東北典型天然次生林的碳交換動(dòng)態(tài)特征及其環(huán)境控制.pdf

1、植被與大氣間CO2通量的長(zhǎng)期觀測(cè)能夠加深人們對(duì)于陸地生態(tài)系統(tǒng)在全球碳循環(huán)中科學(xué)地位的理解。在生態(tài)系統(tǒng)水平上，渦度相關(guān)技術(shù)是評(píng)價(jià)植被—大氣間凈生態(tài)系統(tǒng)CO2交換量的主要手段。東北天然次生林在我國(guó)森林碳平衡中占有重要地位。本文選取黑龍江帽兒山森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外觀測(cè)研究站的典型天然次生林為研究對(duì)象，以渦度相關(guān)為主要技術(shù)手段，初步探討了渦度相關(guān)技術(shù)在東北東部山區(qū)地形條件下森林生態(tài)系統(tǒng)CO2通量長(zhǎng)期觀測(cè)研究中的應(yīng)用問(wèn)題，評(píng)價(jià)了不同校正方法對(duì)山地

2、生態(tài)系統(tǒng)CO2通量觀測(cè)的影響，分析了生態(tài)系統(tǒng)光合作用與呼吸作用的動(dòng)態(tài)變化及其環(huán)境控制。主要結(jié)論如下：(1)帽兒山天然次生林CO2濃度廓線具有明顯的日變化特征，其中生長(zhǎng)季的變化幅度明顯大于非生長(zhǎng)季。CO2濃度廓線始終表現(xiàn)為近地層濃度大于上層。林內(nèi)CO2濃度在清晨達(dá)到最大，日出后迅速減小，有一個(gè)明顯的釋放過(guò)程;隨著太陽(yáng)高度的增大，CO2濃度一般在午后達(dá)到最低值;而日落前后CO2濃度又開(kāi)始迅速升高，表現(xiàn)出明顯的累積過(guò)程。冠層儲(chǔ)存通量的這種日變

3、化格局主要受以溫度廓線為特征的大氣邊界層控制。非生長(zhǎng)季CO2濃度和冠層儲(chǔ)存通量變化幅度明顯小于生長(zhǎng)季的，因此植被活動(dòng)（碳代謝）是CO2濃度和冠層儲(chǔ)存通量季節(jié)格局的主要調(diào)控因子。(2)冠層儲(chǔ)存通量在短時(shí)間尺度上對(duì)生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換(NEE)的貢獻(xiàn)可高達(dá)29％，因而在研究日變化時(shí)不能將其忽略。而利用渦度相關(guān)儀器高度的單層測(cè)量估算整個(gè)植被的存通量，可能會(huì)系統(tǒng)地低估CO2的積累和釋放。(3)氣流沿山谷向下行時(shí)，傾斜角度往往為負(fù)值;而上行氣流時(shí)正好

4、相反。因此傾斜校正趨向去減小垂直角度。但校正后的垂直風(fēng)速夜間仍然傾向于向下，白天向上。這主要是山谷地形的中尺度環(huán)流（山谷風(fēng)）引起的。由于CO2濃度差（渦度相關(guān)儀器高度與冠層平均濃度之差）恒為負(fù)值，并且夜間差值比白天更明顯，因此生長(zhǎng)季垂直平流通量夜間為正，白天為負(fù)但接近零。但非生長(zhǎng)季變化垂直平流通量量級(jí)很小，日格局不明顯。整體上講，垂直平流通量校正傾向于增大夜間通量，而略減小白天通量，因此增加生態(tài)系統(tǒng)年光合量與呼吸量，卻降低了凈碳吸收。(

5、4)比較兩種夜間通量處理策略，采用通量負(fù)值過(guò)濾（剔除夜間負(fù)通量）可能低估夜間呼吸，而土壤呼吸過(guò)濾（剔除低于土壤呼吸的數(shù)據(jù)）可能會(huì)高估夜間呼吸。不同處理標(biāo)準(zhǔn)給年通量估算帶來(lái)很大的影響，通量負(fù)值過(guò)濾可能低估年生態(tài)系統(tǒng)呼吸，高估生態(tài)系統(tǒng)光合（使碳吸收減?。瑓s低估生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換（使凈碳吸收增大）;而土壤呼吸過(guò)濾的效應(yīng)可能相反。(5)生長(zhǎng)季森林生態(tài)系統(tǒng)光合作用主要受光合有效輻射的控制，但蒸汽壓飽和虧缺也會(huì)有顯著的影響。冠層葉量是影響生態(tài)系統(tǒng)光