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

1、本論文以陸地生態(tài)系統碳循環(huán)為主題，針對陸地不同生態(tài)系統中溶解性有機碳(DOC)從陸源到水生系統的定量輸出這一科學問題展開。DOC的橫向運輸在連接陸地生態(tài)系統和海洋生態(tài)系統碳循環(huán)中起著重要作用。忽視這部分碳的橫向流動會導致陸地生態(tài)系統有機碳的低估。因此，整合陸地生態(tài)系統DOC濃度和通量數據進入碳循環(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，要完成此目標就需要更加精確的信息去掌握和預測DOC的動態(tài)變化過程。本

2、論文通過全球陸地不同生態(tài)系統土壤溶液DOC以及中國三大河流DOC數據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力(NPP)各因子間的關系，歸納總結了陸地不同生態(tài)系統以及中國三大河流DOC循環(huán)的研究現狀及不足，并提出其研究的技術路線，用于量化全球陸地不同生態(tài)系統以及中國三大河流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的來源及驅動因子等一系列工作，詳細闡明了

3、DOC在陸地生態(tài)系統碳循環(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DOC從陸源進入水生系統的碳通量估算提供一定的數據支撐和為基于生態(tài)過程的陸地與海洋碳模型的對接提供數據支撐與驗證。其主要結果和結論如下:
　　(1)全球陸地不同生態(tài)系統土壤溶液DOC濃度與各因子相關性及其通量輸出估算。基于全球陸地不同生態(tài)系統土壤溶液DOC實測站點的搜集建庫基礎上，闡述了陸地不同生態(tài)系統土壤溶液DOC濃度的垂直分布以及與土壤狀況，環(huán)境因子間的相

4、關性分析，明確了森林系統和濕地生態(tài)系統中DOC通量輸出的主要影響因子。其次，在全球陸地不同生態(tài)系統土壤溶液DOC數據庫建立基礎上，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系，建立了經驗統計模型，從而對全球森林生態(tài)系統和濕地生態(tài)系統中土壤溶液DOC輸出通量進行了估算，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。由于受到流域內氣候環(huán)境的影響導致氣溫高，蒸發(fā)量大，降雨少，DOC通量輸出減少。研究結果表明黃河流域DOC的年均入海通量為0.06 Tgyr-1，流域內年均DOC濃度是2.70±0.38 mg L-1，且DOC濃度表現

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因子的關系。長江流域DOC的年均入海通量是1.85 Tgyr-1，流域內年均DOC濃度是2.24±0.53 mg L-1且有明顯的季節(jié)動態(tài)變化。研究結果表明區(qū)域內植被NPP與DOC濃度呈顯著正相關關系。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，導致植被NPP較高，所以區(qū)域內植被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，結果表明區(qū)域內植被NPP與河流DOC濃度呈顯著正相關關系，說明珠江流域區(qū)域內NPP是引起河流DOC濃度變化的重要因素。總體地，珠江流域DOC年均入海通量是0.82 Tgyr-1，流域內年均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關系，而DOC濃度與區(qū)域內植被NPP呈現較強的相關性（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