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水分盈亏是反映陆地生态系统水分平衡及其对植被影响的重要指标,分析生态系统水分盈亏的动态变化不仅有助于认识生态系统的水循环过程特征,而且对区域水资源配置具有重要意义。本研究利用涡度相关观测法得到的水汽通量数据分析了2004~2011年间当雄高寒草甸生态系统(DX)、海北高寒草甸生态系统(HBGC)和内蒙古羊草草地生态系统(NMG)水分盈亏的季节、年际变化情况及其对生态系统生产力/固碳能力的影响。研究发现,三个草地生态系统水分盈亏量的季节变化模式差异较明显,生态系统水分盈亏量(water budget,D)多年平均值分别为-82.51±75.72mm、-35.97±81.70mm和-60.96±58.18mm。当雄高寒草甸生态系统水分盈余主要集中于6~8月,盈亏量可达52.04±68.15mm,6~8月多年平均CMI分别为-17.33±52.83mm、21.91±61.10mm和13.76±51.44mm,而在其他月份则表现为水分亏缺,为生态系统的耗水阶段;海北高寒草甸水分亏缺程度较轻,水分盈余集中于5~9月,生态系统盈亏量为30.11±67.47mm,而在其他月份表现为水分亏缺,盈亏量为-66.08±25.87mm;内蒙古羊草草地生态系统1~3月由于降水不足,盈亏量为-18.01±17.95mm,4~10月,降水较1~3月有所增加,却由于蒸散量较大,生态系统表现出轻微的水分亏缺,生态系统盈亏量为-30.99±70.49mm,多年平均CMI为-577.56±110.58mm;11~12月,生态系统多年平均水分盈亏4.94±9.15mm。 年际变化方面,三个典型草地生态系统在年尺度上表现出了一定程度的水分亏缺,当雄高寒草甸生态系统和内蒙古羊草草地生态系统亏缺情况较明显,仅有个别年份有少量水分盈余。2009-2011年期间当雄高寒草甸生态系统水分亏缺较为严重,生态系统水分盈亏量(water budget,D)均在-100mm以上,CMI值均在-426mm以上,AMI值在0.37以上;而2005、2007和2008年水分情况较好,年水分盈亏量分别为0.42mm、-0.58mm和-32.41mm,2008年CMI值和AMI值分别为-211.12mm和0.26。内蒙古羊草草地生态系统2005、2007、2010和2011年水分亏缺情况较明显,年盈亏量均在-70mm以上,2005、2007和2011年CMI和AMI分别为-770.93mm、-664.31mm和-797.73mm、1.13、0.71和0.58;2004和2008年的内蒙古羊草草地生态系统的水分情况较好,生态系统水分盈亏量分别为-0.69mm和7.55mm。海北高寒草甸生态系统水分条件则相对较好,2010和2011年的水分盈余较多,分别为42.03mm和54.59mm,2004、2006和2009年水分盈亏量较小(-6.29mm、-17.2mm和-10.69mm),2005、2007和2008年水分亏缺较明显,盈亏量分别为-51.32mm、-171.32mm和-137.83mm,2005和2008年CMI分别为-228.29mm和-284.55mm,AMI值分别为0.27和0.28。 此外,研究期内各年水分盈亏量与净生态系统生产力(Net Ecosystem Productivity, NEP)有着较为相似的变化趋势,表现为在6~8月水分较充足、水分盈余时,净生态系统生产力较高,而在水分亏缺的月份,净生态系统生产力较低。进一步的相关性分析表明,它们二者在季节尺度上的相关性较差,而在年尺度上,当雄高寒草甸生态系统水分盈亏量与NEP之间有着较好的相互变化关系和显著性,表现为在水分条件较好的年份,生态系统NEP值越大,碳汇功能越强,而在水分条件较差的年份,NEP值越小,海北高寒草甸生态系统和内蒙古羊草草地生态系统年尺度上水分盈亏量与NEP之间的相关性和显著性较差。本研究的结果可为评价干旱、半干旱区的水分状况和植被生长提供重要的生态学信息,同时也可为研究区域水资源配置与管理提供重要的科学依据。