東北地理所在三江平原濕地墾殖對地表水熱過程影響方面取得新進展
三江平原是近50年來我國人類農業活動和氣候變暖雙重影響下地表水熱過程變化最為劇烈的地區之一，從自然沼澤濕地主要分布區向水田集中種植區的快速轉變，顯著改變了地表-大氣間的水熱傳輸模式和區域水資源消耗-更新速率，如何量化評估沼澤濕地墾殖對地表水熱通量傳輸機制和水資源消耗強度的影響，是關系到三江平原地區濕地生態保育與農業生產平衡、持續發展的重大戰略問題，其中關于自然沼澤濕地和人工濕地（水田）的地表熱量平衡和蒸散發過程、驅動機制及水資源效應的差異是最引人關注的關鍵科學問題。但是，由于缺乏系統的、高精度的野外定位觀測研究，上述問題仍不能明確回答，限制了對區域水文過程深入研究和水資源管理戰略措施的實施。
為此，東北地理所濕地與全球變化學科組科研人員，主要利用渦度相關觀測系統對三江平原自然沼澤濕地和墾殖后水田開展了為期2年（2017-2018）的野外定位對比觀測，闡明了濕地墾殖為水田對地表水熱傳輸過程的影響機制，定量評估了對地表水資源消耗的影響趨勢和強度。結果表明，沼澤濕地墾殖為水田并未顯著改變生長季地表所獲得的凈輻射能量（Rn），但卻顯著改變了潛熱通量（LE）和感熱通量（H）間的相對比例，墾殖后潛熱通量所占比重（LE/Rn）由0.49攀升至0.81，這意味著濕地墾殖為水田后，蒸散發（ET）成為了地表能量的唯一主要消耗者，生長季平均蒸散發量由2.3mmd-1增加到3.6mmd-1。同時，地表水位的下降顯著降低了地表水體對熱量存儲-釋放的調節能力，證實了三江平原濕地墾殖將導致區域小氣候調節能力的喪失。水田系統中生長季持續高水平的Priestley-Taylor系數（αeq，1.21±0.20）和解耦系數表明了整個水田水熱傳輸過程是由能量因素持續主導的，而自然沼澤濕地存在著春季由飽和蒸氣壓差（VPD）主導、夏秋季由能量主導的季節轉變過程。自然沼澤濕地與水田在植被生長節律、冠層結構及光合生理方面的差異是導致蒸散發和能量平衡過程顯著改變的重要原因，ET的增加和水熱傳輸機制季節模式的改變將顯著改變三江平原地氣間能量平衡和區域水資源循環過程，未來時期存在巨大的水資源短缺的風險值得高度重視。
圖1 沼澤濕地墾殖為水田后地表熱通量變化特征
該研究由東北地理所郭躍東研究員、宋長春研究員、孫麗副研究員、張加雙工程師等共同完成。研究成果于近期發表在期刊Agricultural and Forest Meteorology上。該研究得到了自然基金委重點基金項目（41730643）等的資助。
論文信息如下：
Yuedong Guo, Changchun Song, Jiashuang Zhang et. Influence of wetland reclamation on land-surface energy exchange and evapotranspiration in the Sanjiang plain, Northeast China. Agricultural and Forest Meteorology, 2021, 296, 108214.
論文鏈接: https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2020.108214
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