內(nèi)蒙古羊草草原碳通量觀測及其驅(qū)動機制分析.pdf

1、植被與大氣間CO2通量的長期觀測能夠使人們加深對陸地生態(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)是評價植被/大氣間凈生態(tài)系統(tǒng)CO2交換量的主要手段。本研究以內(nèi)蒙古羊草草原通量站為試驗平臺，以渦度相關(guān)技術(shù)為主要技術(shù)手段，以內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)定位研究站羊草草原圍封樣地2003～2005年開路渦度相關(guān)系統(tǒng)觀測的CO2通量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，深入探討了內(nèi)蒙古羊草草原生態(tài)系統(tǒng)CO2通量不同時間尺度上的變化特征及其驅(qū)動機制。

2、　　 在建立生態(tài)系統(tǒng)尺度CO2通量觀測基本方法論的前提下，集中探討了不同時間尺度內(nèi)蒙古羊草草原生態(tài)系統(tǒng)凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換、呼吸作用以及碳吸收的季節(jié)變異特征及其控制機制，初步建立了內(nèi)蒙古羊草草原凈生態(tài)系統(tǒng)CO2交換量估算的基本方法，可為生態(tài)系統(tǒng)過程模擬與模型預(yù)測提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。主要結(jié)果包括以下幾個方面：
　　 1.功率譜和協(xié)譜分析表明，開路渦度相關(guān)系統(tǒng)對高頻湍流信號的響應(yīng)能力可以滿足內(nèi)蒙古草原生態(tài)系統(tǒng)實際觀測要求。與閉路渦

3、度相關(guān)系統(tǒng)和常規(guī)氣象系統(tǒng)對比分析表明，開路渦度相關(guān)系統(tǒng)在CO2通量長期觀測中儀器性能穩(wěn)定，可以滿足CO2通量長期觀測的客觀需要。坐標旋轉(zhuǎn)校正是復(fù)雜地形條件下CO2通量測定理想的傾斜校正途徑。能量平衡閉合的測試僅可以作為數(shù)據(jù)質(zhì)量評價的參考標準之一，而不能作為CO2通量數(shù)據(jù)質(zhì)量評價的絕對標準并用于數(shù)據(jù)校正。
　　 2.按照CO2通量吸收的高峰特征劃分，正常降水年，內(nèi)蒙古羊草草原CO2通量同時具有一個吸收高峰和兩個吸收高峰的特征。而極

4、端干旱年蒙古羊草草原的CO2通量具有兩個吸收高峰的特征。在嚴重干旱脅迫條件下，2005年內(nèi)蒙古羊草草原生態(tài)系統(tǒng)凈生態(tài)系統(tǒng)交換出現(xiàn)顯著下降的趨勢。凈生態(tài)系統(tǒng)交換下降主要是降雨量減少的影響。
　　 3.通過分析不同時間尺度上CO2通量和環(huán)境因子的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)小時尺度上，內(nèi)蒙古羊草草原生態(tài)系統(tǒng)的凈生態(tài)系統(tǒng)交換主要由光合有效輻射控制，而飽和水汽壓差和土壤含水量是影響生態(tài)系統(tǒng)光合作用的另外兩個關(guān)鍵因素。在更大的時間尺度上降雨量和物候相的變化

5、是調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)碳通量大小的主要因素。最大的生物量和LAI出現(xiàn)的時間和最大的NEE出現(xiàn)的時間相吻合，但是降雨量的變化可以改變這種關(guān)系。
　　 4.在內(nèi)蒙古羊草草原區(qū)＞3mm的降雨被認為是對生態(tài)系統(tǒng)有效的。土壤含水量(0～20cm)在一次有效降雨事件發(fā)生后，約1～2天后才會發(fā)生響應(yīng)，2003年和2004年，NEE在＞3mm的降雨事件發(fā)生后，NEE開始增加，4～6天后達到高峰。隨著降雨的結(jié)束，NEE在達到高峰后開始降低，10天后達到初