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湿地生态系统是地球上的主要碳库,其对全球气候变化影响巨大;同时,湿地生态系统又是对气候变化异常敏感的生态系统。本文选择我国气候变化最为剧烈的东北三江平原沼泽湿地为研究对象,分析过去50年和未来40年该区域气候变化情况,并模拟沼泽湿地植被净初级生产力(NPP)对气候变化的响应情况,评估气候变化对沼泽湿地NPP的主要影响,通过对过去50年的NPP变化,预估未来40年气候变化对三江平原沼泽湿地系统的可能影响及风险。具体研究结论如下:1、1961~2010年三江平原地区气候变化总体趋势表现为气温持续升高,降水量略有增加,蒸发量微弱增加,呈现出暖化的气候变化趋势。水热指标中温暖指数和寒冷指数均呈增加趋势,而湿度指数和干燥指数未见明显变化,但波动十分剧烈,连续干旱日数呈现下降趋势,而夏天日数增加。最高和最低年平均气温出现年份和东北区域的情况相同,但三江平原地区的增温幅度高于东北平均值。未来40年(2011~2050)气候将持续暖化趋势。RCP2.6,RCP4.5,RCP6.0和RCP8.5情景下气温均值分别为3.84,3.89,3.72和4.12℃,均高于过去50年的平均气温(3.21℃),增温速率分别为0.35,0.47,0.32和0.63℃/10a,RCP6.0情景下增温速率最慢,RCP4.5和RCP8.5情景气温增幅最大,气温波动也最为剧烈。4种气候情景下降水量、蒸发量均呈略微增加趋势,温暖指数、寒冷指数持续上升,夏天日数更长,生长季长度也更长,湿度指数均值虽略高于基准期,但却呈现出下降趋势,连续干旱日数低于过去50年。三江平原地区气候基本上延续了过去的气候变化趋势,4种气候情景下,以RCP8.5情景下气候变化最为剧烈,而RCP2.6情景下气候变化最为平缓。2、通过模型参数本地化和优化调整,BIOME-BGC模型对小叶章湿地和苔草湿地NPP的模拟值与实测值决定系数(R2)分别达到0.87和0.72,说明BIOME-BGC模型适用于三江平原沼泽湿地NPP的模拟。1961~2010年三江平原沼泽湿地npp年平均值为326.8gcm-2a-1,波动幅度在281.2~365.6gcm-2a-1之间,总体上呈微弱的增加趋势,说明过去50年气候变化趋势促进了沼泽湿地npp的增加;在区域分布上,随着时间的变化npp区域差异变大,npp偏高的区域呈现出增加趋势,而npp偏低的区域则表现为下降趋势,而这意味着气候变化会对湿地npp较低的地区产生较大威胁;4种沼泽湿地植被类型npp差异明显,其中以芦苇湿地npp最高(395.0gcm-2a-1),其次为小叶章-芦苇湿地(352.2gcm-2a-1)和小叶章苔草湿地(304.1gcm-2a-1),苔草湿地npp最低(255.9gcm-2a-1),但波动却最为剧烈,其npp波动范围在194.1~297.7gcm-2a-1之间,说明气候变化对苔草湿地npp的影响最大。未来气候情景下,2011~2050年三江平原沼泽湿地npp模拟均值为329.4gcm-2a-1,与基准期(1981~2010)沼泽湿地npp均值(330.4gcm-2a-1)基本相同,但npp的年际波动加剧。在rcp8.5情景下,沼泽湿地npp变化最为剧烈,波动范围在283.7~379.4gcm-2a-1之间,标准差达25.6;rcp2.6情景次之,npp波动范围在293.4~378.2gcm-2a-1之间,标准差为20.8;在rcp4.5和rcp6.0情景下,沼泽湿地npp较为稳定,波动幅度和基准期较为接近。未来气候情景下,三江平原沼泽湿地npp空间分布格局与过去50年基本一致,表现为东部、中部和西部地区npp偏低,而中部区域东西两侧的npp值相对较高。大部分地区npp呈增加趋势,rcp2.6和rcp6.0情景下,全区npp变化较小,主要表现为北部地区npp增加;而rcp4.5和rcp8.5情景下,则是全区大部分地区npp都有增加趋势。四种类型沼泽湿地中,以苔草湿地波动最为剧烈,其在rcp8.5情景下波动范围201.8~330.2gcm-2a-1,标准差高达32.8,超过所有其他情景及沼泽湿地类型;其次为芦苇湿地,标准差29.7;而小叶章-苔草湿地和小叶章-芦苇湿地的npp则相对较为稳定。与过去50年相比,苔草湿地和芦苇湿地npp呈增加趋势。3、未来气候情景下三江平原沼泽湿地npp均值较基准期变化不大,但年际间波动剧烈,部分年份风险等级较高。rcp2.6情景下沼泽湿地npp风险最低,rcp8.5情景下沼泽湿地npp风险最高,未来40年有9年面临较高风险,高风险年份主要出现在2040年以后;在区域分布上,高风险主要发生在三江平原中部偏北的外七星河两侧和兴凯湖东部地区。RCP8.5情景下存在风险的区域最大,其次为RCP4.5,而RCP2.6情景下仅兴凯湖东部区域存在风险;各气候情景下,以小叶章-苔草湿地和小叶章-芦苇湿地风险较高,芦苇湿地和苔草湿地风险相对较低。4、多项分析均表明未来沼泽湿地NPP变化主要受到水分因素变化的影响,而温度相关的气候因素则对沼泽湿地变化影响微弱。逐步回归分析表明影响沼泽湿地NPP变化的气候因素以蒸发量和干燥度指数最为显著,二者合计对NPP影响的贡献率(R2)可达0.62,此外,降水量和湿度指数也对NPP有较大影响,而温度相关的气候因素并不是影响沼泽湿地NPP的主要因素。随着国家湿地保护条例的颁布实施,以及三江平原湿地保护红线的严格执行,未来气候将会是影响三江平原沼泽湿地系统变化的主导因素。