黄河源玛曲牧区草地退化对地表能量输送及碳通量特征的影响研究

玛曲草原位于黄河源区的中段，是黄河上游重要水源涵养区，黄河水量的主要补充地。近年来，玛曲境内433公里长的黄河沿岸已经有200多公里出现了严重草场退化和沙化现象，直接影响到玛曲草地生态系统的地表能量输送及其碳源（汇）作用。本项目采用涡动相关法多点同步观测，研究玛曲牧区草场利用和草地退化对地表能量收支和碳循环的影响。结合大气边界层特征观测与湍流结构分析，研究能量与物质输送的修正方法和理论。在对湍流资料和通量计算进行充分质量控制和质量保证的前提下，研究不同下垫面能量收支的季节变化，及相互间的差异；将涡动相关法观测修正后得到的净生态系统交换量(NEE)分解为总初级生产力（GPP）和生态系统呼吸量（Reco），研究环境因子对不同下垫面碳收支的影响。本项目的研究内容不仅对草场利用和草地退化的能量物质输送过程研究有理论意义，也对于合理利用草地资源，保护生态环境，为草场利用的决策提供科学依据。

在基金项目的资助下，围绕计划书中的研究内容，对黄河源牧区玛曲不同退化程度草地的能量与物质收支展开了系统研究。已展开或完成的主要研究内容如下：1、选择不同退化程度的草地，对不同深度土壤中的有机质、全氮、全磷、全钾含量及化学计量比进行了比较分析，对地上生物量、覆盖度、生物多样性进行比较分析，为不同下垫面的能量与物质收支差异的形成原因分析提供基础数据；2、建立了玛曲草原通量站规范的湍流资料处理质量控制与质量保证（QA/QC）流程，比较了三种NEE插值方案，在严格的QA/QC基础上，利用涡动相关法观测得到玛曲草原年累积碳储量约为230 gC m-2 a-1，年蒸发量约为570 mm a-1，与年降水量相当；并研究了环境因了对碳收支的影响；3、选取高寒湿地、草甸、退化草场三种不同类型下垫面，分析了相同天气/气候条件下，不同退化程度草场地表能量与物质收支的差异。结果表明，由于下垫面水热特征差异造成地表辐射收支差异，进而影响到地表能量分配，同时由于光合作用和土壤呼吸强度不同，典型草原的碳汇能力最强；4、对天气系统过境前后的边界层结构进行分析，指出睛天条件下，玛曲草原边界层高度在1300 m，不同的下垫面水热条件和天气系统对边界层发展和地表能量分配有着显著影响。. 在本项目的支持下，对青藏高原东北部草原地表能量物质收支研究得以系统展开，迄今共有9篇研究论文发表、其中1篇SCI，培养博士研究生1名、硕士研究生3名。本项目资助的部分研究仍在持续进行中，为系统研究青藏高原东北部草原生态系统能水循环过程及其对全球变化的影响与响应奠定了坚实的基础