陸地生態(tài)系統(tǒng)溶解性有機(jī)碳的時空分布格局與通量估算——基于中國三大河流進(jìn)行分析.pdf

1、本論文以陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)為主題，針對陸地不同生態(tài)系統(tǒng)中溶解性有機(jī)碳(DOC)從陸源到水生系統(tǒng)的定量輸出這一科學(xué)問題展開。DOC的橫向運(yùn)輸在連接陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中起著重要作用。忽視這部分碳的橫向流動會導(dǎo)致陸地生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)碳的低估。因此，整合陸地生態(tài)系統(tǒng)DOC濃度和通量數(shù)據(jù)進(jìn)入碳循環(huán)模型中是十分有必要的，尤其是對于直接連接陸地和海洋碳循環(huán)模型的發(fā)展。然而，要完成此目標(biāo)就需要更加精確的信息去掌握和預(yù)測DOC的動態(tài)變化過程。本

2、論文通過全球陸地不同生態(tài)系統(tǒng)土壤溶液DOC以及中國三大河流DOC數(shù)據(jù)的搜集建庫并分析其與環(huán)境因子，土壤狀況及植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)各因子間的關(guān)系，歸納總結(jié)了陸地不同生態(tài)系統(tǒng)以及中國三大河流DOC循環(huán)的研究現(xiàn)狀及不足，并提出其研究的技術(shù)路線，用于量化全球陸地不同生態(tài)系統(tǒng)以及中國三大河流DOC輸出通量。具體地，分析并估算了全球陸地不同生態(tài)系統(tǒng)及中國三大河流DOC濃度的分布及輸出通量，確定了其DOC的來源及驅(qū)動因子等一系列工作，詳細(xì)闡明了

3、DOC在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中發(fā)揮的重要作用。本研究為全球陸地不同生態(tài)系統(tǒng)DOC從陸源進(jìn)入水生系統(tǒng)的碳通量估算提供一定的數(shù)據(jù)支撐和為基于生態(tài)過程的陸地與海洋碳模型的對接提供數(shù)據(jù)支撐與驗(yàn)證。其主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　　(1)全球陸地不同生態(tài)系統(tǒng)土壤溶液DOC濃度與各因子相關(guān)性及其通量輸出估算。基于全球陸地不同生態(tài)系統(tǒng)土壤溶液DOC實(shí)測站點(diǎn)的搜集建庫基礎(chǔ)上，闡述了陸地不同生態(tài)系統(tǒng)土壤溶液DOC濃度的垂直分布以及與土壤狀況，環(huán)境因子間的相

4、關(guān)性分析，明確了森林系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)中DOC通量輸出的主要影響因子。其次，在全球陸地不同生態(tài)系統(tǒng)土壤溶液DOC數(shù)據(jù)庫建立基礎(chǔ)上，通過土壤溶液DOC輸出通量與環(huán)境因子以及土壤狀況等因子間的關(guān)系，建立了經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型，從而對全球森林生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng)中土壤溶液DOC輸出通量進(jìn)行了估算，分別是北方森林DOC通量輸出約為18.4 Tg·yr-1;溫帶森林DOC通量輸出估算約為15.5 Tg·yr-1;熱帶森林DOC通量輸出估算約為30.4

5、Tg·yr-1;濕地中DOC通量輸出估算約為21.1 Tg·yr-1。
　　(2)黃河流域溶DOC通量輸出及其濃度的空間分布特性。黃河流域處于干旱半干旱的氣候區(qū)，區(qū)域內(nèi)溫度和降雨量成為影響河流DOC濃度變化的重要因子。由于受到流域內(nèi)氣候環(huán)境的影響導(dǎo)致氣溫高，蒸發(fā)量大，降雨少，DOC通量輸出減少。研究結(jié)果表明黃河流域DOC的年均入海通量為0.06 Tgyr-1，流域內(nèi)年均DOC濃度是2.70±0.38 mg L-1，且DOC濃度表現(xiàn)

6、出明顯的季節(jié)動態(tài)變化。
　　(3)長江流域DOC通量輸出及其與相關(guān)因子的關(guān)系。長江流域DOC的年均入海通量是1.85 Tgyr-1，流域內(nèi)年均DOC濃度是2.24±0.53 mg L-1且有明顯的季節(jié)動態(tài)變化。研究結(jié)果表明區(qū)域內(nèi)植被NPP與DOC濃度呈顯著正相關(guān)關(guān)系。由于長江流域處于溫帶和亞熱帶氣候區(qū)，溫度的適宜和雨量的充沛，導(dǎo)致植被NPP較高，所以區(qū)域內(nèi)植被NPP是引起河流DOC濃度變化的重要因素之一。
　　(4)珠江流域

7、DOC的通量輸出及其影響因子的確定。珠江流域處于溫帶和亞熱帶氣候區(qū)，溫度和降雨不再是限制DOC通量的限制性因子，結(jié)果表明區(qū)域內(nèi)植被NPP與河流DOC濃度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，說明珠江流域區(qū)域內(nèi)NPP是引起河流DOC濃度變化的重要因素?？傮w地，珠江流域DOC年均入海通量是0.82 Tgyr-1，流域內(nèi)年均DOC濃度是1.51±0.09 mg L-1。
　　(5)中國三大流域溶解性有機(jī)碳的對比性分析。三大河流中DOC的總體入海通量估算約為

8、2.73 Tgyr-1。研究結(jié)果表明在三大河流中DOC通量與徑流量之間均呈顯著性正相關(guān)關(guān)系，而DOC濃度與區(qū)域內(nèi)植被NPP呈現(xiàn)較強(qiáng)的相關(guān)性（黃河除外）。在三大流域中，長江流域DOC年均通量最高，其次是珠江流域，最低是黃河流域。相應(yīng)的三大流域中DOC濃度為:黃河流域DOC濃度最高，其次是長江流域，珠江流域最低。由于中國三大流域位于不同的氣候帶，因此三大流域中的DOC濃度和通量具有顯著性差異。其中，黃河流域DOC通量要明顯低于長江和珠江流域