水分利用效率是深入理解生态系统水碳循环耦合关系的重要指标。西南高山地区是响应气候变化的重点区域,研究西南高山地区水分利用效率动态及其对气候变化的响应,对于评估区域碳水耦合关系及对全球气候变化的响应具有重要意义。应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil,and the Atmosphere)估算了1954—2010年西南高山地区水分利用效率(Water use efficiency,WUE)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:(1)西南高山地区1954—2010年水分利用效率均值为1.13 g C mm-1m-2。3种主要植被类型草地、常绿针叶林和常绿阔叶林的WUE分别为1.35、1.14、0.99 g C mm-1m-2。在空间分布上,WUE与海拔显著正相关(r=0.156,P<0.05),而与温度则显著负相关(r=-0.386,P<0.01)。(2)在时间尺度上,1954—2010年西南高山地区整体WUE降低趋势显著(P<0.01),变动区间为0.83-1.46g C mm-1m-2,平均每年下降0.006g C mm-1m-2。整体WUE年际变化与温度呈显著负相关(r=-0.727,P<0.01),与降水量相关性不显著;整体WUE下降主要原因是温度上升引起的ET增加速率大于NPP增加速率。(3)1954—2010年西南高山地区3种主要植被类型草地、常绿针叶林及常绿阔叶林WUE均显著下降(P<0.01),下降速度分别为-1.03×10-2、-6.17×10-3、-1.37×10-3g C mm-1m-2a-1。西南高山地区76.3%格点WUE年际变化与温度显著负相关(P<0.05),34.1%格点WUE年际变化与降水量显著正相关(P<0.05)。草地和常绿针叶林WUE年际变化与温度显著负相关(r=-0.889,P<0.01;r=-0.863,P<0.01),与降水量相关性不显著。由于西南高山地区降水较为丰富,且过去57年降水变化不显著,因此该地区WUE的时空格局主要受温度变化的影响。1954—2010年期间温度升高造成的ET增加显著高于NPP的增加是该地区WUE下降的主要原因。未来需要获取更高空间分辨率的气候、土壤、植被数据,从而更加准确和精确地模拟
西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂,是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。研究应用生态系统模型CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil,and the Atmosphere)估算了1954—2010年西南高山地区土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:1西南高山地区1954—2010年平均土壤有机碳密度为14.16 kg C·m-2,在空间分布上,SOC密度自东南向西北递增,与温度显著负相关(r=-0.447,P<0.01),而与降水量相关性不显著;2西南高山地区1954—2010年SOC总量变动范围为6.95~7.64 Pg C,增加趋势显著(P<0.05),平均每年增加0.013 Pg C,土壤有机碳密度平均增加26.94 g C·m-2;3常绿针叶林、常绿阔叶林和草地SOC密度增加趋势均显著,除常绿阔叶林SOC密度与温度相关性不显著外,其他两种植被类型SOC都与年平均温度显著正相关(草地:r=0.527,P<0.01;常绿针叶林:r=0.501,P<0.01),且3种植被类型SOC与年降水量均相关性不显著;4由于作为土壤有机碳输入的凋落物产生量对温度不如异养呼吸敏感,所以未来升温条件下,土壤有机碳储量的增速减缓或者呈下降趋势。
西南高山地区生态系统类型丰富、地形复杂,是响应全球气候变化的重点区域,对全球气候变化具有重要的指示作用。应用生态系统模型(Carbon Exchange between Vegetation,Soil,and the Atmosphere,CEVSA)模型估算了1954—2010年西南高山地区净生态系统生产力(NEP)的时空变化,分析了其对气候变化的响应。结果表明:(1)1954—2010年西南高山地区NEP平均为29.7 g C.m-.2a-1,其中低海拔地区常绿针叶林和常绿阔叶林NEP较高,而高海拔地区的草地覆盖类型NEP较低。(2)西南高山地区NEP总量的变动范围为-8.36—29.4Tg C/a,平均每年吸收碳15.4Tg C;NEP年际下降趋势显著(P<0.05),平均每年减少0.187Tg C,下降显著的区域占研究地区总面积的35.2%(P<0.05),其中草地(-0.526 g C.m-.2a-2,P<0.01)和常绿针叶林(-0.691 g C.m-.2a-2,P<0.01)下降趋势极为显著。(3)年NEP总量的年际变化与年平均温度呈负相关(r=-0.454,P<0.01),与年降水量呈正相关(r=0.708,P<0.01),与温度显著负相关的区域占60.3%(P<0.05),与降水显著正相关的区域占52.1%(P<0.05),其中草地和常绿针叶林均与温度极显著负相关(r=-0.603,P<0.01;r=-0.485,P<0.01),而与降水量极显著正相关(r=0.554,P<0.01;r=0.749,P<0.01)。(4)西南高山地区是明显的碳汇区,但是由于土壤异养呼吸(HR,heterotrophic respiration)的增长速度大于净初级生产力(NPP,net primary production)的增长速度,最近20a有部分地区开始由碳汇转为碳源。
