内蒙古克氏针茅枯黄期物候变化及其与气象条件的关系研究

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haiyunnihao
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气候变化尤其是气温变化直接影响植物的物候。特别是,植物的返青期与枯黄期共同决定了植物生长期的长短,影响植物生物量、作物产量的形成。因此,弄清植物枯黄期对于准确模拟生态系统物质生产和固碳以及生态系统与大气之间的水热交换具有重要意义。本论文以典型草原克氏针茅(Stipa krylovii)枯黄期为研究对象,基于中国气象局锡林浩特国家气候观象台克氏针茅物候的1985~2018年定位观测数据,以及2019年克氏针茅草原物候对水热变化响应的原位控制试验数据,重点研究克氏针茅枯黄期物候变化特征,并揭示其与气象条件的关系。主要结论如下:(1)1985~2018年克氏针茅草原气候特征表现为温度升高、日照时数减少、降水量年际间波动较大,为不显著的减少趋势。(2)1985~2018年克氏针茅枯黄期物候的年际变化剧烈,但无显著提前或推迟趋势。(3)克氏针茅枯黄期物候与日、候、月、季尺度的气象因子关系分析表明,枯黄始期和枯黄盛期与其发生日期的当月及前1个月的月平均温度有较显著的负相关关系,其中,枯黄盛期与其发生日期前55天期间和120-180天期间的日平均温度,特别是气温,具有较高的相关性。路径分析表明,不同时间尺度下,气象因子对枯黄盛期的作用方式不同,在月尺度,仅月平均地表温度对枯黄盛期具有显著的直接作用,其他气象因子通过影响月平均地表温度间接影响枯黄盛期;在候尺度,平均地表面温度、平均空气相对湿度、平均2分钟风速对枯黄盛期均具有直接作用,累积降水通过影响空气相对湿度间接影响枯黄盛期。(4)试验数据分析表明,增温背景下降水是枯黄期的主要影响因子,增水(减水)导致枯黄始期和枯黄盛期的发生时间均延迟(提前),各处理下枯黄期持续时间均延长,减水处理对枯黄期持续时间的延长作用更显著。(5)增温背景下降水变化显著影响枯黄期的生理生态特性,且在枯黄始期最为显著。克氏针茅的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、核酮糖-1,5-二磷酸(Ru BP)羧化的最大速率(Vc max)、Ru BP再生能力的最大速率(Jmax)均与降水处理呈显著正相关。通径分析表明,克氏针茅枯黄期的光合生理机制因水热变化的不同而不同。当前环境条件下枯黄期物候变化的主要影响因子是Jmax,主要限制因子是Vc max;暖干和暖湿气候下枯黄期物候变化的主要影响因子均是Vc max,但在暖干气候下主要限制因子为Jmax;而在暖湿气候下则无限制因子。这表明,克氏针茅枯黄期物候的变化取决于气象环境条件变化对其光合能力的影响。(6)克氏针茅枯黄期的主要影响因子在当前是温度,但在试验模拟情景下则变成降水,表明气候变化将改变克氏针茅的物候变化模式。
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