基于InTEC模型東北森林碳源-匯時(shí)空分布研究.pdf

1、森林生態(tài)系統(tǒng)作為一個(gè)巨大的碳庫(kù)，在陸地碳循環(huán)中扮演著重要的角色。森林生態(tài)系統(tǒng)光合作用與呼吸作用的微小變化都會(huì)對(duì)大氣中CO2濃度變化產(chǎn)生顯著影響。因此，森林生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯的定量研究至關(guān)重要，迫切需要我們建立和應(yīng)用可信度更高、適宜性更強(qiáng)、更簡(jiǎn)單的森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型，準(zhǔn)確地估測(cè)森林生態(tài)系統(tǒng)的碳分布情況。目前森林碳循環(huán)模型有20多種，包括IBIS、Biome-BGC、SiB3、BEPS、CASA、LPJ等，但是這些模型均沒有考慮人為活動(dòng)、

2、土地利用和林地覆蓋變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響，也沒有考慮到林齡對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)凈初級(jí)生產(chǎn)力的影響，模擬的森林生態(tài)系統(tǒng)碳動(dòng)態(tài)變化時(shí)間尺度較短，本研究采用適合模擬中長(zhǎng)期碳循環(huán)的InTEC模型來模擬東北森林的碳源/匯分布。InTEC模型是將森林生態(tài)系統(tǒng)碳、氮、水耦合起來的生物物理化學(xué)過程模型，它考慮了氣候、大氣成分及干擾對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳動(dòng)態(tài)的影響，模擬了碳水循環(huán)對(duì)這些影響的響應(yīng)。
　　本研究以中國(guó)東北三?。ㄟ|寧、吉林和黑龍江）森林植被

3、為研究對(duì)象，利用植被覆蓋類型、氣象、林齡、葉面積指數(shù)和土壤數(shù)據(jù)，應(yīng)用生物物理化學(xué)過程模型InTEC，對(duì)1901-2009年?yáng)|北森林植被凈初級(jí)生產(chǎn)力(NPP)、凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力(NBP)進(jìn)行模擬，并分析NBP的時(shí)空格局和東北森林碳源/匯的分布。修改了模型中NPP與年齡的關(guān)系模擬模塊，使其更適應(yīng)中國(guó)東北森林。研究還對(duì)模型中生理化學(xué)參數(shù)進(jìn)行敏感性分析，根據(jù)敏感性分析結(jié)果采用迭代優(yōu)化算法更新模型的參數(shù)，以便于準(zhǔn)確估算森林生態(tài)系統(tǒng)碳動(dòng)態(tài)變化。最后

4、，定量評(píng)價(jià)非干擾因素（氣候、大氣CO2濃度、大氣N沉降）及干擾因素（火災(zāi)、病蟲害及砍伐）對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯分布的影響。
　　本研究具體貢獻(xiàn)及結(jié)論:
　　1、模擬了東北森林主要樹種NPP與年齡的關(guān)系，驗(yàn)證了現(xiàn)有在美國(guó)和加拿大的相關(guān)研究，填補(bǔ)了中國(guó)東北森林相關(guān)研究的空白，為InTEC碳循環(huán)模型在中國(guó)東北森林應(yīng)用提供了重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　2、氣候變化、CO2施肥、氮沉降及干擾使得東北森林每年NPP有所增加，大興安嶺和長(zhǎng)

5、白山區(qū)域森林NPP較高，小興安嶺次之。
　　3、1920年森林受到火災(zāi)病蟲害和砍伐的干擾，東北林區(qū)成為一個(gè)碳源，NBP降低到-140gC· m-2·a-1。近些年(1995-至今)東北森林NBP開始增加，東北森林是一個(gè)大的碳匯庫(kù)。大興安嶺和長(zhǎng)白山區(qū)域森林NBP較高，固碳能力強(qiáng)，小興安嶺次之。
　　4、土壤碳庫(kù)的源匯作用主要取決于歷史干擾情況及大氣溫度和降水的變化，東北森林土壤是一個(gè)巨大的碳匯。
　　5、大氣CO2濃度對(duì)

6、森林NPP、NBP的影響是正反饋;大氣N沉降變化使森林平均NPP在這109年內(nèi)增加了6gC· m-2· a-1，平均NBP基本保持不變。
　　6、非干擾綜合因子對(duì)森林NPP的影響是正反饋，由非干擾因子引起的森林總NPP增加占NPP總量的17％。只考慮非干擾因子變化對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)NBP影響，統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)東北森林平均NBP從工業(yè)前期到2009年只有很小的增長(zhǎng)，增加0.8 gC· m-2·a-1。因此，不考慮干擾，非干擾因子對(duì)東北森林生態(tài)系