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作者：袁毓婕西北农林科技大学

学位级别：硕士

植被恢复是应对气候变化和增加陆地固碳的重要手段。然而,干旱和半干旱地区的大规模植被恢复会过度消耗当地的水资源,从而威胁区域的供水安全。如何在植被恢复背景下保障流域社会经济所需的水资源量,协调植被恢复与区域水安全之间的关... 详细信息

植被恢复是应对气候变化和增加陆地固碳的重要手段。然而,干旱和半干旱地区的大规模植被恢复会过度消耗当地的水资源,从而威胁区域的供水安全。如何在植被恢复背景下保障流域社会经济所需的水资源量,协调植被恢复与区域水安全之间的关系仍然是一个需要解决的关键问题。基于此,本研究以黄土高原典型植被恢复区—延河流域为例,构建考虑植被动态生长的RHESSys生态水文模型,实现延河流域生态水文要素(实际蒸散发ET、地表径流Rs、净初级生产力NPP和总碳密度TC)的定量模拟。在此基础上,解析流域水碳关系演变规律,确定保障区域经济社会用水为前提的流域适宜植被覆盖度,为区域退耕还林(草)工程的实施前景和可持续发展管理策略提供参考。本文取得的主要结果如下:(1)利用RHESSys模型对延河流域生态水文过程进行模型,并验证了模型在该流域的适用性。针对延河流域复杂下垫面条件,引入并构建了考虑植被生长的RHESSys生态水文模型,并利用实测径流数据对模型率定和验证。结果显示,在率定期和验证期,模型NSE分别为0.71和0.70,R分别为0.82和0.79,表明RHESSys模型可实现延河流域的生态水文过程的模拟,可用于流域水碳关系评价。(2)定量揭示了延河流域生态水文要素的时空变化特征。在空间分布上,延河流域的生态水文要素呈现明显的空间异质性,且与降水梯度变化和植被覆盖度的空间分布较一致。在时间尺度上,实际蒸散发、净初级生产力和总碳密度在1990～2019年期间均呈显著增加趋势,而地表径流深以0.35mm a的速率下降。同时,在退耕还林(草)工程实施后,不同植被类型的生态水文要素也发生相应的改变。林地、耕地和草地的实际蒸散发量均呈上升趋势,地表径流深的变化与此相反;三种植被类型的净初级生产力和总碳密度均呈上升趋势,林地的上升速率最高。(3)量化了气候和下垫面变化对生态水文要素的影响。通过计算气候因子和土地利用变化对生态水文要素变化的贡献率发现,在退耕还林(草)初期(2000～2009年),土地利用变化对流域蒸散增加和地表径流减少的贡献率分别为82.66%和51.87%,是影响其变化的主要因素;退耕还林(草)中期(2010～2019年),土地利用变化对水文要素贡献率均略有下降,但仍占主导地位。而无论在退耕还林(草)初期或中期,土地利用变化对NPP和TC增加的贡献率均在75%以上。(4)解析了退耕还林(草)工程实施前后流域水碳关系演变规律。通过对流域水碳关系解析发现,NPP-ET呈强正相关性,表明该地区的水碳循环是紧密耦合的。但在退耕还林(草)工程实施后,Rs-NPP和Rs-TC的负相关性增强,表明随着植被恢复工程的实施,延河流域的水碳权衡关系进一步得到增强。(5)确定了保障区域经济社会用水为前提的流域适宜植被覆盖度。基于流域供需水预测结果,以流域可用水资源量为约束,对流域植被覆盖度进行倒逼优化,确定满足流域供需平衡的适宜植被覆盖度为0.425,同时在适宜植被覆盖情景下,总供水量可达15622万m,满足流域总需水量15510万m。

关键词：水碳关系 RHESSys生态水文模型植被恢复适宜植被覆盖度

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长三角地区工业领域节水降碳协同推进研究

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环境科学研究 2024年

作者：杨儒浦王婷杨霖李丽平王敏生态环境部环境与经济政策研究中心鄂尔多斯市生态环境局综合保障中心

长三角是中国经济发展最活跃、开放程度最高、创新能力最强的区域之一，产业体系最齐全、产业链条最完备，研究其工业领域水资源消耗与CO2排放关系对促进我国工业绿色低碳高质量发展转型意义重大。本文分析了长三角地区工业领域用水变化... 详细信息

长三角是中国经济发展最活跃、开放程度最高、创新能力最强的区域之一，产业体系最齐全、产业链条最完备，研究其工业领域水资源消耗与CO2排放关系对促进我国工业绿色低碳高质量发展转型意义重大。本文分析了长三角地区工业领域用水变化和CO2排放变化趋势，采用耦合协调度和LMDI指数分解方法进行了量化研究。结果表明：①近年来，长三角地区工业用水量在长期下降过程中出现逆转，工业领域CO2排放总量持续攀升、碳排放强度快速下降。②长三角地区节水降碳耦合协调度整体改善明显，2010—2021年由勉强协调发展以下水平改善到良好协调发展水平以上，2021年回落到初级协调发展水平。③长三角地区工业产出率是工业领域CO2排放攀升最主要的驱动因素，能源消费碳排放强度未能长期保持抑制工业CO2排放，工业用能结构存在较大优化空间；江苏省与其他3个省份差异较大，工业碳排放强度的抑制成效最为突出，用水结构效应和工业产出率是CO2排放增加的主要驱动力。④长三角地区各省份需重点做好工业能源消费结构绿色低碳转型，优先推动工业热泵和电热炉等电能替代，减少化石能源消耗，同步降低CO2排放和水资源消耗，江苏省可考虑在电力、钢铁等行业试点实施节水降碳协同控制专项行动，上海市、浙江省和安徽省可针对电力、化工等行业率先实施行业碳排放双控和用水强度管控。研究显示，长三角地区工业领域节水降碳协同推进情况有较大改善，但各省份仍面临较大挑战，需要进一步深入研究工业领域水碳关系，找准政策发力点。

关键词：水碳关系长三角地区工业耦合协调度 LMDI指数分解

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干旱复水对杨树水力学特性及非结构性碳水化合物的影响

干旱复水对杨树水力学特性及非结构性碳水化合物的影响

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作者：张立西北农林科技大学

学位级别：硕士

水力失衡和碳饥饿假说在解释干旱导致树木死亡机制方面较为重要,但目前对水力失衡和碳饥饿两者之间关系的研究仍存在不足,树木应对干旱和从干旱中恢复的生理学机制的了解也较少。阐明不同生长速率的杨树无性系在干旱胁迫下所采取的抗旱... 详细信息

水力失衡和碳饥饿假说在解释干旱导致树木死亡机制方面较为重要,但目前对水力失衡和碳饥饿两者之间关系的研究仍存在不足,树木应对干旱和从干旱中恢复的生理学机制的了解也较少。阐明不同生长速率的杨树无性系在干旱胁迫下所采取的抗旱策略及其差异、水力学特性和碳代谢之间的关系,理解杨树在当前干旱事件频发的环境下存活的生理学机制,将有助于解决干旱地区杨树的造林和培育问题。本研究以不同生长速率（K组,M组）的杨树无性系为材料,进行不同程度的水分胁迫（正常浇水组;中度干旱处理组;重度干旱处理组）及复水处理,测定各阶段栓塞脆弱性、叶水势、导水率、导水率损失率（PLC）等水力学指标及气体交换参数、光合指标、复水前后非结构性碳水化合物（NSC）等,比较相同无性系在不同水分处理间及不同无性系在相同水分处理间各指标的变化及差异,探究两类杨树无性系在干旱及复水阶段生理生化指标与水分胁迫间、水力学特性与碳代谢之间的关系。主要的结论有:（1）杨树的抗旱能力与生长速率相关。对比生长、栓塞脆弱性、水力安全阈值等,生长速率较快的K组杨树抗旱能力弱于生长速率较慢的M组杨树。（2）杨树因为生长速率不同而采取了不同的抗旱策略。K组杨树无性系的水分调节策略表现出更接近于等水行为的特征,M组杨树更接近异水行为。（3）不同干旱条件均显著影响了两组杨树无性系的水力学特性和碳代谢水平,且水力失衡在两组无性系中均占主导作用,两组杨树均未发生碳饥饿。水力失衡的发生与植株的生长速率无关。（4）复水后杨树从干旱中恢复的能力与生长速率相关。复水后两组杨树的水力学特性均能在一定程度上恢复,生长快速的K组杨树恢复能力更强,而生长较慢的M组有更强的碳分配能力且复水后更抗旱。

关键词：栓塞脆弱性非结构性碳水化合物水力学特性碳饥饿水碳关系

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