祁连山青海云杉林生态系统CO2与H2O交换特征及其对气候变化的响应机制研究

本文通过涡度相关法（EC）系统研究了祁连山青海云杉林生态系统的碳水交换特征，量化了净生态系统CO2交换量（NEE）、总初级生产力（GPP）、生态系统呼吸（Re）和蒸散发（ET）等关键参数，揭示了辐射（Rn）和土壤温度（Ts）对碳汇功能的主导作用，为高寒森林应对气候变化提供科学依据。

　　

Highlight

这项研究首次系统揭示了祁连山青海云杉林作为稳定碳汇（年均NEE达-328.72 g C m^-2）的生态功能，其水分利用效率（WUE_e）显著高于同类生态系统，为高寒森林碳-水耦合机制研究树立了新标杆。

Experimental site

研究选址于黑河上游海拔2500-3800米的排露沟流域，该区域典型的高山地貌和大陆性气候为观测碳（CO₂）水（H₂O）交换提供了理想场所。云杉林占流域面积的25%，其独特的冷旱适应特性使其成为研究气候敏感型生态系统的天然实验室。

Variations in meteorological factors

2018-2020年连续观测显示，2米风速（u_2m）保持稳定（0.56-0.59 m s^-1），而净辐射（R_n）和土壤温度（T_s）呈现显著季节波动，这种独特的气象格局直接驱动着碳吸收峰值（4-9月达日均-2.81 g C m^-2 d^-1）的形成。

Magnitudes and patterns of carbon and water fluxes

研究发现：1）青海云杉林年固碳量达-328.72 g C m^-2，相当于每公顷吸收12吨CO₂；2）ET与降水量（P）近乎持平，揭示该生态系统"降水即蒸发"的特殊水文模式；3）WUE_e高达2.58 g C kg^-1 H₂O，彰显其卓越的水分利用策略。

Conclusions

本研究不仅证实青海云杉林是应对气候变化的"天然碳库"，更预警全球变暖可能通过促进ET导致干旱胁迫，进而削弱其固碳能力。这些发现为祁连山"山水林田湖草"系统治理提供了量化依据。