近几十年来新疆气候变化显著,“暖湿化”转型与“湿干转折”先后出现,势必对地区植被生产力、大气干旱状况以及二者间的响应关系产生影响。以植被总初级生产力(GPP)和大气水分亏缺(VPD)作为评价指标,分析了1982—2018年新疆地区植被GPP...近几十年来新疆气候变化显著,“暖湿化”转型与“湿干转折”先后出现,势必对地区植被生产力、大气干旱状况以及二者间的响应关系产生影响。以植被总初级生产力(GPP)和大气水分亏缺(VPD)作为评价指标,分析了1982—2018年新疆地区植被GPP、VPD的时空分布与演变规律,并揭示了大气水分胁迫对植被GPP的影响。结果表明:(1)新疆植被GPP整体具有北高南低的分布特征,年均值为256.6 g C·m^(-2)·a^(-1),呈显著上升趋势。GPP增加趋势占植被总面积的82.00%,其中增加显著区约占42.81%,多分布于南疆绿洲和北疆山前农业区;GPP下降趋势占比较小且分布零散。(2)新疆地区VPD具有“山区低、平原/盆地高”的鲜明格局,年均值为0.66 kPa,呈不显著波动上升趋势。全疆大部地区表现出VPD显著性上升,下降趋势零星出现在昆仑山脉高海拔山区。(3)新疆植被GPP对VPD的响应“正负共存”,并具有明显空间异质性。GPP与VPD的负相关占植被区总面积的54.52%,主要出现在山前草地地带;正相关则主要分布在塔里木盆地边缘和天山北坡及其东段,以栽培作物和灌木类型为主。VPD对GPP的影响在不同植被类型间差异鲜明,而在同一植被类型内正、负响应共存。分析认为,虽然大气水分胁迫尚未成为地区植被生产力变化的主导驱动力,但在新疆干旱化急剧增加背景下,仍需加强对GPP与VPD响应关系的跟踪。展开更多
森林生态系统是陆地生态系统的主体,量化森林生态系统总初级生产力(GrossPrimary Productivity,GPP)并分析其时空变化动态,有助于理解陆地碳动态发展及其对气候变化的响应机制,助力中国林业可持续发展。本研究采用敏感性分析法发现最大...森林生态系统是陆地生态系统的主体,量化森林生态系统总初级生产力(GrossPrimary Productivity,GPP)并分析其时空变化动态,有助于理解陆地碳动态发展及其对气候变化的响应机制,助力中国林业可持续发展。本研究采用敏感性分析法发现最大光能利用率--LUEmax是植被光合模型(VegetationPhotosynthesisMode;VPM)估算森林生态系统生产力的直接变量,敏感性高达100%。基于非线性最小二乘法,结合通量站点观测数据,优化VPM中最大光能利用率参数,并模拟了2000—2015年中国森林生态系统总初级生产力,进而分析了林区16年来GPP时空变化特征及其主要环境影响因子。结果表明:森林GPP年均值为1294.62 g C/m^(2)/year,以6.57 g C/m^(2)/year2(P<0.05)的速率显著上升,其环境因子光合有效辐射呈现增加趋势,而温度和降水量的年际变化不明显,森林GPP与光合有效辐射和温度呈显著正相关,与降水量呈负相关;在空间尺度上,在空间上超过80%区域的森林GPP年际变异由光合有效辐射和温度年际变异控制,光照和温度是我国森林生态系统GPP的主要影响因子。展开更多
植被总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)是陆地生态系统碳循环的关键环节,对维持全球碳平衡至关重要。基于Google Earth Engine平台,利用NASA LP DAAC发布的MOD17A2H产品,研究分析了塔里木河生态输水期间陆地生态系统生长季...植被总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)是陆地生态系统碳循环的关键环节,对维持全球碳平衡至关重要。基于Google Earth Engine平台,利用NASA LP DAAC发布的MOD17A2H产品,研究分析了塔里木河生态输水期间陆地生态系统生长季的GPP变化。结果表明:(1)生态输水后,塔里木河生态环境整体得到改善。输水前期,塔里木河生长季GPP平均为3675.51 g C·m^(-2)·季^(-1),输水中期,生长季GPP增加到4024.09 g C·m^(-2)·季^(-1),输水后期,该值跃升为4896.61 g C·m^(-2)·季^(-1)。2000—2020年塔里木河生长季GPP表现出明显的增加趋势,增长幅度约为每个生长季增加90.25 g C·m^(-2)。2010年后,上、中、下游日GPP增加幅度亦更明显,分别为每10 a增加2.54 g C·m^(-2)、2.17 g C·m^(-2)和1.74 g C·m^(-2)。(2)塔里木河陆地生态系统生长季(5—10月)的日GPP变化在不同区域存在明显差异。上游区日GPP变化总体上表现出先增加后减小的单峰趋势,下游区则以双峰变化趋势为主。(3)塔里木河生态输水工程有益于生长季GPP的变化,其中对6、8月的GPP变化影响更显著。展开更多
生态系统碳交换(NEE)是评估碳循环及平衡的重要指标,由生态系统总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(ER)共同决定。以往研究表明,N添加能显著促进草地生态系统植物的生长进而提高生态系统的生产力,但N添加如何影响生态系统碳交换的结论仍...生态系统碳交换(NEE)是评估碳循环及平衡的重要指标,由生态系统总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(ER)共同决定。以往研究表明,N添加能显著促进草地生态系统植物的生长进而提高生态系统的生产力,但N添加如何影响生态系统碳交换的结论仍不明确。同时,对于不同剂量的N添加对生态系统碳交换影响有何差异也不清楚。于2012和2013年在内蒙古草原开展N添加控制实验,设置中等剂量(10 g N m^(-2)a^(-1),N10)和高等剂量(40 g N m^(-2)a^(-1),N40)两个N添加处理,并采用生态系统原位观测箱系统监测不同N处理条件下的NEE动态。结果表明:2年中等剂量N添加处理(N10)下GPP较对照分别增加了15.6%和20%,而ER的变化不显著,该处理下NEE较对照显著降低了230%和337%(即固碳能力增强)。与中等剂量N添加处理结果不同,高等剂量N添加处理下GPP和ER均有不显著的降低趋势,同时,尽管该处理下NEE有升高的趋势(即固碳能力降低),但并不显著。土壤水分改善、土壤温度下降以及叶片N浓度增加可能是中等剂量氮添加促进该生态系统固碳能力的重要机制,而土壤酸化和物种组成改变可能是导致高等剂量N添加下生态系统固碳能力低于中等剂量的重要原因。研究结果表明,不同剂量N添加对生态系统生产力与呼吸的作用机制存在差异,导致生态系统固碳能力有着明显区别。展开更多
文摘近几十年来新疆气候变化显著,“暖湿化”转型与“湿干转折”先后出现,势必对地区植被生产力、大气干旱状况以及二者间的响应关系产生影响。以植被总初级生产力(GPP)和大气水分亏缺(VPD)作为评价指标,分析了1982—2018年新疆地区植被GPP、VPD的时空分布与演变规律,并揭示了大气水分胁迫对植被GPP的影响。结果表明:(1)新疆植被GPP整体具有北高南低的分布特征,年均值为256.6 g C·m^(-2)·a^(-1),呈显著上升趋势。GPP增加趋势占植被总面积的82.00%,其中增加显著区约占42.81%,多分布于南疆绿洲和北疆山前农业区;GPP下降趋势占比较小且分布零散。(2)新疆地区VPD具有“山区低、平原/盆地高”的鲜明格局,年均值为0.66 kPa,呈不显著波动上升趋势。全疆大部地区表现出VPD显著性上升,下降趋势零星出现在昆仑山脉高海拔山区。(3)新疆植被GPP对VPD的响应“正负共存”,并具有明显空间异质性。GPP与VPD的负相关占植被区总面积的54.52%,主要出现在山前草地地带;正相关则主要分布在塔里木盆地边缘和天山北坡及其东段,以栽培作物和灌木类型为主。VPD对GPP的影响在不同植被类型间差异鲜明,而在同一植被类型内正、负响应共存。分析认为,虽然大气水分胁迫尚未成为地区植被生产力变化的主导驱动力,但在新疆干旱化急剧增加背景下,仍需加强对GPP与VPD响应关系的跟踪。
文摘森林生态系统是陆地生态系统的主体,量化森林生态系统总初级生产力(GrossPrimary Productivity,GPP)并分析其时空变化动态,有助于理解陆地碳动态发展及其对气候变化的响应机制,助力中国林业可持续发展。本研究采用敏感性分析法发现最大光能利用率--LUEmax是植被光合模型(VegetationPhotosynthesisMode;VPM)估算森林生态系统生产力的直接变量,敏感性高达100%。基于非线性最小二乘法,结合通量站点观测数据,优化VPM中最大光能利用率参数,并模拟了2000—2015年中国森林生态系统总初级生产力,进而分析了林区16年来GPP时空变化特征及其主要环境影响因子。结果表明:森林GPP年均值为1294.62 g C/m^(2)/year,以6.57 g C/m^(2)/year2(P<0.05)的速率显著上升,其环境因子光合有效辐射呈现增加趋势,而温度和降水量的年际变化不明显,森林GPP与光合有效辐射和温度呈显著正相关,与降水量呈负相关;在空间尺度上,在空间上超过80%区域的森林GPP年际变异由光合有效辐射和温度年际变异控制,光照和温度是我国森林生态系统GPP的主要影响因子。
基金This study was co-supported by the National Key R&D Program of China[grant number 2017YFA0604302]the National Natural Science Foundation of China[grant numbers 41475099 and 41875137]the Chinese Academy of Sciences Key Research Program of Frontier Sciences[grant number QYZDY-SSW-DQC002].
文摘植被总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)是陆地生态系统碳循环的关键环节,对维持全球碳平衡至关重要。基于Google Earth Engine平台,利用NASA LP DAAC发布的MOD17A2H产品,研究分析了塔里木河生态输水期间陆地生态系统生长季的GPP变化。结果表明:(1)生态输水后,塔里木河生态环境整体得到改善。输水前期,塔里木河生长季GPP平均为3675.51 g C·m^(-2)·季^(-1),输水中期,生长季GPP增加到4024.09 g C·m^(-2)·季^(-1),输水后期,该值跃升为4896.61 g C·m^(-2)·季^(-1)。2000—2020年塔里木河生长季GPP表现出明显的增加趋势,增长幅度约为每个生长季增加90.25 g C·m^(-2)。2010年后,上、中、下游日GPP增加幅度亦更明显,分别为每10 a增加2.54 g C·m^(-2)、2.17 g C·m^(-2)和1.74 g C·m^(-2)。(2)塔里木河陆地生态系统生长季(5—10月)的日GPP变化在不同区域存在明显差异。上游区日GPP变化总体上表现出先增加后减小的单峰趋势,下游区则以双峰变化趋势为主。(3)塔里木河生态输水工程有益于生长季GPP的变化,其中对6、8月的GPP变化影响更显著。
文摘生态系统碳交换(NEE)是评估碳循环及平衡的重要指标,由生态系统总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(ER)共同决定。以往研究表明,N添加能显著促进草地生态系统植物的生长进而提高生态系统的生产力,但N添加如何影响生态系统碳交换的结论仍不明确。同时,对于不同剂量的N添加对生态系统碳交换影响有何差异也不清楚。于2012和2013年在内蒙古草原开展N添加控制实验,设置中等剂量(10 g N m^(-2)a^(-1),N10)和高等剂量(40 g N m^(-2)a^(-1),N40)两个N添加处理,并采用生态系统原位观测箱系统监测不同N处理条件下的NEE动态。结果表明:2年中等剂量N添加处理(N10)下GPP较对照分别增加了15.6%和20%,而ER的变化不显著,该处理下NEE较对照显著降低了230%和337%(即固碳能力增强)。与中等剂量N添加处理结果不同,高等剂量N添加处理下GPP和ER均有不显著的降低趋势,同时,尽管该处理下NEE有升高的趋势(即固碳能力降低),但并不显著。土壤水分改善、土壤温度下降以及叶片N浓度增加可能是中等剂量氮添加促进该生态系统固碳能力的重要机制,而土壤酸化和物种组成改变可能是导致高等剂量N添加下生态系统固碳能力低于中等剂量的重要原因。研究结果表明,不同剂量N添加对生态系统生产力与呼吸的作用机制存在差异,导致生态系统固碳能力有着明显区别。
