1.2.2　干旱对草地生产力影响的研究方法

利用野外实验或生态过程模型模拟的手段可以控制研究条件，设计单因子敏感性控制试验或多因子交互作用试验，识别并确定关键因子及多因子之间的相互作用，从而分析环境因子的独立效应与敏感程度，有助于理解碳通量的时空变化规律（Norby和Luo，2004；Tian等，1999）。干旱通过与其他环境因子（如CO2浓度、温度）的相互作用会扩大或减少它对碳通量和蓄积量的影响（Luo等，2008），故研究干旱单一因子对草地碳循环影响的研究手段主要包括3种：降水控制实验、遥感实时监测和模型模拟（田汉勤等，2007）。

（1）降水控制实验。在全球范围内已开展了大量的诱导实验，通过减少降水量形成干旱效应研究干旱对草地碳循环的影响，如美国堪萨斯州Konza Prairie长期定位试验站和加拿大北部草原生态系统布置的降水控制实验（Knapp等，2002；Laporte等，2002）。一些学者在北美的高杆大草原进行降水控制实验，当降水量减少30%时土壤CO2通量降低8%，改变降水时机（延长50%降水间隔同时增大降水强度）土壤CO2通量降低13%，二者耦合时土壤CO2通量降低20%（Harper等，2005）。

（2）遥感实时监测。该方法主要是通过实时获取的遥感数据，分析严重干旱对碳循环的影响。Zhao等采用PDSI干旱指数进行干旱识别，基于MODIS NPP数据评价了全球干旱对NPP的影响，指出干旱减少了全球0.55Pg的碳（Zhao和Running，2010）。(https://www.daowen.com)

（3）模型模拟。模型模拟是基于生态过程模型，把减少降水或温度、降水共同改变的气候状况设为干旱条件来研究陆地生态系统生产力的响应（田汉勤等，2007）。Tian等将不同气候因子试验作为TEM模型的输入数据，分析了干旱对美国陆地生态系统的影响，发现受降水和温度交互影响的干旱可以显著降低生态系统的碳汇功能（Tian等，1999）。Chen等通过生态过程模型（DLEM）设计了3种模拟实验，刻画了不同单一因子对NPP和NCE的影响贡献，辨析了干旱对生态系统生产力产生的真实影响（Chen等，2012）。Luo通过四个植被动态模型发现降水和温度的相互作用扩大了单一因子对生态系统碳通量的影响（Luo等，2008）。Norby和Luo在生态系统对多因子环境的响应研究中评述了生态过程模型对定量单因子或多因子交互作用的重要性，同时指出模型—数据的融合为研究气候变化的影响提供了一种比较有效的手段（Norby和Luo，2004）。

实验方法适用于野外观测，直接、明确，技术简单，可以对各种环境因素加以控制，为分析干旱对植被碳水循环过程的影响提供了多情景结果的对比，也为模型验证和参数优化提供数据，但时间尺度较短，只能在小范围内开展，无法扩展到大区域尺度应用。遥感监测的优势在于大面积实时监测，能准确认识区域碳源汇强度及其时空分布特征。然而利用遥感手段仅能从表面上了解生态系统的变化，无法深入了解不同草地生态系统内部过程对干旱的响应，机理性较差，时间尺度相对较短，空间分辨率相对粗糙———而这正是模型方法的优点，方便研究者设定不同的研究目的，创造实际试验中难以达到的条件估算多模拟变量，研究大尺度格局上草地生态系统对干旱的响应和适应性。尤其在实验缺乏的区域，模型—数据融合的模拟方法为研究单一因子对碳循环的影响提供了一种比较有效的途径。