荒漠草原生态系统碳水循环特征与规律

草地生态系统生物量与碳储量的动态变化草地生态系统是地球上最广泛分布的生态系统之一，具有重要的生态功能和经济价值。

其生物量和碳储量的动态变化对于了解草地生态系统的健康状态以及应对全球气候变化具有重要意义。

本文将以草地生态系统的生物量和碳储量的动态变化为主题，探讨其影响因素和研究方法，旨在加深对草地生态系统的认识。

一、草地生态系统生物量的动态变化草地生态系统的生物量是指单位面积上植物的干物质量，是衡量草地生态系统生产力的重要指标。

草地生物量的动态变化受到多种因素的影响，包括气候因素、土壤条件、人为干扰等。

其中，光照、温度和降水是主要的气候因素，对草地植物的生长发育有着重要影响。

草地生物量的动态变化通常呈现季节性的规律。

在温带地区，春季是草地生物量迅速增加的时期，随着夏季的到来，生物量逐渐达到峰值。

然后，在秋季和冬季，由于温度下降和日照时间减少，草地生物量逐渐减少。

这种季节性的变化模式是由温度和光照等气候因素的变化所驱动的。

除了季节性的变化，草地生物量还受到其他因素的影响。

土壤条件是影响草地生物量的重要因素之一。

例如，土壤养分的丰富程度对草地植物的生长有着直接的影响，充足的养分可以促进植物的生长，进而增加草地生物量。

此外，土壤水分的供应也对草地生物量的动态变化起着重要作用。

干旱条件下，草地植物的生长受到限制，生物量难以增加。

人为干扰是影响草地生物量的另一个重要因素。

过度的放牧和过度开垦都会破坏草地生态系统的平衡，导致生物量减少。

因此，合理的放牧和土地利用管理是维持草地生态系统生物量稳定的关键。

二、草地生态系统碳储量的动态变化草地生态系统的碳储量是指生物量和土壤中碳的总量。

碳储量的动态变化对于了解草地生态系统的碳循环过程和碳平衡具有重要意义。

草地生态系统的碳储量受到生物物种的组成、土壤性质以及环境因素的影响。

草地植物是草地生态系统的主要碳库之一。

通过光合作用，草地植物能够将大气中的二氧化碳转化为有机物质，存储在植物体内。

碳循环在地球生态系统：挑战与应对策略序言在全球气候变化问题日益严峻的背景下，碳循环作为地球生态系统的关键组成部分，对地球生态环境的平衡和生物的生存具有重要意义。

本文将围绕碳循环的现状、挑战与应对策略展开论述，希望通过对碳循环的深入了解，提高人们对环境保护和可持续发展的认识。

随着全球气候变化问题日益凸显，环境保护和可持续发展已经成为了当今世界关注的焦点。

碳循环，作为地球生态系统的重要组成部分，对地球生态环境的平衡和生物的生存具有重要意义。

本文旨在深入探讨碳循环的现状、挑战与对策，以期提高人们对碳循环的认识，为实现可持续发展提供理论支持。

在全球气候变化背景下，人类活动对碳循环产生了严重影响。

碳排放量的不断增加、森林砍伐、土地利用变化等因素导致了大气中二氧化碳浓度的迅速上升。

这些问题不仅加剧了全球气候变暖、气候变化、酸雨等现象，还对地球生态环境和生物多样性产生了严重威胁。

因此，我们有必要关注碳循环，深入了解其在地球生态系统中的重要作用，并采取措施减少人类活动对碳循环的负面影响。

表格 1：全球二氧化碳排放量（单位：亿吨）本文首先介绍了碳循环的基本概念和过程，然后分析了碳循环的现状、挑战与对策。

通过对碳循环的深入研究，我们可以更好地理解地球生态系统的运行机制，为制定环境保护政策、减缓全球气候变化、实现可持续发展提供科学依据。

希望本文能为广大读者提供一个关于碳循环的全面认识，进一步提高人们对环境保护和可持续发展的意识。

生态系统中的碳循环：阶段、类型和总结概念：碳循环是地球生态系统中一个至关重要的过程，它指的是碳元素在地球大气、水体、生物圈和地球表层之间的循环和转换。

碳循环对于维持地球生态平衡和生命的繁衍具有至关重要的作用。

通过碳循环，生物体可以吸收和利用大气中的二氧化碳进行光合作用，生成有机物质，同时释放氧气。

这个过程不仅为地球上的生命提供了能量和物质基础，还维持了大气中二氧化碳的浓度稳定，防止了温室效应的加剧。

宁夏农林科技，Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023，64（06）：42-46基金项目：宁夏回族自治区农业科技自主创新专项科技创新引导项目“宁夏东部风沙区不同管理方式对草地生态系统碳平衡的影响研究”（NKYJ-20-11）。

作者简介：马菁（1988－），女，宁夏盐池人，助理研究员，研究方向为草地资源、生态与环境。

收稿日期：2022-12-12自然环境由大气、水、动植物及各种各样的微生物等构成，其具有独特的物质能量循环规律，这样的物质能量循环规律对陆地生态系统的平衡具有重要调节作用[1]。

大气中CO 2、CH 4等温室气体浓度不断升高引起了诸多问题，如全球变暖、极地冰盖消融、海平面上升、生态系统物种组成改变等等，这些问题波及范围之广，成为人类最为关注的环境问题[2]。

大气中CO 2浓度增加和淡水资源短缺相关的碳和水的问题使越来越多学者关注陆地生态系统碳循环和水循环研究[3]。

陆地生态系统的碳循环与水循环并不是彼此孤立存在的两个循环过程，二者是具有紧密耦合关系的生态学过程[4]。

当前，对陆地生态系统的碳、水循环有大量研究，但多数是从碳、水循环的独立角度来开展的，而系统分析两者耦合关系的研究少之又少[5]，或者仅仅局限于某一尺度，缺乏全面分析的、多尺度下的水碳耦合关系研究[6]。

更好地理解水碳耦合关系及其时空演化可以为有关碳循环研究、水资源利用、生草地生态系统土壤水碳耦合研究进展马菁1，袁媛21.宁夏农林科学院农业经济与信息技术研究所，宁夏银川7500022.北京市昌平区园林绿化局，北京102299摘要：草地生态系统的碳循环与水循环过程不是相互独立的循环过程，而是存在相互作用、相互影响的耦合关系的生态学过程。

基于此，综述了土壤水碳耦合相关的国内外研究进展，概述了草地生态系统土壤水分、碳库及土壤水分和有机碳的相互关系，介绍了水碳耦合的基本过程、基本机制、不同空间尺度水碳耦合关系、水分利用率、蒸散发及水碳耦合模型。

3.3生态系统的物质循环—高一生物人教版（2019）选择性必修二课前导学教材基础知识一、碳循环1. 碳的存在形式（1）在大气中：主要以__________的形式存在。

（2）在生物群落内部：以蛋白质、糖类等__________的形式存在。

2. 碳循环的过程（1）循环途径（2）循环形式：碳在生物群落与非生物环境之间循环的形式主要是__________；碳在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行，传递形式为__________。

（3）方向：碳在非生物环境与生物群落之间传递时，只有生产者与非生物环境之间的传递是双向的，其他成分之间都是单向的。

3. 碳循环的失衡——温室效应（1）原因：__________的开采和使用大大增加了二氧化碳的排放，加剧了__________，引起全球性的气候变化。

（2）措施：我国一方面采取积极措施减少二氧化碳排放，另一方面大力提倡__________，提高森林覆盖率，这在吸收和固定二氧化碳方面发挥了重要作用。

4. 生态系统物质循环的概念组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等元素，都在不断进行着从__________到__________，又从生物群落到非生物环境的循环过程，又叫____________________。

5.物质循环的特点及生产启示（1）物质循环的特点：__________，全球性。

（2）生产启示实例：可采用种养结合的模式，在稻田中养鸭养鱼，动物的取食、消化能促进__________，它们排出的粪便中氮、磷等可供水稻吸收利用，它们呼出的二氧化碳还可为水稻的光合作用补充原料。

二、生物富集1. 有害物质的积累（1）有害物质：__________，如铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）等；__________的有机化合物，如DDT、六六六等。

（2）实例：铅沿食物链不断积累和浓缩✓在__________、____________________的过程中，铅微小颗粒被排放进入大气，然后沉降在__________和__________，通过各种途径进入生物体内。

荒漠草原土壤呼吸及其组分对持续干旱及再湿润的响应目录一、内容综述 (2)1. 研究背景与意义 (2)2. 国内外研究现状综述 (3)3. 研究内容与方法 (4)二、荒漠草原土壤呼吸基本特征 (5)1. 土壤呼吸定义及原理 (6)2. 土壤呼吸组分介绍 (7)3. 土壤呼吸的影响因素 (8)三、持续干旱对荒漠草原土壤呼吸的影响 (10)1. 持续干旱对土壤呼吸的整体影响 (11)2. 持续干旱对不同组分土壤呼吸的影响 (12)3. 持续干旱对土壤呼吸变异性的影响 (13)四、再湿润对荒漠草原土壤呼吸的影响 (14)1. 再湿润对土壤呼吸的整体影响 (15)2. 再湿润对不同组分土壤呼吸的影响 (15)3. 再湿润对土壤呼吸变异性的影响 (16)五、荒漠草原土壤呼吸组分的相互作用 (17)1. 不同组分土壤呼吸的相互关系 (18)2. 组分间的相互作用机制 (20)3. 组分间相互作用对土壤呼吸的影响 (21)六、结论与展望 (22)1. 结论总结 (24)2. 研究不足与局限性分析 (25)3. 未来研究方向与展望 (25)一、内容综述荒漠草原土壤呼吸作为陆地生态系统的重要组成部分，在调节全球碳循环及生态系统平衡中扮演着关键角色。

随着全球气候变化，持续干旱和再湿润的现象对荒漠草原土壤呼吸及其组分产生了深远的影响。

本文将针对这一主题，概述荒漠草原土壤呼吸的组分及其动态变化，以及这些组分如何响应持续干旱和再湿润的情况进行深入探讨。

具体而言包括：土壤呼吸的作用及机制，各组分对气候变化的响应特性，以及这种响应与生态系统功能和碳循环之间的关联等。

通过对这些内容的综述，旨在深入理解荒漠草原生态系统在应对气候变化时的应对策略和适应能力，为未来的生态保护与恢复提供理论基础。

1. 研究背景与意义随着全球气候变化和人类活动的影响，荒漠草原生态系统面临着严重的干旱和再湿润的挑战。

土壤呼吸是荒漠草原生态系统中一个关键的过程，它对植物生长、土壤水分循环和碳循环具有重要影响。

陆地生态系统的基本规律陆地生态系统是指由动植物及其非生物环境组成的生态系统，它们在陆地上形成了一系列复杂的生态系统。

陆地生态系统包括森林、草原、沙漠、湿地等多种类型，这些生态系统都有着各自独特的特征和规律。

下面将从不同角度来探讨陆地生态系统的基本规律。

一、能量流动与物质循环1. 能量流动能量在陆地上通过食物链逐级转移，最终被消耗并转化为热能散失到环境中。

植物通过光合作用将太阳能转化为有机物质，成为食物链的起点。

而消费者则通过摄食其他生物获得营养，从而使能量在食物链中逐渐升高。

但是，在每个级别上只有部分能量可以被传递给下一个级别，其余的则被浪费或转化为热能散失到环境中。

2. 物质循环在陆地生态系统中，各种元素和化合物也会不断地循环利用。

例如，碳元素在植物体内形成有机化合物后通过呼吸和腐殖作用释放到环境中，然后被其他生物再次吸收利用。

氮元素则通过固氮菌将大气中的氮转化为可利用的氨或硝酸盐形式，然后被植物吸收利用。

而水循环则是陆地生态系统中最为重要的循环之一，它通过蒸发、降水、渗透和河流等方式完成。

二、物种多样性与生态平衡1. 物种多样性陆地生态系统中存在着大量的动植物物种，它们之间相互作用，形成了复杂的生态网络。

这些不同的物种在生态系统中扮演着不同的角色，有些是掠食者、有些是食草动物、有些则是食腐动物或分解者。

这些不同角色的生物共同构成了一个复杂而稳定的生态系统，并保持着其中平衡状态。

2. 生态平衡生态平衡是指在一个生态系统内各个组成部分之间相互依存和相互制约，使得整个系统能够稳定运行。

当某一组分发生变化时，整个系统都会受到影响，并试图调整自身以维持平衡状态。

例如，当天敌数量增加时，猎物数量会减少，然后天敌数量也会相应减少；当某些物种数量过多时，它们会消耗过多的资源导致其他物种无法生存，最终整个生态系统将失衡。

三、人类活动对陆地生态系统的影响1. 森林砍伐森林是陆地生态系统中最重要的一部分，它们为地球提供了大量的氧气和吸收了大量的二氧化碳。

第４４卷第８期２０２４年４月生态学报ＡＣＴＡＥＣＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＶｏｌ．４４，Ｎｏ．８Ａｐｒ．，２０２４基金项目：宁夏自然科学基金重点项目（２０２２ＡＡＣ０２０１１）；国家自然科学基金项目（４１９６７０２７）；宁夏地质局财政项目（ＮＸＣＺ２０２２０２０３）收稿日期：２０２３⁃０７⁃３１；㊀㊀网络出版日期：２０２４⁃０１⁃２９∗通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｄｕｌｔ８０＠ｑｑ．ｃｏｍＤＯＩ：１０．２０１０３／ｊ．ｓｔｘｂ．２０２３０７３１１６４３袁洪艺，杜灵通，乔成龙，王玉霞，薛斌，魏采用，周峰，李明涛．人工灌丛总初级生产力和蒸散对气候变化的响应模拟 以宁夏盐池县荒漠草原区为例．生态学报，２０２４，４４（８）：３５１５⁃３５２４．ＹｕａｎＨＹ，ＤｕＬＴ，ＱｉａｏＣＬ，ＷａｎｇＹＸ，ＸｕｅＢ，ＷｅｉＣＹ，ＺｈｏｕＦ，ＬｉＭＴ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＧＰＰａｎｄＥＴｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｆｏｒｔｈｅｐｌａｎｔｅｄｓｈｒｕｂｅｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎｄｅｓｅｒｔｓｔｅｐｐｅａｒｅａｏｆＹａｎｃｈｉｃｏｕｎｔｙ，Ｎｉｎｇｘｉａ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０２４，４４（８）：３５１５⁃３５２４．人工灌丛总初级生产力和蒸散对气候变化的响应模拟 以宁夏盐池县荒漠草原区为例袁洪艺１，２，杜灵通１，２，∗，乔成龙１，２，王玉霞１，２，薛㊀斌１，２，魏采用３，周㊀峰４，李明涛４１宁夏大学西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地，银川㊀７５００２１２宁夏大学西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室，银川㊀７５００２１３宁夏回族自治区遥感调查院，银川㊀７５００２１４宁夏回族自治区矿产地质调查院，银川㊀７５００２１摘要：荒漠草原区人工灌丛生态系统的总初级生产力（ＧＰＰ）和蒸散（ＥＴ）如何响应全球气候变化，不仅是全球变化生态学研究的核心问题，也关乎干旱半干旱风沙区生态建设的可持续性㊂利用参数优化后的生物群区生物地球化学循环（Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ）模型和气象环境驱动数据，考虑不同气候变化情景和未来趋势，模拟了盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统ＧＰＰ和ＥＴ对气候变化的响应㊂结果表明：（１）增温会显著抑制生态系统的ＧＰＰ，大幅度的增温（３ħ）会导致ＧＰＰ急剧下降，但增温对ＥＴ的抑制作用非常微弱；（２）降水是限制ＥＴ变化的重要因素，相对于增温诱发干旱胁迫所引起的ＥＴ小幅下降，降水多寡则更直接地控制着生态系统的ＥＴ大小；（３）中国西北地区未来气候的 暖湿化 趋势和大气ＣＯ２浓度升高会对荒漠草原区人工灌丛生态系统产生综合驱动效应，增强陆地和大气间的碳水交换通量㊂研究成果可为干旱半干旱区应对全球变化及指导地方政府制定生态保护修复政策提供科学依据㊂关键词：人工灌丛生态系统；生物群区生物地球化学循环（Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ）模型；总初级生产力；蒸散；气候变化；盐池县ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＧＰＰａｎｄＥＴｒｅｓｐｏｎｓｅｔｏｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｆｏｒｔｈｅｐｌａｎｔｅｄｓｈｒｕｂｅｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎｄｅｓｅｒｔｓｔｅｐｐｅａｒｅａｏｆＹａｎｃｈｉｃｏｕｎｔｙ，ＮｉｎｇｘｉａＹＵＡＮＨｏｎｇｙｉ１，２，ＤＵＬｉｎｇｔｏｎｇ１，２∗，ＱＩＡＯＣｈｅｎｇｌｏｎｇ１，２，ＷＡＮＧＹｕｘｉａ１，２，ＸＵＥＢｉｎ１，２，ＷＥＩＣａｉｙｏｎｇ３，ＺＨＯＵＦｅｎｇ４，ＬＩＭｉｎｇｔａｏ４１ＢｒｅｅｄｉｎｇＢａｓｅｆｏｒＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬａｎｄＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＲｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｉｎＮｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａ，ＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ２ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＲｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｎｄＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＤｅｇｒａｄｅｄＥｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎＮｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ３ＮｉｎｇｘｉａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＳｕｒｖｅｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ４ＮｉｎｇｘｉａＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓＳｕｒｖｅｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｏｗｔｈｅｇｒｏｓｓｐｒｉｍａｒｙｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ（ＧＰＰ）ａｎｄｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ）ｏｆｔｈｅｐｌａｎｔｅｄｓｈｒｕｂｅｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎｄｅｓｅｒｔｓｔｅｐｐｅａｒｅａｓｒｅｓｐｏｎｄｓｔｏｇｌｏｂａｌｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｉｓｎｏｔｏｎｌｙａｋｅｙｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｐｒｏｂｌｅｍｏｆｇｌｏｂａｌｃｈａｎｇｅｅｃｏｌｏｇｙ，ｂｕｔａｌｓｏｒｅｌａｔｅｓｔｏｔｈｅｓｕｓｔａｉｎａｂｉｌｉｔｙｏｆｒｅｇｉｏｎａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｉｎａｒｉｄａｎｄｓｅｍｉ⁃ａｒｉｄａｒｅａｓ．Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｓｃｅｎａｒｉｏｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｔｒｅｎｄｓ，ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｕｓｅｄｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｄａｔａｔｏｄｒｉｖｅｔｈｅＢｉｏｍｅ⁃ＢＧＣｍｏｄｅｌ．ＴｈｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆＧＰＰａｎｄＥＴｏｆｔｈｅｐｌａｎｔｅｄｓｈｒｕｂｅｃｏｓｙｓｔｅｍｉｎｔｈｅｄｅｓｅｒｔｓｔｅｐｐｅａｒｅａｏｆＹａｎｃｈｉｃｏｕｎｔｙｔｏｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：（１）ａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｉｎｇｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｎｈｉｂｉｔｓｔｈｅＧＰＰｏｆｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍ．Ｈｉｇｈ⁃ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ６１５３㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４４卷㊀ｗａｒｍｉｎｇ（３ħ）ｌｅａｄｓｔｏａｓｈａｒｐｄｅｃｌｉｎｅｉｎＧＰＰ，ｂｕｔｔｈｅｉｎｈｉｂｉｔｏｒｙｅｆｆｅｃｔｏｆｗａｒｍｉｎｇｏｎＥＴｉｓｖｅｒｙｗｅａｋ．（２）ＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｓａｃｒｉｔｉｃａｌｆａｃｔｏｒｌｉｍｉｔｉｎｇｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＥＴ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆＥＴｃａｕｓｅｄｂｙｄｒｏｕｇｈｔｓｔｒｅｓｓｕｎｄｅｒｒｅｇｉｏｎａｌｗａｒｍｉｎｇ，ｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｈｅＥＴᶄｓｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｆｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍｍｏｒｅｄｉｒｅｃｔｌｙ．（３）ＴｈｅｗａｒｍａｎｄｈｕｍｉｄｃｌｉｍａｔｅａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＣＯ２ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｗｉｌｌｈａｖｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍａｎｄｕｌｔｉｍａｔｅｌｙｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｆｌｕｘｏｆｃａｒｂｏｎａｎｄｗａｔｅｒｂｅｔｗｅｅｎｌａｎｄａｎｄａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｂａｓｉｓｆｏｒｈｕｍａｎｔｏａｄａｐｔｔｏｇｌｏｂａｌｃｈａｎｇｅｓｉｎａｒｉｄａｎｄｓｅｍｉ⁃ａｒｉｄａｒｅａｓａｎｄｆｏｒｌｏｃａｌｇｏｖｅｒｎｍｅｎｔｓｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎｐｏｌｉｃｉｅｓ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｐｌａｎｔｅｄｓｈｒｕｂｅｃｏｓｙｓｔｅｍ；Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣｍｏｄｅｌ；ｇｒｏｓｓｐｒｉｍａｒｙｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ；ｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ；Ｙａｎｃｈｉｃｏｕｎｔｙ当前气候变化对陆地生态系统的影响愈加复杂，一方面因温室气体排放增加引起的气温上升，会改变植物生长和发育的环境条件并引发干旱胁迫［１］，另一方面ＣＯ２的施肥作用又增强了生态系统的生产力［２］，因ＣＯ２浓度升高引起的水文循环强迫，又会影响到干旱区生态系统的植被格局与过程［３］，最终对生态系统的碳水循环产生深远影响［４ ５］㊂干旱半干旱区占全球４１％的陆地表面，草地是这一区域中最主要的生态系统类型，强烈的人类活动和气候变化对干旱区草地的生态系统过程影响显著［６］㊂气候变化通过改变植物碳输入和微生物代谢过程来影响草地生态系统的碳储量［７］，因此，模拟不同气候变化情景下草地生态系统的碳水通量响应，对理解干旱区生态系统过程的未来变化至关重要［８］㊂近２０年来气候学领域的进展为全球变化模拟研究提供了新途径，世界气候研究计划组织的耦合模式比较计划（ＣＭＩＰ）得到了国际社会的高度认可［３］，其中，基于ＣＭＩＰ５排放情景模拟未来陆地生态系统的碳水通量是其重要应用领域，如康满春等［９］根据ＣＭＩＰ５中的ＲＣＰ４．５和ＲＣＰ６．０排放情景，研究了中国北方杨树人工林碳水通量对气候变化的响应㊂最新发布的ＣＭＩＰ６气候模式在分辨率等方面有进一步提升［１０］，其基于不同的共享社会经济路径（ＳＳＰｓ）及最新的人为排放趋势，提出了新的预估情景［１１］，能更好地衡量不同社会经济发展模式与气候变化风险的关系，并在生态系统过程模拟中得到了应用，如孙倩等［１２］基于ＣＭＩＰ６气候情景数据驱动Ｄａｙｃｅｎｔ模型，分析了２０１５ ２１００年甘肃草地生态系统碳收支未来的时空特征和影响因素；桑春云等［１３］利用ＣＭＩＰ６中加拿大地球系统模式（ＣａｎＥＳＭ５）数据分析了三江源地区的作物参考蒸散（ＥＴ０）变化特征及在未来不同情景下的变化㊂在沙化㊁退化荒漠草原区，人工种植耐旱灌木进行防风固沙是中国西北重要的生态治理措施，这一措施在荒漠草原区形成的大量人工灌丛成为区域重要的生态系统类型和景观结构，该生态系统受人类活动干扰强烈，已引起科学界广泛关注［１４ １７］㊂但在全球气候变化背景下，荒漠草原区人工灌丛的碳水循环过程如何变化尚需开展模拟研究，特别是厘清其在不同气候变化模式和社会经济发展路径下的响应规律，对理解该人工生态系统的可持续性和稳定性至关重要，其不仅具有重要的科学意义，而且对干旱半干旱区生态治理具有指导价值㊂为此，本文以宁夏盐池荒漠草原区中间锦鸡儿（Ｃａｒａｇａｎａｌｉｏｕａｎａ）人工灌丛为例，利用联合国政府间气候变化专门委员会（ＩＰＣＣ）第六次气候变化评估报告中提出的五种ＳＳＰｓ，结合盐池的降水㊁气温等变化情景，在生物群区生物地球化学循环（Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ）模型中模拟总初级生产力（ＧＰＰ）和蒸散（ＥＴ）对未来气候变化的响应，以期揭示其生态过程的响应机制，为荒漠草原区应对气候变化提供依据㊂１㊀研究区概况及研究数据和方法１．１㊀研究区概况盐池县位于宁夏回族自治区东部，其幅员辽阔，总面积达６７６９ｋｍ２，最高海拔１９５３ｍ，地形由南到北逐渐降低，气候从半湿润区向半干旱区过渡，植被类型从典型草原向荒漠草原过渡［１８ １９］㊂气候以中温带半干旱大陆性气候为主，盐池气象站记录地近６０年来的年平均气温８．３ħ，年平均降水量在２９７ｍｍ［２０］㊂因处在华东季风气候的末界，全年降水分布不均，夏秋多而冬春少，其中７ ９月的降水量约占全年的６２％［１５］㊂土壤结构松散，渗透性强，易受侵蚀，南部黄土丘陵区主要以黑垆土㊁黄绵土为主，北部风沙区以风沙土和灰钙土为主［２１］㊂盐池县近几十年持续推进防沙治沙㊁造林种草㊁封山育林等生态建设工程，极大地改善了区域植被结构，在荒漠草原区形成约８．９ˑ１０４ｈｍ２以中间锦鸡儿等灌木为优势种的成林人工灌丛景观［１９］㊂１．２㊀模型及驱动数据１．２．１㊀Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ模型Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ模型是一种典型的以日尺度为步长的生理生态过程模型［２２］，能够模拟水㊁碳㊁氮在陆地生态系统的植被㊁凋落物和土壤中的存储与流通过程，模型设计遵循物质与能量守恒定律，即进入系统的物质和能量等于留在系统中的物质和能量加上离开系统的物质和能量，具体模拟原理参见文献［２２］㊂模拟过程包括初始化模拟和常规模拟两个阶段，初始化模拟基于设定的生理生态指标，利用大气ＣＯ２浓度㊁氮沉降值和研究区气象数据进行循环，直至模型状态变量㊁碳库和氮库等达到平衡态［２３］，初始化模拟需要需要输入描述站点属性的初始化文件㊁气象数据文件和生理生态参数文件，当模型初始化运行到模拟的年土壤碳储量差异小于０．５ｇＣｍ－２ａ－１就达到了平衡态㊂之后运用被模拟时期的气象资料㊁ＣＯ２含量年际变化数据以及生态生理参数，来实现生态系统碳㊁氮㊁水的存储和通量模拟㊂１．２．２㊀数据来源Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ模型所需的日尺度气象数据来源于中国气象数据网（ｈｔｔｐ：／／ｄａｔａ．ｃｍａ．ｃｎ／），研究获取了盐池县１９８６ ２０１８年逐日最高温度㊁最低温度及降雨量㊂利用逐日降水㊁气温数据驱动山地小气候模拟模型（ＭＴＣＬＩＭ）模型，模拟获得驱动Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ模型所需的其他气象指标，大气ＣＯ２浓度数据来源于青海省瓦里关大气本地观测站㊂本文采用ＰＥＳＴ参数优化方法和宁夏大学盐池荒漠草原定位研究站的涡度相关观测数据，对Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ模型中的２８个生态生理参数进行了优化，各生态生理参数的优化结果及具体取值参照文献［２０］㊂１．３㊀气候变化情景模拟本文分别模拟气温升高㊁降水增加与大气ＣＯ２浓度升高等单一因子和组合变化对生态系统总初级生产力（ＧＰＰ）和蒸散（ＥＴ）的可能影响，以及预测在ＩＰＣＣ第六次气候变化评估报告中的五种ＳＳＰｓ下研究区ＧＰＰ和ＥＴ未来的变化特征㊂１．３．１㊀增温与降水增加的组合情景模拟方案预计到２１世纪末，中国区域气温会增加１．３ ５ħ，北方地区的降水量可能将上升５％ １５％［２４ ２５］㊂因此，本研究基于１９８６ ２０１８年的气温㊁降水和大气ＣＯ２浓度数据，通过设定气温升高１ħ㊁２ħ㊁３ħ和降水增加５％㊁１０％㊁１５％的气候变化幅度，由此构建出包括初始情况（Ｔ０Ｐ０）在内的２个变量组合的１６种变化情景（表１），模拟各情景下研究区ＧＰＰ和ＥＴ的变化㊂表１㊀气候变化情景设计７１５３㊀８期㊀㊀㊀袁洪艺㊀等：人工灌丛总初级生产力和蒸散对气候变化的响应模拟㊀１．３．２㊀未来气候情景设置基于ＩＰＣＣ第六次气候变化评估报告中所提出的五种ＳＳＰｓ［２６］，模拟未来全球变暖和大气ＣＯ２浓度增加对荒漠草原区人工灌丛生态系统ＧＰＰ和ＥＴ的影响㊂在设计模拟情景时，气温与降水以盐池荒漠草原人工灌丛区１９８６ ２０１８年的实际上升率为基准，每２０ａ设置一个增加，ＣＯ２浓度来源于ＩＰＣＣ的预测排放情景（表２）㊂本研究选择五种ＳＳＰｓ中的低排放情景（ＳＳＰ１⁃１．９）㊁中等排放情景（ＳＳＰ２⁃４．５）和高排放情景（ＳＳＰ５⁃８．５），模拟２１世纪早期（２０２１ ２０４０年）㊁中期（２０４１ ２０６０年）和末期（２０８１ ２１００年）荒漠草原区人工灌丛生态系统的ＧＰＰ与ＥＴ变化㊂表２㊀未来气候变化情景设计Ｔａｂｌｅ２㊀Ｓｃｅｎａｒｉｏｓｄｅｓｉｇｎｏｆｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｉｎｆｕｔｕｒｅ年份Ｙｅａｒ增温／ħＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ降水增加／ｍｍＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ共享社会经济路径ＳｈａｒｅｄＳｏｃｉｏ⁃ｅｃｏｎｏｍｉｃＰａｔｈｗａｙｓＣＯ２浓度／（μｍｏｌ／ｍｏｌ）ＣＯ２ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ２０２１ ２０４００．４９４９．６３ＳＳＰ１⁃１．９４３３．７９ＳＳＰ２⁃４．５４４８．１４ＳＳＰ５⁃８．５４５８．４７２０４１ ２０６００．９８９９．２６ＳＳＰ１⁃１．９４３６．９４ＳＳＰ２⁃４．５５１０．５５ＳＳＰ５⁃８．５５７３．８１２０８１ ２１００１．９５１９８．５２ＳＳＰ１⁃１．９４０３．９５ＳＳＰ２⁃４．５５９８．０４ＳＳＰ５⁃８．５１０１２．７９２㊀结果和分析图１㊀盐池１９８６—２０１８年气候因子及ＣＯ２浓度变化情况Ｆｉｇ．１㊀ＣｈａｎｇｅｓｏｆｃｌｉｍａｔｉｃｆａｃｔｏｒｓａｎｄＣＯ２ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｎＹａｎｃｈｉＣｏｕｎｔｙｆｒｏｍ１９８６ｔｏ２０１８２．１㊀盐池荒漠草原区气候变化基本特征盐池荒漠草原人工灌丛区１９８６ ２０１８年的气温㊁降水及ＣＯ２浓度变化特征见图１㊂从中可以看出，研究期内的多年平均气温为１２．４４ħ，最低值出现在１９８６年，为１１．４３ħ，最高值出现在１９９８年，为１３．６３ħ，年平均气温呈波动上升趋势，上升率为０．０２ħ／ａ㊂研究期内的多年平均降水量为２９６．４０ｍｍ，２０１１年为丰水年，年降水量达到最高的４０２．８０ｍｍ，２０００年为极端干旱年份，年降水量仅仅只有１６０．８０ｍｍ，与气温变化趋势一样，年降水量也表现出波动增加的趋势，上升率为２．４８ｍｍ／ａ㊂由于盐池缺乏大气本底ＣＯ２浓度观测，故采用离本地最近的青海省瓦里关大气本底站观测数据来研究本区域ＣＯ２浓度变化，１９８６ ２０１８年间区域ＣＯ２浓度呈极显著上升趋势，年增幅为２．０２μｍｏｌ／ｍｏｌ，其中ＣＯ２浓度在１９８６年为３４０．２３μｍｏｌ／ｍｏｌ，是这一期间的最小值，在２０１８年达到４０７．２８μｍｏｌ／ｍｏｌ，为这一期间的最大值㊂可见，在全球变化背景下，盐池荒漠草原人８１５３㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４４卷㊀工灌丛区表现出了大气ＣＯ２浓度持续增高㊁气候向 暖湿化 演变的基本特征㊂２．２㊀ＧＰＰ和ＥＴ对不同增温与降水增加组合情景的响应基于１９８６ ２０１８年期间的气象数据驱动参数优化后的Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ模型，模拟了当前大气ＣＯ２浓度背景下１６种增温与降水增加组合情景（含基准情景Ｔ０Ｐ０）的生态系统ＧＰＰ和ＥＴ（表３）㊂结果可以看出，在基准情景下，盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统的ＧＰＰ年均值为５３５．５６ｇＣｍ－２ａ－１，灌木入侵会增强原始荒漠草原生态系统的总初级生产力；ＥＴ年均值为２９３．２８ｍｍ，ＥＴ基本与多年平均降水量持平㊂气温的增高会显著抑制荒漠草原区人工灌丛生态系统的ＧＰＰ，当气温增加３ħ后，不同降水情景下的ＧＰＰ平均值为６３．９１ｇＣｍ－２ａ－１，仅为基准情景下的１１．９％，可见气温升高的强烈胁迫可能会导致这种干旱区的人工灌丛生态系统生产力彻底毁灭，极有可能导致人工灌丛完全退化㊂气温的增高也会显著抑制荒漠草原区人工灌丛生态系统的ＥＴ，但增温导致ＥＴ降低的幅度并不大，当气温增加３ħ后，不同降水情景下的ＥＴ平均值为３０５．７７ｍｍ㊂从不同增温与降水增加的组合情景来看，只有降水不变（Ｐ０）且气温增加的情况下，ＥＴ年均值才会比基准情景下（Ｔ０Ｐ０）略微有所降低，其它增温与降水增加组合均会导致ＥＴ增加㊂可见，盐池荒漠草原人工灌丛区在当前气候 暖湿化 变化趋势（图１），尤其是降水增加，会促进生态系统的水分消耗的增强㊂表３㊀不同气候变化情景下盐池荒漠草原区人工灌丛ＧＰＰ和ＥＴ的变化Ｔａｂｌｅ３㊀ＴｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆＧＰＰａｎｄＥＴｏｆｐｌａｎｔｅｄｓｈｒｕｂｉｎｔｈｅｄｅｓｅｒｔｓｔｅｐｐｅｏｆＹａｎｃｈｉＣｏｕｎｔｙｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｓｃｅｎａｒｉｏｓ气候变化情景模拟Ｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｓｃｅｎａｒｉｏｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ总初级生产力Ｇｒｏｓｓｐｒｉｍａｒｙｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ（ＧＰＰ）蒸散Ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ）１９８６ ２０１８年的总值Ｔｏｔａｌａｍｏｕｎｔ／（ｇＣ／ｍ２）年均值Ａｎｎｕａｌａｖｅｒａｇｅ／（ｇＣｍ－２ａ－１）年均值变化量Ａｍｏｕｎｔｏｆｃｈａｎｇｅ／（ｇＣｍ－２ａ－１）１９８６ ２０１８年的总值Ｔｏｔａｌａｍｏｕｎｔ／ｍｍ年均值Ａｎｎｕａｌａｖｅｒａｇｅ／（ｍｍ／ａ）年均值变化量Ａｍｏｕｎｔｏｆｃｈａｎｇｅ／（ｍｍ／ａ）Ｔ０Ｐ０１７６７３．３２５３５．５６／９６７８．３３２９３．２８／Ｔ０Ｐ１１８２５１．４１５５３．０７１７．５１１０１３３．５９３０７．０８１３．８０Ｔ０Ｐ２１８６８５．６７５６６．２３３０．６７１０５８０．０５３２０．６１２７．３３Ｔ０Ｐ３１８９８２．４３５７５．２３３９．６７１１０２６．７０３３４．１４４０．８６Ｔ１Ｐ０１３４１４．８３４０６．５１－１２９．０５９５９３．８２２９０．７２－２．５６Ｔ１Ｐ１１３５０７．８６４０９．３３－１２６．２３１００３７．７９３０４．１８１０．９０Ｔ１Ｐ２１３３６６．９９４０５．０６－１３０．５０１０４７５．３２３１７．４３２４．１５Ｔ１Ｐ３１３７０４．５５４１５．２９－１２０．２７１０９１６．３９３３０．８０３７．５２Ｔ２Ｐ０６２７０．２８１９０．０１－３４５．５５９５３２．１９２８８．８５－４．４３Ｔ２Ｐ１６２６８．４８１８９．９５－３４５．６１９９７１．０５３０２．１５８．８７Ｔ２Ｐ２６２６６．２８１８９．８９－３４５．６７１０３９２．４２３１４．９２２１．６４Ｔ２Ｐ３６２６７．８５１８９．９３－３４５．６３１０８０２．５１３２７．３５３４．０７Ｔ３Ｐ０２１０９．３８６３．９２－４７１．６４９５０５．２３２８８．０４－５．２４Ｔ３Ｐ１２１０９．１６６３．９１－４７１．６５９８９５．７８２９９．８７６．５９Ｔ３Ｐ２２１０８．７６６３．９０－４７１．６６１０２８６．２０３１１．７０１８．４２Ｔ３Ｐ３２１０８．７０６３．９０－４７１．６６１０６７４．１０３２３．４６３０．１８盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统的ＧＰＰ和ＥＴ对增温和降水量增加的响应存在差异（图２）㊂ＧＰＰ明显受控于气温，增温会显著抑制ＧＰＰ，线性斜率显示，气温每增加１ħ，ＧＰＰ会降低１８３．７９ｇＣｍ－２ａ－１㊂ＧＰＰ受降水增加的影响微弱，在基准气温情景下（Ｔ０），降水量增加１５％会导致ＧＰＰ增加３９．６７ｇＣｍ－２ａ－１，但在气温增加３ħ的情景下（Ｔ３），降水量增加不再对ＧＰＰ产生任何影响，由此可见，随着增温幅度的增大，降水量变化对ＧＰＰ的影响越来越微弱（图２）㊂与之相反，ＥＴ明显受控于降水变化，降水增加会显著增强ＥＴ；气温增加只能微弱的抑制ＥＴ，线性斜率显示，气温每增加１ħ，ＥＴ只降低２．６５ｍｍ㊂在基准气温情景下（Ｔ０），降水量增加１５％会导致ＥＴ增加４０．８６ｍｍ；在气温增加３ħ的情景下（Ｔ３），降水量增加１５％依然会导致ＥＴ增加３５．４２ｍｍ（图２）㊂盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统的生产力受控于气温，全球气候的变暖对这一生态系统９１５３㊀８期㊀㊀㊀袁洪艺㊀等：人工灌丛总初级生产力和蒸散对气候变化的响应模拟㊀的生产力将会产生致命性打击，极端升温３ħ会摧毁其生物生产过程，导致灌丛生态系统退化；但生态系统的水分消耗受气候变暖的影响不大，这是因为蒸散由土壤蒸发和植物蒸腾共同构成，人工灌丛生产力受损后，地表水分依然能通过土壤蒸发途径输送回大气，即气候变暖会改变人工灌丛生态系统的蒸腾与蒸发比例结构，但对地气水文循环强度的影响不大㊂图２㊀不同增温与降水增加组合情景下的总初级生产力（ＧＰＰ）㊁蒸散（ＥＴ）模拟结果及影响差异Ｆｉｇ．２㊀ＳｉｍｕｌａｔｅｄＧｒｏｓｓＰｒｉｍａｒｙＰｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ（ＧＰＰ），Ｅｖａｐｏｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎ（ＥＴ），ａｎｄｔｈｅｉｒｖａｒｉａｔｉｏｎｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｃｅｎａｒｉｏｓｗｉｔｈｃｏｍｂｉｎｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ２．３㊀未来气候变化对人工灌丛生态系统ＧＰＰ和ＥＴ的影响２．３．１㊀未来气候变化对ＧＰＰ的影响在未来的ＳＳＰ１⁃１．９㊁ＳＳＰ２⁃４．５和ＳＳＰ５⁃８．５气候情景下（表２），盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统在２１世纪早期（２０２１ ２０４０年）㊁中期（２０４１ ２０６０年）和末期（２０８１ ２１００年）的年平均ＧＰＰ基本呈现逐渐递增趋势（图３）㊂在低排放的ＳＳＰ１⁃１．９情景下，早期ＧＰＰ年均值与末期ＧＰＰ年均值比较接近，中期ＧＰＰ年均值则达到最大值１１２８．７４ｇＣｍ－２ａ－１，ＧＰＰ出现先增后跌的现象㊂在中等排放的ＳＳＰ２⁃４．５情景下，早期ＧＰＰ年均值为９８０．５６ｇＣｍ－２ａ－１，中期到达１２１９．５４ｇＣｍ－２ａ－１，末期达到１３６２．０９ｇＣｍ－２ａ－１，ＧＰＰ逐渐增强㊂在高排放的ＳＳＰ５⁃８．５情景下，ＧＰＰ也是逐渐增强，且比同时期中等排放情景下的ＧＰＰ略高㊂因此，在未来 暖湿化 增温和降水的增加趋势下，中㊁高排放情景均会导致盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统ＧＰＰ的持续增加，而低排放情景则导致这一生态系统的ＧＰＰ在２１世纪中期达到峰值㊂同时期的三种排放情景间相比，高排放情景下盐池荒漠草原植被生产力的增加幅度更大，即在未来降水量增加㊁气温升高的情景下，大气ＣＯ２浓度升高会对荒漠草原人工灌丛生态系统带来施肥效应，促进其生产力增强（图３）㊂２０２１ ２１００年盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统在不同排放情景下的ＧＰＰ年内变化如图４所示，从中可以看出，不管哪种排放情景和哪一时期，ＧＰＰ在年内都表现出一个规律的单峰增长形态，其年内变化特征０２５３㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４４卷㊀与以往研究得出的该区域历史时期ＧＰＰ年内变化规律一致［２０］㊂在４ １０月的人工灌丛生长期内，５ ９月的ＧＰＰ相对较高，这几个月是人工灌丛生产力最旺盛的月份，其中８月ＧＰＰ达到年内最高值㊂在２１世纪早期，三种排放情景对ＧＰＰ的影响差异较小；２１世纪中期，不同排放情景下ＧＰＰ的差异逐渐显现，即人类活动排放强度逐渐开始对人工灌丛生态系统的生产力产生影响；而到２１世纪末期，中㊁高排放情景会显著增强ＧＰＰ，明显高于低排放情景下的各月ＧＰＰ，即人类活动排放强度对人工灌丛生态系统的生产力影响完全显现㊂图４㊀不同ＳＳＰｓ情景下ＧＰＰ和ＥＴ的年内变化Ｆｉｇ．４㊀ＭｏｎｔｈｌｙＧＰＰａｎｄＥＴｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔＳＳＰｓｓｃｅｎａｒｉｏｓ２．３．２㊀未来气候变化对ＥＴ的影响ＳＳＰ１⁃１．９㊁ＳＳＰ２⁃４．５和ＳＳＰ５⁃８．５气候情景下未来各时期的ＥＴ变化规律如图３所示㊂由图可知，盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统在２１世纪早期㊁中期和末期的年平均ＥＴ值基本呈现逐期递增的趋势㊂在２１世纪早期，ＥＴ在三种排放情景下的年均值模拟结果相差不大，在４３３．３８ ４３４．１４ｍｍ／ａ之间；在２１世纪中期，三种排放情景下的ＥＴ逐渐拉开差距，年均值在５２２．０３ ５４３．４０ｍｍ／ａ之间；在２１世纪末期，中㊁高排放情景与低排放情景下的ＥＴ年均值差异非常明显，高排放情景下的ＥＴ年均值比低排放情景下的ＥＴ年均值高出１１８．５０ｍｍ／ａ（图３）㊂不同排放情景和不同时期的ＥＴ年内变化情况如图４所示，ＥＴ在年内也表现出了和ＧＰＰ一样的变化规律，在４ １０月的生长期内数值较高，尤以５ ９月最为显著㊂与ＧＰＰ不同的是ＥＴ在７月达到最顶峰，这是因为７月份气温最高，土壤蒸发年内最大，而８月份灌生长最为旺盛，植被生产力最大㊂不同排放情景对２１世纪早期的逐月ＥＴ影响不大，到了中期开始有所显现，而到了末期则明显会影响逐月ＥＴ，这一规律与年尺度上的结果一致㊂综上所知，未来在持续增温和降水增加的趋势下，盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统的ＧＰＰ和ＥＴ均会持续增加的态势，虽然增温会抑制ＧＰＰ，但降水量的成倍强烈增加依然会促进ＧＰＰ的增加；而人类活动排放强迫对碳水循环的影响需要长时间积累，即在２１世纪早期㊁中期和末期的三个阶段，排放强迫对碳水循环的影响会越来越强㊂１２５３㊀８期㊀㊀㊀袁洪艺㊀等：人工灌丛总初级生产力和蒸散对气候变化的响应模拟㊀２２５３㊀生㊀态㊀学㊀报㊀㊀㊀４４卷㊀３㊀讨论３．１㊀增温会抑制碳水循环气候变化通过改变陆地生态系统的碳水循环过程，进而影响到生态系统ＧＰＰ分布格局，并改变区域水资源分布状况，引发陆地生态系统对气候变化和ＣＯ２浓度增加等的进一步反馈㊂现有研究表明，增温会对草地生态系统的碳循环产生影响［２７ ２８］，但在不同地区得出结果不尽相同㊂Ｗｕ等［２９］通过Ｍｅｔａ分析得出，增温在大多数情况下对草地生产力产生负面影响㊂但高寒草地的一些研究结果显示，气温升高可以提高草地生产力㊂Ｍｏｗｌｌ等［３０］发现增温并不是简单的对草地生产力产生负面影响，其与降水具有强烈的交互作用，可见，草地生态系统的水分条件在很大程度上决定着增温对其生产力是正面影响还是负面影响㊂盐池荒漠草原区由于沙土的保水能力差，增温会进一步加剧人工灌丛生态系统的干旱胁迫，进而对ＧＰＰ产生抑制作用㊂本研究模拟得出ＧＰＰ随气温上升而降低，即增温会抑制荒漠草原区人工灌丛生态系统的生产力，当气温增加３ħ后，可能会导致人工灌丛生产力彻底奔溃，引起生态系统结构和功能的彻底退化（表３㊁图２）㊂叶兵等［３１］认为气温上升会导致植物叶片内部水汽压的急剧增大，相比于稳定的大气水汽压，两者之间的饱和差会大大增加，进而使得植物的蒸腾作用显著地提高，但在干旱区植物的水分利用策略可能有所不同㊂从模型机理来看，Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ使用Ｆａｒｑｕｈａｒ叶片光合模型模拟ＧＰＰ，由于受到增温的影响，与光合作用有关的酶活性降低，进而对ＧＰＰ产生抑制作用㊂而Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ使用Ｐｅｎｍａｎ－Ｍｏｎｔｅｉｔｈ模型模拟水循环过程，在模拟增温条件下，理论上会引起水汽压亏缺增大，土壤蒸发和冠层截留蒸发的动力增强，但增温又会抑制植物的光合过程，减弱植物蒸腾量，进而导致增温有抑制ＥＴ的作用，只是作用非常微弱（图２）㊂增温抑制碳水循环的模拟结果也符合宁夏盐池县的实际，研究区处在半干旱的荒漠草原区，区域气候干旱，多年平均降水量为２９６．４０ｍｍ，而模拟的多年ＥＴ均值为２９３．２８ｍｍ，仅ＥＴ耗水就接近降水供给量，人工灌丛生态系统的总耗水量甚至在一些时期会超过供水量［１７］㊂在这种极限耗水模式下，增温带来的蒸发动力对其促进作用微弱，反而因增温抑制光合，进而减弱蒸腾，并在一定程度上个抑制了生态系统的总ＥＴ㊂虽然Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ模型基于生态㊁生物及气象等领域长期实验得出的规律，对光合㊁分配㊁死亡㊁分解和呼吸等碳循环过程及降水分配㊁植物蒸腾㊁冠层截留蒸发和土壤蒸发等水循环过程进行定量模拟，具有较强的普适性㊂针对宁夏盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统的特性，丹杨等［３２］实测和改进了Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ模型中部分生理生态参数，袁洪艺等［２０］又进一步利用涡度相关通量观测的结果，使用参数估计（ＰＥＳＴ）对模型参数进行优化，这些改进极大地提升了模型本地化效果和模拟精度㊂当然，由于模型是对真实生态过程的定量描述，其从本质上无法完全逼近真实生态过程，因此发展和改进模型机理是提高模拟精度的根本路径，如植物⁃土壤⁃大气间碳交换（ＣＥＶＳＡ）模型改进生态系统水碳交换关键过程的定量表达方法，在模拟陆地生态系统碳循环过程时有优异的表现［３３ ３４］㊂３．２㊀持续的降水增加会加速碳水循环在干旱地区，降水以及由此产生的土壤水分动态是植被变化的主要限制性因素［３５］，强降水事件会通过补给土壤水来促进草地ＧＰＰ［３６］㊂Ｗｕ等［２９］收集了全球８５个站点的观测和模拟实验数据，得出降水增加可以增加光合和呼吸作用，加速生态系统碳水循环过程㊂但是，降水增加的强度和多长时间累积会对生态系统碳水循环过程产生质的改变尚有很大不确定性㊂本研究从当前气候背景下的模拟得出，降水增加会增强荒漠草原区人工灌丛生态系统的ＥＴ，但在增温胁迫条件（１ ３ħ）下，降水增加１５％也不会提升生态系统的生产力㊂在当前气温和和降水增加的线性趋势下（图１），经过近一个世纪的持续气候变化，２１世纪末期将增温１．３１ħ，降水将增加１４４．２４％，这种长时间尺度的降水增加则会彻底加速荒漠草原区人工灌丛生态系统的碳水循环过程，即在未来长期气候变化情景下，降水增加会促进生态系统ＧＰＰ和ＥＴ（图３）㊂从现实情况来看，中国西北地区的 暖湿化 会缓解干旱区的水资源短缺状况，增加土壤可利用水分，增强水资源匮乏区的各类生态系统的生产力，荒漠草原区人工灌丛生态系统也不例外㊂Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ模型所模拟的生态系统蒸散（ＥＴ）是蒸发（Ｅ）和蒸腾（Ｔ）的总和，气候变化对ＥＴ的影响实质上是对Ｅ和Ｔ影响的累积，康满春等［９］通过模拟气候变化对Ｅ和Ｔ的影响，发现降水增加导致Ｅ和Ｔ均增加，两者叠加后的ＥＴ对降水增加的响应也为正向，这与本研究的结果一致㊂在蒸发动力强盛㊁蒸腾需求大的盐池荒漠草原区，人工灌丛生态系统只有降水和凝结两种水分获取途径，故降水是限制ＥＴ的主要原因，降水的增加势必会增强ＥＴ，从而加速生态系统水循环强度㊂３．３㊀人为ＣＯ２排放增加对碳水循环的影响机制盐池荒漠草原人工灌丛入侵背景下的生态系统碳水循环特征及受气候变化影响已有报道［１４ １５，１７，３７］，但鲜有考虑大气ＣＯ２浓度升高对生态系统碳水循环的影响㊂然而，大气ＣＯ２作为植物光合作用的原料，其浓度升高对植物起着 施肥 作用，能够在短期内促进植被生产力和生物量的增加［３８］㊂本研究根据ＣＭＩＰ６气候情景，模拟了荒漠草原区人工灌丛生态系统ＧＰＰ和ＥＴ对未来大气ＣＯ２浓度升高的响应，从２１世纪早期的模拟结果来看，大气ＣＯ２浓度升高对碳水循环过程的影响均不明显，但随着气候变化的持续发展，在２１世纪中期和末期，碳水循环过程开始显著响应大气ＣＯ２浓度升高，这种响应不仅表现年ＧＰＰ和ＥＴ的总量上，也表现在月ＧＰＰ和ＥＴ的变化上（图３㊁图４），也就是说在区域气候持续 暖湿化 的变化背景下，大气ＣＯ２浓度升高将成为盐池荒漠草原区人工灌丛碳水循环的另一控制因素㊂本研究发现长期的大气ＣＯ２浓度升高会促进生态系统生产力和蒸散耗水的增强，这与前人在不同地区㊁使用不同方法得出的结果一致㊂例如，Ｌｕｏ等利用陆地生物圈模型模拟了大气ＣＯ２浓度对青藏高原ＧＰＰ年际变化和趋势的影响，结果表明，大气ＣＯ２浓度上升的施肥效应会增强植物光合作用和生态系统ＧＰＰ［３９ ４０］㊂在水循环方面，气孔作为蒸散过程中植物与大气进行水碳交换的通道，其开闭程度受控于植物生理和相关环境要素㊂一些植物的气孔导度会随着大气ＣＯ２浓度的升高而降低，导致蒸腾减少；也有一些植物总的叶面积会随着大气ＣＯ２浓度的升高而增加，从而抵消因气孔导度下降引起的蒸腾减少［４０ ４１］㊂本研究发现，ＥＴ对长期的大气ＣＯ２浓度升高有响应，但其机制仍然不明㊂一方面，在气候持续 暖湿化 背景下，人工灌丛植被光合生产增强确实加速了植被蒸腾过程；另一方面 暖湿化 导致的降水量增加，引起土壤蒸发加大，这一过程与大气ＣＯ２浓度升高趋势同步，但这种同步不存在内在驱动机制㊂４㊀结论基于参数优化后的Ｂｉｏｍｅ⁃ＢＧＣ模型，考虑不同气候变化情景和未来趋势，模拟了盐池荒漠草原区人工灌丛生态系统ＧＰＰ和ＥＴ对气候变化的响应，得出结论如下：（１）增温会显著抑制生态系统的ＧＰＰ，大幅度的增温（３ħ）会导致ＧＰＰ急剧下降，但增温对ＥＴ的抑制作用非常微弱；（２）降水是限制ＥＴ变化的重要因素，相对于增温诱发干旱胁迫所引起的ＥＴ小幅下降，降水多寡则更直接地控制着生态系统的ＥＴ大小；（３）中国西北地区未来气候的 暖湿化 趋势和大气ＣＯ２浓度升高会对荒漠草原区人工灌丛生态系统产生综合影响，并增强生态系统的碳水通量㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］㊀ＰｉａｏＳＬ，ＷａｎｇＸＨ，ＰａｒｋＴ，ＣｈｅｎＣ，ＬｉａｎＸ，ＨｅＹＥ，ＢｊｅｒｋｅＪＷ，ＣｈｅｎＡＰ，ＣｉａｉｓＰ，ＴøｍｍｅｒｖｉｋＨ，ＮｅｍａｎｉＲＲ，ＭｙｎｅｎｉＲＢ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｄｒｉｖｅｒｓａｎｄｆｅｅｄｂａｃｋｓｏｆｇｌｏｂａｌｇｒｅｅｎｉｎｇ．ＮａｔｕｒｅＲｅｖｉｅｗｓＥａｒｔｈ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０１９，１（１）：１４⁃２７．［２］㊀ＡｈｌｓｔｒöｍＡ，ＲａｕｐａｃｈＭＲ，ＳｃｈｕｒｇｅｒｓＧ，ＳｍｉｔｈＢ，ＡｒｎｅｔｈＡ，ＪｕｎｇＭ，ＲｅｉｃｈｓｔｅｉｎＭ，ＣａｎａｄｅｌｌＪＧ，ＦｒｉｅｄｌｉｎｇｓｔｅｉｎＰ，ＪａｉｎＡＫ，ＫａｔｏＥ，ＰｏｕｌｔｅｒＢ，ＳｉｔｃｈＳ，ＳｔｏｃｋｅｒＢＤ，ＶｉｏｖｙＮ，ＷａｎｇＹＰ，ＷｉｌｔｓｈｉｒｅＡ，ＺａｅｈｌｅＳ，ＺｅｎｇＮ．Ｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｒｏｌｅｏｆｓｅｍｉ⁃ａｒｉｄｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓｉｎｔｈｅｔｒｅｎｄａｎｄｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｌａｎｄＣＯ２ｓｉｎｋ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１５，３４８（６２３７）：８９５⁃８９９．［３］㊀ＣｕｉＪＰ，ＰｉａｏＳＬ，ＨｕｎｔｉｎｇｆｏｒｄＣ，ＷａｎｇＸＨ，ＬｉａｎＸ，ＣｈｅｖｕｔｕｒｉＡ，ＴｕｒｎｅｒＡＧ，ＫｏｏｐｅｒｍａｎＧＪ．ＶｅｇｅｔａｔｉｏｎｆｏｒｃｉｎｇｍｏｄｕｌａｔｅｓｇｌｏｂａｌｌａｎｄｍｏｎｓｏｏｎａｎｄｗａｔｅｒｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎａＣＯ２⁃ｅｎｒｉｃｈｅｄｃｌｉｍａｔｅ．ＮａｔｕｒｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，２０２０，１１：５１８４．［４］㊀ＺｅｎｇＺＺ，ＰｉａｏＳＬ，ＬｉＬＺＸ，ＷａｎｇＴ，ＣｉａｉｓＰ，ＬｉａｎＸ，ＹａｎｇＹＴ，ＭａｏＪＦ，ＳｈｉＸＹ，ＭｙｎｅｎｉＲＢ．Ｉｍｐａｃｔｏｆｅａｒｔｈｇｒｅｅｎｉｎｇｏｎｔｈｅｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｗａｔｅｒｃｙｃｌｅ．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｌｉｍａｔｅ，２０１８，３１（７）：２６３３⁃２６５０．［５］㊀ＲｅｉｃｈＰＢ，ＨｏｂｂｉｅＳＥ，ＬｅｅＴＤ，ＲｉｃｈＲ，ＰａｓｔｏｒｅＭＡ，ＷｏｒｍＫ．Ｓｙｎｅｒｇｉｓｔｉｃｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｏｕｒｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅｄｒｉｖｅｒｓｏｎｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌｃａｒｂｏｎｃｙｃｌｉｎｇ．ＮａｔｕｒｅＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅ，２０２０，１３（１２）：７８７⁃７９３．［６］㊀ＬｉＣＪ，ＦｕＢＪ，ＷａｎｇＳ，ＳｔｒｉｎｇｅｒＬＣ，ＷａｎｇＹＰ，ＬｉＺＤ，ＬｉｕＹＸ，ＺｈｏｕＷＸ．ＤｒｉｖｅｒｓａｎｄｉｍｐａｃｔｓｏｆｃｈａｎｇｅｓｉｎＣｈｉｎａᶄｓｄｒｙｌａｎｄｓ．ＮａｔｕｒｅＲｅｖｉｅｗｓＥａｒｔｈ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，２０２１，２（１２）：８５８⁃８７３．［７］㊀ＢａｉＹＦ，ＣｏｔｒｕｆｏＭＦ．Ｇｒａｓｓｌａｎｄｓｏｉｌｃａｒｂｏｎｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ：ｃｕｒｒｅｎｔｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ，ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ，ａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０２２，３７７（６６０６）：６０３⁃６０８．３２５３㊀８期㊀㊀㊀袁洪艺㊀等：人工灌丛总初级生产力和蒸散对气候变化的响应模拟㊀。

生态系统物质循环的特征嘿，大家好呀！今天咱来聊聊生态系统物质循环的特征这个听起来有点高大上的话题。

你说这生态系统物质循环啊，就像是一场超级大的“资源大挪移”游戏。

各种元素在自然界里跑来跑去，一会儿在植物里，一会儿又跑到动物身体里，玩得可欢啦！这就好比是一场元素们的奇妙冒险。

首先呢，它有个特点就是“来来去去不闲着”。

就拿碳元素来说吧，植物通过光合作用把空气中的二氧化碳“吸”进去，变成了自己的一部分。

然后动物吃了植物，碳就跑到动物身体里啦。

等动物呼出二氧化碳或者死后被分解，碳又回到大自然中，开始新一轮的循环。

这感觉就像碳元素在大自然这个大舞台上，不停地换装表演，一刻也停不下来。

还有啊，这物质循环是“一环扣一环，谁也离不开谁”。

就像是自行车的链条一样，一个环节出问题，整个系统都可能运行不顺畅。

要是植物突然变少了，动物们可供吃的就少了，那整个生态系统岂不是要乱套啦？而且呢，这循环有时候还挺“固执”的。

不管我们人类怎么折腾，它还是按照自己的节奏在走。

我们排放了那么多污染物，大自然还是努力地在进行着物质循环，试图把一切都恢复到平衡状态。

它就像是一个有着超强耐心的“老顽固”，不管遇到啥困难，都坚持着自己的工作。

这生态系统物质循环啊，其实和我们的生活息息相关。

我们每天吃的食物、呼吸的空气，都是这个大循环的一部分。

所以啊，我们得好好保护大自然，别去破坏这个神奇的循环。

不然，就像玩游戏把规则打乱了一样，最后吃亏的还是我们自己呀！想象一下，如果物质循环出了问题，那后果可是不堪设想啊。

也许动物们找不到吃的饿得皮包骨头，植物们也长不好，整个世界变得灰蒙蒙的。

哎呀，那可真是太可怕啦！所以呢，让我们都行动起来，从身边的小事做起，爱护环境，节约资源。

让这个超级大的“资源大挪移”游戏能够一直顺利地玩下去，这样我们才能和大自然一起愉快地玩耍呀！怎么样，都听懂这生态系统物质循环的特征和重要性了吧？嘿嘿，那就一起行动吧！。

草原碳汇定义草原碳汇是指草原生态系统中的碳储量和碳吸收能力。

草原是全球最重要的碳汇之一，具有巨大的生态和经济价值。

草原碳汇的形成和维持对于全球碳循环和气候变化具有重要的影响。

草原生态系统在地球上占据着广阔的面积。

草原分为温带草原和寒带草原两大类，分布在北美、欧亚大陆和南美等地。

草原的植被主要由草本植物组成，具有较高的净初级生产力。

草原植被通过光合作用吸收大量的二氧化碳，并将其转化为有机物质。

这些有机物质一部分被存储在土壤中，形成土壤有机碳，另一部分则被植物利用或流失。

草原碳汇的形成受到多种因素的影响。

气候因素是其中最重要的因素之一。

温度、降水和光照等气候因素直接影响草原植被的生长和碳吸收能力。

土壤因素也对草原碳汇的形成起着重要作用。

土壤质地、养分含量、水分状况等影响着植物的生长和有机物质的储存。

人类活动也对草原碳汇的形成和变化产生重要影响。

过度放牧、过度开垦和火灾等人类活动会导致草原植被破坏和土壤侵蚀，进而影响草原碳汇的稳定性。

草原碳汇对于全球碳循环和气候变化具有重要影响。

草原生态系统通过吸收大量的二氧化碳，可以减缓大气中二氧化碳的积累，起到缓解全球变暖的作用。

同时，草原碳汇也对维持全球碳平衡起着重要作用。

草原植被的破坏和碳排放会增加大气中的二氧化碳浓度，加剧全球气候变化。

保护和管理草原碳汇具有重要意义。

首先，需要加强对草原生态系统的保护和恢复。

保护草原植被和土壤有机碳的积累，可以提高草原碳汇的稳定性。

其次，需要合理利用草原资源，避免过度放牧和过度开垦。

合理的放牧管理和草地轮牧可以促进草原生态系统的健康发展，维持草原碳汇的稳定性。

此外，加强对草原火灾的预防和控制，也是保护草原碳汇的重要措施之一。

草原碳汇的研究还需要进一步深入。

科学家们可以通过野外观测、实验研究和模型模拟等手段，深入探究草原碳汇的形成机制和变化规律。

同时，还可以开展跨学科的合作研究，探讨草原碳汇与气候变化、生物多样性保护等之间的关系，为草原生态系统的保护和可持续利用提供科学依据。

草地生态系统生物量与碳储量的时空变化草地是地球上广泛分布的一种重要生态系统类型，具有丰富的生物多样性和生态功能。

草地生态系统的生物量和碳储量对于地球碳循环和气候变化具有重要的影响。

本文将探讨草地生态系统生物量和碳储量的时空变化。

一、生物量与碳储量的定义和计算方法草地生态系统的生物量是指单位面积上植物物质的总质量，包括根、茎、叶等。

碳储量则是指单位面积上植物体内储存的碳元素质量。

计算草地生态系统生物量和碳储量的方法主要有两种：直接测量和间接估算。

直接测量是通过野外调查和实测来获取草地植物物质的总质量和碳含量，常用的方法包括定点样方法、标准样带法等。

间接估算则是通过植被指数、遥感数据和数学模型等手段来估计生物量和碳储量。

二、草地生态系统生物量的时空变化1. 生物量的季节变化草地生态系统的生物量存在明显的季节变化，与气候条件、地理位置和植被类型等因素密切相关。

一般情况下，春季是草地生物量迅速增长的时期，夏季达到峰值，秋季逐渐减少，冬季几乎没有生长。

2. 生物量的年际变化草地生态系统的生物量年际变化受到气候变化和自然灾害等因素的影响。

气候因子如降水量、温度和光照强度等的变化都会对草地植物的生长和生物量产生影响。

自然灾害如干旱、洪涝和火灾等也会对草地生物量造成破坏。

三、草地生态系统碳储量的时空变化1. 碳储量的地域差异草地生态系统碳储量的大小和分布存在明显的地域差异。

一般来说，高海拔地区的草地生态系统碳储量较低，而低海拔地区的碳储量较高。

这主要是由于气候条件、土壤类型和植被类型等因素的不同所致。

2. 碳储量的变化趋势随着气候变化和人类活动的影响，草地生态系统碳储量呈现出不同的变化趋势。

一方面，全球变暖导致草地生产力提高，有利于碳的固定和储存；另一方面，频繁的草地利用和转化导致了碳的释放和流失。

四、草地生态系统生物量和碳储量的影响因素草地生物量和碳储量的时空变化受到多种因素的影响，主要包括气候因素、土壤属性、植被类型和人类活动等。