浙江安吉毛竹林生態(tài)系統(tǒng)CO2通量過程的研究.pdf

1、利用渦度相關(guān)法和生理生態(tài)法探究了安吉毛竹林生態(tài)系統(tǒng)2014年10月—2015年9月的CO2通量在日、月、季節(jié)和年尺度上的動(dòng)態(tài)變化，明確了該生態(tài)系統(tǒng)碳收支情況，并從生理生態(tài)的角度解釋了 CO2通量數(shù)據(jù)的變化，為揭示該森林生態(tài)系統(tǒng)的CO2交換提供了生理生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。同時(shí)，本文還分析了環(huán)境因子（光照、溫度和濕度）對(duì)該生態(tài)系統(tǒng) CO2通量的影響，以更進(jìn)一步解釋森林生態(tài)系統(tǒng)碳收支動(dòng)態(tài)變化的調(diào)節(jié)機(jī)制。此外，運(yùn)用這兩種方法測(cè)定安吉毛竹林生態(tài)系統(tǒng)的碳通量

2、，還能夠?yàn)榘布窳植煌叨壬踔琳麄€(gè)生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯的評(píng)價(jià)方法提供一定的依據(jù)。關(guān)注森林生態(tài)系統(tǒng)在全球氣候變暖背景下的碳吸收情況，還有助于為緩解全球溫室效應(yīng)指明一定的方向，也對(duì)我國經(jīng)濟(jì)等各方面的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展具有十分重要的意義。
　　通過對(duì)安吉毛竹林生態(tài)系統(tǒng)碳通量和環(huán)境因子的研究，得到以下結(jié)果：
　?。?）年平均光合有效輻射PAR為527.61μmol·m-2·s-1，大致呈現(xiàn)雙峰曲線變化；1月平均值最低，僅365.23μmol

3、·m-2·s-1，8月最高，為672.18μmol·m-2·s-1。全年空氣溫度Ta表現(xiàn)為明顯的單峰曲線變化，年平均值為14.98℃，12月份平均溫度最低，僅4.22℃，8月最高，達(dá)到25.62℃。年平均相對(duì)濕度RH約為76.30％，12月最低，僅為47.66%，7月最高，達(dá)到94.91%。受Ta和RH的影響，全年飽和水汽壓差VPD規(guī)律性較差，年平均VPD為0.44 kPa，4月有最大值，達(dá)到0.78 kPa，7月有最小值，為0.27

4、kPa。
　　（2）全年各月生態(tài)系統(tǒng)凈交換量NEE的日平均變化規(guī)律性較強(qiáng)，均呈“U”（或“V”）型曲線變化，午間12:00前后有最大數(shù)值（負(fù)值），夜間和凌晨NEE為正值，白天為負(fù)，夏季NEE數(shù)值較高，冬季較低。各月NEE均值為負(fù)，毛竹林生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為碳匯，7月數(shù)值最大，為0.163 mg·m-2·s-1，1月數(shù)值最低，為0.039 mg·m-2·s-1。各月凈光合速率Pn呈現(xiàn)倒“U”型或“M”（存在光抑制現(xiàn)象）變化，并且與NEE的

5、增減趨勢(shì)一致。表明光合作用與NEE間的響應(yīng)關(guān)系較好。
　?。?）2014年10月—次年9月，毛竹林生態(tài)系統(tǒng)各月白天NEE與P AR值的擬合關(guān)系較好（R2>0.9），最大凈光合速率和暗呼吸速率均表現(xiàn)出先降低后升高再降低的變化趨勢(shì)，1月有最小值，分別為0.543和0.067 mg·m-2·s-1，7月有最大值，分別為1.889和0.296 mg·m-2·s-1。各月Pn與PAR擬合系數(shù)R2均高于0.96，其最大凈光合速率和暗呼吸速率也

6、均呈先降低后升高再降低的變化規(guī)律，7月有最大值，分別為0.231 mg·m-2·s-1和0.040 mg·m-2·s-1，最小值分別為0.075 mg·m-2·s-1（1月）和0.007 mg·m-2·s-1（12月）。擬合得到的表觀量子效率變化規(guī)律均較差，波動(dòng)微小。此外，渦度協(xié)方差和生理法兩種測(cè)量方法得到的毛竹冠層月最大凈光合速率和暗呼吸速率間均表現(xiàn)出較好的正相關(guān)關(guān)系（r=0.97，0.93），且月平均最大凈光合速率和暗呼吸速率均是渦

7、度相關(guān)法測(cè)定的結(jié)果高于生理法，分別高出7.04%和9.95%。
　?。?）全年NEE夏季最高（0.110 mg·m-2·s-1），冬季最低（0.060 mg·m-2·s-1），具有明顯的季節(jié)變化。各季節(jié)無論是白天的NEE還是 Pn，對(duì) PAR的響應(yīng)結(jié)果均表明，最大凈光合速率和暗呼吸速率均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)，且都在夏季最高，冬季最低；表觀量子效率在0.001—0.003 mg·μmol-1范圍內(nèi)波動(dòng)。同時(shí)，基于兩種測(cè)量方法得

8、到季節(jié)最大凈光合速率的Pearson相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.91，暗呼吸速率為0.95，即表明兩種測(cè)量方法測(cè)定結(jié)果具有較高的相關(guān)性。
　　（5）基于渦度協(xié)方差法得到的毛竹冠層年平均最大凈光合速率為1.221 mg·m-2·s-1，生態(tài)系統(tǒng)暗呼吸速率為0.263 mg·m-2·s-1；基于生理法得到冠層的年平均最大凈光合速率為0.967 mg·m-2·s-1，暗呼吸速率為0.171 mg·m-2·s-1，均低于渦度相關(guān)法測(cè)定的結(jié)果，分別降低

9、了20.80%和34.98%。毛竹林生態(tài)系統(tǒng)全年的凈初級(jí)生產(chǎn)力總量為2581.33 g·m-2，吸收的碳約0.704 kg·m-2，表現(xiàn)為較高強(qiáng)度的碳匯。另外，渦度相關(guān)法和生理法測(cè)定毛竹林生態(tài)系統(tǒng)全年白天的凈初級(jí)生產(chǎn)力分別為4078.69 g·m-2和3277.50 g·m-2，且后者占到前者的80.36%，比例較高。
　　（6）各月PAR和基于兩種測(cè)量方法得到的白天的凈初級(jí)生產(chǎn)力間均呈現(xiàn)極顯著（P<0.01）的正相關(guān)關(guān)系（r=0

10、.95）。隨著Ta的升高，生態(tài)系統(tǒng)最大凈光合速率和暗呼吸速率均呈指數(shù)增加，而表觀量子效率呈現(xiàn)降低的變化趨勢(shì)。隨著VPD的升高，生態(tài)系統(tǒng)最大凈光合速率和暗呼吸速率均呈現(xiàn)出先增加后降低的變化趨勢(shì)，而表觀量子效率呈現(xiàn)降低的變化趨勢(shì)。
　　以上結(jié)果表明，2014年10月—2015年9月，安吉毛竹林碳吸收能力較好，表現(xiàn)為較強(qiáng)的碳匯作用。盡管渦度相關(guān)法測(cè)定的結(jié)果略高于生理法，但兩種方法測(cè)量的結(jié)果存在較好同步性。而且，生理法能夠很好地解釋 CO