《黃土高原半乾旱草地生態系統對降水變化的回響與模擬》是依託蘭州大學，由葉建聖擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：黃土高原半乾旱草地生態系統對降水變化的回響與模擬
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：葉建聖
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
降水量低且變率大是半乾旱黃土高原的最主要特徵之一。近50年來該區域降水量明顯減少、降水更集中於少數極端降水事件，但氣候模式預測區域未來降水量和極端降水強度都將增大。降水變化將對區域生態系統過程和功能產生迅速且顯著的影響。探討降水量和極端降水變化對黃土高原生態系統關鍵過程影響，是生態脆弱區應對氣候變化、實現區域可持續發展的必然要求。本項目擬以黃土高原半乾旱草地生態系統為對象，通過設計降水量和極端降水強度多個水平變化的野外控制實驗，並結合生態系統機理模型，研究：(1) 生態系統碳、氮、水等關鍵過程回響降水量變化(增加和減少)和極端降水強度增大的敏感性；(2) 生態系統關鍵過程對降水變化的閾值和非線性回響特徵與機理；(3) 決定該生態系統過程對降水變化敏感性的關鍵生物學和非生物學特徵。從而提升我們理解和預測區域生態系統回響降水變化的能力，為促進生態系統管理提供科學依據。
結題摘要
降水量低且變率大是半乾旱黃土高原的最主要特徵之一。氣候模式預測區域未來降水量將增大、極端降水可能增強。探討降水量和極端降水變化對黃土高原生態系統關鍵過程影響，是生態脆弱區應對氣候變化、實現區域可持續發展的必然要求。本項目主要研究了：(1)黃土高原半乾旱草地生態系統對降水量和極端降水強度變化的敏感性；(2)決定草地生態系統對降水量和極端降水強度變化敏感性的關鍵生物學與非生物學特徵；(3) 草地生態系統對降水量和極端降水強度變化的非線性回響特徵與機理。本項目取得如下研究結果：（1）通過對黃土高原典型半乾旱草地地上生物量的長期（2004-2017年）觀測，發現當年地上生物量隨前一年降水量增加而顯著地線性增加，即具有遺留效應。在極端降水頻率增加的情景下，降水量仍對草地地上生物量具有遺留效應。降水頻率增加，導致雜草密度增加而禾本科植物密度減少。由於雜草的高度和生物量分別比禾本科低65%和53%，降水頻率增加導致草地總地上生物量減少，地上生物量對降水量的敏感性降低。（2）生態系統生產力與降水量存線上性和非線性關係，線性關係表明生態系統生產力對降水量的變化更敏感。水分是大多數旱地生態系統的主要限制因子，因此旱地生態系統生產力對降水量變化敏感，生產力與降水量呈線性關係。而那些受氣溫或太陽輻射、土壤養分限制的生態系統，生產力與降水量呈非線性關係，生產力對降水量變化的敏感性較低。（3）利用實測的生物量和降水、氣溫等氣候數據，課題組比較了多個淨生產力估算模型，發現基於年均降水量的NCEAS（國家生態分析與整合中心）模型所估算的生產力與實測數據吻合度最高。發現在2000-2016年期間黃土高原草地生態系統植被綠度持續增加，2009-2016年期間的植被綠度比2000-2007年增加了近15%。氣候和人為因子對植被綠度增加的貢獻比率分別約為60%和40%。項目獲得了黃土高原34個草地生態系統實測的生物量和降水、氣溫等氣候數據，在空間上基本覆蓋了黃土高原的主要氣候類型。本項目的數據和研究結果可為我國旱地區生態可持續性發展和生態安全螢幕障建設提供科學支撐。
