退化高寒草甸碳吸收和释放对气候变化的响应对比研究

Qinghai-Tibet Plateau is regarded as the sensitive area to global climate change. "Three-River Headwaters" Region, as a part of the Plateau, plays a important role in global climate change for its magnitude soil carbon storage. Temperature and precipitation are two key driver of terrestrial ecosystem and its changes in future may alter the carbon balance of terrestrial ecosystem. Whether the ecosystem acts as a carbon source or a carbon sink in future climate projection, is greatly dependent on the understand on the responses of carbon absorption and release to climate change. This program will carry out the observation on situ at the primary and degradation alpine meadow, and the spatial sampling to compare the regional difference of their responses. By comparison the sensitive coefficiency of carbon absorption and release to anlysis the ecosystem mechanism to keep carbon balance, which has great implication to understand the carbon cycles mechanism of alpine meadow, the improvment of key process of biogeochemical cycles model, to predict the potential carbon source and sink change of ecosystem in the future climate change, and will contribute to the development of terrestrial ecosystem ecology and global climate research.

青藏高原被称为全球气候变化的启动区和敏感区，地处青藏高原腹地的三江源区土壤是一巨大碳库，整个草地生态系统在区域碳收支平衡中占有重要地位。温度和降水是生态系统过程的关键驱动因子，未来气候变化很有可能改变陆地生态系统碳平衡。该地区陆地生态系统在未来气候变化情景下是碳源还是碳汇问题的回答，很大程度上取决于植被碳吸收和土壤碳释放对气候响应协同性的认识。以具有一定研究基础的青海省玉树县玛龙退化和未退化高寒草甸为研究区，以实地测定群落光合生产和土壤呼吸，分析植被光合生产和土壤呼吸对温度和水分变化的响应；以空间代替时间，测定不同区域植被碳固定和土壤碳释放对气候变化响应的协同性，分析其空间差异及形成因素，探讨高寒草甸生态系统碳平衡维持机制。该研究对于生态系统过程模型关键过程的改进、高寒草甸生态系统碳循环机理的认识、未来气候变化情景下碳源汇问题的解答具有重要科学意义，是对陆地生态系统与全球变化研究的发展。

【背景】地处青藏高原腹地的三江源区土壤是一巨大碳库，该地区陆地生态系统在未来气候变化情景下是碳源还是碳汇问题的回答，很大程度上取决于植被碳吸收和土壤碳释放对气候响应协同性的认识。【内容】在珍秦站和海北站依据可食牧草的盖度设置退化梯度，测定不同退化草地碳通量以获得群落光合和呼吸速率。基于国际冻原计划的模拟增温方法，2014年建立了野外实验平台，进行了为期3年的试验观测。发展了GLOPEM-CEVSA模型，进行了多方面应用研究；对MODIS植被生产力算法进行了改进。在此基础上应用4个生态系统过程模型及通量数据，对比分析当雄、海北及珍秦高寒草地碳收支对气候变化响应机制。【结果】（1）高寒草地退化程度对生态系统最大光合速率的影响较小，但增大了表观光量子效率和系统暗呼吸速率。高寒草地生态系统群落参考呼吸速率随退化程度呈现出先降低后增高趋势。而呼吸的温度敏感系数，随退化程度呈现出先升后降的趋势。（2）对比表明基于本模型应用GIMMS3g的GPP表现出了较高的估算精度，估算的三江源区植被生产力的年际变化的37%可能是人为因素的影响，该区生态系统支持功能的状况和趋势的分析结果，将于2017年2月5-8日参加在保加利亚举行的“生态系统及其服务空间化及评估——科学行动”学术会议上报告。（3）揭示了2000至2012年期间中国植被NPP变化趋势受辐射影响可能高于降水的影响，从而导致了其下降趋势。【意义】能够为区域尺度定量评估人类活动对草地碳收支的作用与机制提供生态学和方法论基础，提升对全球气候变化和人类活动作用下高寒草地生态系统生物地球化学循环过程和机制的认识。【成果】通过野外实验与观测，以及模型发展和应用，项目取得了丰硕的研究成果：总成果数达到了17项，共发表文章13篇，其中SCI文章6篇（3篇期刊影响因子大于3.0），EI文章2篇，CSCD文章4篇，1篇其他论文，取得专利授权1项，获得2项软件著作权，培养毕业硕士研究生1人，另有2人将于2017年分别获得硕、博士学位。