基于渦度相關(guān)的農(nóng)田CO2通量和光能利用率研究.pdf

1、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其碳循環(huán)過程對理解和認識區(qū)域乃至全球氣候變化有著重要意義。揭示農(nóng)田CO2交換的特征與影響因子是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間碳循環(huán)研究的重要內(nèi)容，可幫助人們了解碳循環(huán)的過程機理，用來評價農(nóng)田的CO2源匯屬性及其強度，還可以為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)模型模擬提供科學(xué)依據(jù)。
　　本文以淮河流域典型的稻麥輪作農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，試驗地點選在安徽壽縣國家觀象臺，采用渦度相關(guān)儀器對農(nóng)田與大氣之間的CO2交換量進行了

2、連續(xù)觀測，通過分析能量平衡閉合程度對數(shù)據(jù)的可靠性進行評價，并分析了小麥和水稻不同生育期的CO2通量日變化和季節(jié)變化及其影響因素，估算了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)與大氣的CO2年交換量，并結(jié)合田間實測數(shù)據(jù)計算了水稻生育期間的光能利用率。
　　研究結(jié)果表明:
　　(1)在安徽壽縣農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中存在能量不閉合現(xiàn)象，多年能量平衡比率平均為0.88，能量平衡不閉合度為0.12，白天能量平衡比率明顯大于夜間，春夏季明顯大于秋冬季。通過討論分析可知，造

3、成能量平衡不閉合的原因有很多，并不是每一項都會影響CO2通量觀測數(shù)據(jù)的可信度。綜合來說，安徽壽縣農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)使用渦度相關(guān)法觀測得到的通量數(shù)據(jù)有較好的可靠性。
　　(2)壽縣農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)小麥和水稻生長季內(nèi)CO2通量具有明顯的日變化規(guī)律。白天以吸收CO2為主，夜間主要表現(xiàn)為向大氣釋放CO2。小麥和水稻農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的CO2通量日變化還受到農(nóng)作物物候期的影響，一般而言CO2通量白天的吸收峰值在拔節(jié)期和抽穗開花期較高，而在分蘗期和成熟期較低

4、。小麥和水稻整個生育期內(nèi)都表現(xiàn)出明顯的碳匯特征，分別固碳達到485 g C·m-2和442 gC·m-2。溫度和光合有效輻射是影響小麥和水稻生育期間農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)白天CO2通量的主要環(huán)境因素。白天CO2通量與光合有效輻射的關(guān)系可以用直角雙曲線方程表示。小麥和水稻以及它們的不同生育期之間的光量子利用效率和最大光合速率存在很大的差異?？傮w來說，水稻的光能利用效率高于小麥。小麥和水稻生長季夜間CO2通量與溫度呈現(xiàn)極顯著的指數(shù)正相關(guān)。通過對多個溫

5、度指標(biāo)的分析發(fā)現(xiàn)土壤表層溫度最適合用于擬合呼吸通量。光合有效輻射是影響小麥和水稻生育期間NEE季節(jié)變化的主要因素。小麥生長季內(nèi)白天NEE對溫度更為敏感，而水稻生長季內(nèi)白天NEE對光合有效輻射更加敏感。
　　(3)稻麥輪作的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的潛熱通量和凈輻射的年變化分布基本一致，都在4～5月和7～9月呈現(xiàn)出兩個較高的峰值，其余時間則較低。顯熱通量與土壤熱通量的值相對較小。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)吸收的凈輻射主要用于潛熱交換，平均而言其所占的比例為6

6、0％。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)NEE（絕對值）、GPP和Reco的年變化分布均與凈輻射趨勢接近。全年凈固碳量為1.02 kg C·m-2，其中小麥和水稻生育期間的固碳量達到全年總量的91％。PAR和Ta是GPP與NEE年變化的主要影響因素。U*臨界值的選定會對NEE年總量產(chǎn)生較大的影響。
　　(4)稻田生態(tài)系統(tǒng)FPAR與水稻LAI呈良好的指數(shù)相關(guān)關(guān)系。稻田生態(tài)系統(tǒng)光能利用率LUE呈現(xiàn)出明顯的日變化和季節(jié)變化規(guī)律。日變化中，LUE表現(xiàn)為日出起落