基于InTEC模型東北森林碳源-匯時空分布研究.pdf

1、森林生態(tài)系統(tǒng)作為一個巨大的碳庫，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對大氣中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、更簡單的森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型，準確地估測森林生態(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、

2、土地利用和林地覆蓋變化對森林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的影響，也沒有考慮到林齡對森林生態(tài)系統(tǒng)凈初級生產(chǎn)力的影響，模擬的森林生態(tài)系統(tǒng)碳動態(tài)變化時間尺度較短，本研究采用適合模擬中長期碳循環(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、大氣成分及干擾對森林生態(tài)系統(tǒng)碳動態(tài)的影響，模擬了碳水循環(huán)對這些影響的響應(yīng)。
　　本研究以中國東北三?。ㄟ|寧、吉林和黑龍江）森林植被

3、為研究對象，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1901-2009年東北森林植被凈初級生產(chǎn)力(NPP)、凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力(NBP)進行模擬，并分析NBP的時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)中國東北森林。研究還對模型中生理化學(xué)參數(shù)進行敏感性分析，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)，以便于準確估算森林生態(tài)系統(tǒng)碳動態(tài)變化。最后

4、，定量評價非干擾因素（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）對森林生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯分布的影響。
　　本研究具體貢獻及結(jié)論:
　　1、模擬了東北森林主要樹種NPP與年齡的關(guān)系，驗證了現(xiàn)有在美國和加拿大的相關(guān)研究，填補了中國東北森林相關(guān)研究的空白，為InTEC碳循環(huán)模型在中國東北森林應(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

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，東北森林是一個大的碳匯庫。大興安嶺和長白山區(qū)域森林NBP較高，固碳能力強，小興安嶺次之。
　　4、土壤碳庫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巨大的碳匯。
　　5、大氣CO2濃度對

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森林生態(tài)系統(tǒng)NBP影響，統(tǒng)計發(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，增加0.8 gC· m-2·a-1。因此，不考慮干擾，非干擾因子對東北森林生態(tài)系