三江平原生態(tài)系統(tǒng)CO-,2-通量的長期觀測研究.pdf

1、基于渦度相關技術，于2004～2006年連續(xù)3年對三江平原天然濕地、人工濕地(水稻)和旱地(大豆)生態(tài)系統(tǒng)CO<,2>、水汽和能量通量進行了觀測。研究了渦度相關技術應用于三江生態(tài)系統(tǒng)通量長期觀測中的理論問題和方法適用性，探討了不同時間尺度上濕地生態(tài)系統(tǒng)碳交換的變異特征及其環(huán)境控制機制，闡述了氣象要素變化對濕地生態(tài)系統(tǒng)碳交換的影響。通過比較天然濕地、人工濕地和旱地生態(tài)系統(tǒng)能量通量、水汽通量和CO<,2>通量的差異，初步分析了土地利用方式的

2、變化對植被／大氣間能量和物質交換的影響。 功率譜和協(xié)譜分析表明，渦度相關儀器對高頻湍流信號有著良好的響應能力能夠滿足觀測的要求，與常規(guī)氣象系統(tǒng)和氣相色譜結果比較表明，渦度相關儀器在通量長期觀測中性能穩(wěn)定，可以滿足長期觀測客觀需要，選取30min作為平均周期計算垂直湍流通量已基本滿足實際需要。由于三江相對均一的下墊面條件，二次旋轉和平面擬合方法校正通量與未校正通量間沒有顯著差異。穩(wěn)態(tài)和方差相似性檢驗作為數(shù)據(jù)質量控制的方法表明，大多

3、數(shù)低質量的數(shù)據(jù)集中在穩(wěn)定邊界層和邊界層的交替的時刻。footprint模型分析指出，幾乎100％的最大通量貢獻區(qū)處于實驗涉及的研究區(qū)域內。冠層C02存儲項對夜間C02通量觀測有著不可忽略的影響，當u*小于0.12 ms<'-1>時，冠層CO<,2>存儲項占夜間估計的生態(tài)系統(tǒng)凈交換的6％。與箱法觀測的夜間生態(tài)系統(tǒng)凈交換相比，渦度相關夜間觀測結果都偏低4％～30％，并且低估的程度隨季節(jié)變化而變化，在生長初期和晚期低估程度最小，而在生長旺期低

4、估程度最大。 濕地生態(tài)系統(tǒng)有著明顯日和季節(jié)變化，生長季月平均CO<,2>凈交換通量日變化幅度很大，從2004和2005年6，7，8月最大的夜間排放通量0.11，0.15，0.13 mg CO<,2> m<'-2>s<'-1>到最大的白天凈吸收通量-0.26，．0.43，-0.36 mg CO<,2>m<,'-2>s<'-1>。3年觀測期最大的日CO<,2>凈交換通量出現(xiàn)在2004年7月13日，為-8.0 g Cm<'-1>d<'

5、-1>白天生態(tài)系統(tǒng)碳交換主要受光合有效輻射控制，與高的葉面溫度相聯(lián)系的大的水汽壓差使光合同化速率平均降低50％；夜間生態(tài)系統(tǒng)碳交換(夜間生態(tài)系統(tǒng)呼吸)主要受溫度的控制，兩者關系可以用簡單的指數(shù)方程描述(R<'2>范圍在0.52～0.6)，Q<,10>系數(shù)范圍在1.9～3.3之間，而與地表水位沒有明顯的相關性(R<'2>=0.04,P>0.05)?？紤]了植物葉面積指數(shù)的Wohlfahrt模型較簡單指數(shù)方程更好的擬合了夜間通量(R<'2>范

6、圍在0.6～0.75)，可以用于插補夜間被剔除低質量數(shù)據(jù)?？紤]生長季渦度相關和非生長季箱法觀測的不確定性，3年間濕地生態(tài)系統(tǒng)凈交換分別為-146±41.3，-44±21.9和5±14 g C m<'-2>a<'-1>，在碳匯和碳源匯近似平衡之間變化。與降水變化相對應的入射輻射的改變是影響不同年份生長季生態(tài)系統(tǒng)凈交換量的主要因素。濕地開墾為水田增加了碳固定的能力，2005年生長季水稻累積生態(tài)系統(tǒng)凈交換量為-35l gC m<'-2>，較濕