的参考。

玛曲草原位于黄河源区的中段，青藏高原的东端，是黄河上游重要的水源涵养区，玛曲草原在维护黄河流域水资源和生态安全方面具有不可替代的作用。近年来，气候变化和人为因素使得玛曲草原的生产性能和生态功能大幅下降，直接影响到了草地生态系统的碳源汇功能。本项目研究玛曲高寒草地生态系统净交换量（NEE）、总初级生产力（GPP）和生态系统呼吸（Reco）的日变化、季节变化和年际变化特征；揭示光合有效辐射（PAR）、土壤温度和湿度等环境因子对NEE、GPP 和Reco 影响的作用机理；高寒草地生态系统CO2通量的数值模拟。结果表明：与其它草地生态系统相比，玛曲高寒草地生态系统表现为中等程度的碳汇，2010年和2011年NEE年累积量分别为-190和-250gC/m2；气温和饱和水汽压差是影响GPP变化的主要因子；土壤温度和土壤含水量是影响Reco的主要因子，高土壤含水量对土壤呼吸是一个不利因素；年降水量是影响NEE年际变化的控制因子；CLM4可以较为准确的模拟CO2通量的日变化特征，但总体对CO2通量有一定的低估。本项目的研究结果不仅有助于理解高寒草地生态系统在陆地生态系统碳循环中的作用及其对气候变化的响应，同时可以为高寒草地生态系统的保护和当地经济的可持续发展提供重要的参考。