紫花苜蓿生態(tài)系統(tǒng)碳水交換特征與水分利用效率研究.pdf

1、以全球變暖為主要標(biāo)志的全球氣候變化越來越引起人們的關(guān)注，主要原因是自工業(yè)革命以來人類無節(jié)制的溫室氣體排放，二氧化碳是溫室氣體的主要組成部分。自然生態(tài)系統(tǒng)作為二氧化碳的最主要的源和匯，使得生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)逐漸成為業(yè)界應(yīng)對氣候變化的研究焦點之一。紫花苜蓿作為世界上栽培面積最大的牧草品種之一，因其豐富的營養(yǎng)價值而有著相當(dāng)大的需求量，研究紫花苜蓿草地生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)特征有著非常大的必要性。另外，隨著我國面臨的水資源緊缺問題日趨嚴(yán)重，在研究其生態(tài)系

2、統(tǒng)碳交換的同時，生態(tài)系統(tǒng)水分交換及水分利用效率也是值得深入探索的問題。
　　本文采用Li-6400便攜式光合作用系統(tǒng)(Licor Inc.，USA)連接透明通量箱(50cm×50cm×50cm)的箱式法，通過測定箱體內(nèi)的紫花苜蓿生態(tài)系統(tǒng)的CO2與H2O氣體通量變化，同時監(jiān)測各種環(huán)境因子，來研究紫花苜蓿生態(tài)系統(tǒng)的凈光合、生態(tài)系統(tǒng)呼吸和生態(tài)系統(tǒng)水分蒸散等碳水通量日變化和季節(jié)變化特征及其兩者的影響因素。另外，試驗還進(jìn)行了三種土壤水分處理

3、，以便同步探索紫花苜蓿草地生態(tài)系統(tǒng)水分利用效率的影響因素。主要研究結(jié)果如下:
　　凈碳交換NEE在6月份最小，7月份最大，次之為8月份，9月份，10月份和5月份?？偵鷳B(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力GEP的季節(jié)變化與NEE的季節(jié)變化表現(xiàn)不同之處在于，5月份的GEP要大于10月份。生態(tài)系統(tǒng)呼吸7月份最大，次之為5月份，8月份和9月份，10月份最小。
　　各月份NEE與PAR的直角雙曲線關(guān)系均達(dá)極顯著水平，而初始表觀量子效率（α)，即植物對光能的利

4、用率，在7月份最大，理論最大凈碳交換和擬合方程決定系數(shù)（R2）也表現(xiàn)為最大。次之為8月份，最小值則為6月份。另外，各月份NEE與光合有效輻射(PAR)和空氣溫度（Ta）兩因素之間做的線性回歸結(jié)果均表現(xiàn)為顯著。
　　ET在6月份最大，次之為8月份，7月份，10月份最小;WUE在9月份最大，次之為7月份和10月份，8月份。各月份ET與各環(huán)境因子的關(guān)系表現(xiàn)為:在5月份，ET與PAR和VPD正相關(guān)，而與RH負(fù)相關(guān)，并且PAR對ET的貢獻(xiàn)最

5、大，次之為RH、VPD;在6月份，ET與Ts正相關(guān)，與Ta負(fù)相關(guān)，而且Ts對ET的貢獻(xiàn)要大于Ta;在7月份，ET與PAR和VPD正相關(guān)，而與RH負(fù)相關(guān)，并且，PAR對ET的貢獻(xiàn)要明顯大于RH和VPD，約為2倍;在8月份，ET與PAR和Ts正相關(guān)，而與RH負(fù)相關(guān)。其中，PAR對ET的貢獻(xiàn)最大，次之為RH,貢獻(xiàn)最小的是Ts;在9月份ET與RH負(fù)相關(guān);在10月份，ET與PAR正相關(guān)，而與RH負(fù)相關(guān)，且PAR對ET的貢獻(xiàn)要比RH大。
　　

6、GEP、NEE和Reco的日變化曲線，均表現(xiàn)為在12:00左右達(dá)一天中的最大值，隨后在13:00左右有所降低，而后在14:00左右又有回升，整體表現(xiàn)呈雙峰的日變化曲線。ET在14:00左右達(dá)到最大值，上午整體隨時間的推移而增大，14:00以后隨時間推移而降低，且降低速率大于上午升高速率。WUE早上最大，在隨時間不斷下降的過程中，12:00左右出現(xiàn)短暫回升后繼續(xù)降低，從13:00到18:00變化比較小。NEE日變化與PAR極顯著正相關(guān)，而

7、與Ts之間極顯著負(fù)相關(guān)，且PAR對NEE日變化的貢獻(xiàn)要比Ts大。ET日變化與Tc極顯著正相關(guān)，而與PAR和Ta顯著正相關(guān)，Tc對ET日變化的貢獻(xiàn)要比PAR大3倍還多。而Reco日變化與Tc的指數(shù)關(guān)系最為理想。
　　干旱處理增加了ET,降低了WUE;人工澆灌降低了ET，也降低了NEE，WUE與自然降水條件下的差別不明顯。土壤水分處理對NEE日變化、ET日變化和WUE日變化的影響較為明顯突出。對于Reco，干旱條件下的Reco整體上來