攀西典型煙田生態(tài)系統(tǒng)水分利用效率變異特征研究.pdf

1、水分利用效率(WUE)反映了作物物質(zhì)生產(chǎn)與水分消耗之間的關(guān)系，是深入理解生態(tài)系統(tǒng)水碳循環(huán)耦合關(guān)系的重要指標(biāo)。攀西地區(qū)是我國(guó)清香型煙葉的主產(chǎn)區(qū)之一，在全國(guó)煙葉生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的地位，同時(shí)屬于典型的氣候變化敏感性和生態(tài)脆弱區(qū)。本研究基于渦度相關(guān)通量觀測(cè)技術(shù)和MODIS遙感產(chǎn)品，對(duì)攀西煙區(qū)煙田生態(tài)系統(tǒng)WUE及其組分進(jìn)行模擬、驗(yàn)證、拆分與評(píng)價(jià)，系統(tǒng)闡釋水、碳通量與WUE的在不同時(shí)間尺度的變異特征及主控因子，解析氣候變化背景下研究區(qū)WUE的時(shí)

2、空分布格局及變化趨勢(shì)，從而為提高攀西煙區(qū)煙田水分利用水平、緩解氣候復(fù)雜所帶來(lái)的生態(tài)問(wèn)題提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　1.日尺度上，煙田WUE在日出后迅速升高，8:00～9:00達(dá)到最大值后逐漸降低;季節(jié)上，WUE的變化呈“雙峰”趨勢(shì)，旺長(zhǎng)期和成熟采收期前期較高，伸根期最低。煙田WUE與氣溫、凈輻射均呈二次曲線關(guān)系，而與飽和水汽壓差(VPD)呈負(fù)指數(shù)關(guān)系。氣溫、VPD和凈輻射控制WUE變化的時(shí)間節(jié)點(diǎn)不同，其中VPD對(duì)WUE限

3、制節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間較早，而氣溫、凈輻射相對(duì)較晚，這主要與總初級(jí)生產(chǎn)力(GPP)和蒸散量(ET)對(duì)氣溫、VPD和凈輻射變化的敏感度差異有關(guān)。
　　2.烤煙生育期中除還苗期和成熟期Ⅲ外，其他生育期CO2通量和ET日間均呈現(xiàn)“雙峰”變化曲線，中午11:00～13:00時(shí)期間有小幅度下降或增速放緩;相同凈輻射強(qiáng)度下，每日下午的CO2通量和ET值均明顯大于上午，而冠層導(dǎo)度則表現(xiàn)出相反的特征;上午較低的氣溫和飽和水氣壓差抑制了冠層導(dǎo)度和凈輻射對(duì)

4、水、碳交換的正向調(diào)控作用，而下午相對(duì)較高氣溫和VPD又彌補(bǔ)了冠層導(dǎo)度和凈輻射下降對(duì)水碳交換的影響。
　　3.采用默認(rèn)參數(shù)的MODIS蒸散量模型模擬值比實(shí)測(cè)值偏小12.8％，效率系數(shù)為0.767，且在烤煙生育期前期誤差較大。對(duì)模型進(jìn)行本地參數(shù)化后，ET模擬值與實(shí)測(cè)值動(dòng)態(tài)曲線基本一致，模型在研究區(qū)具有較好的適用性。
　　4.采用默認(rèn)參數(shù)的MODIS生產(chǎn)力模型模擬值與實(shí)測(cè)值相比偏低，1∶1直線斜率為0.769，決定系數(shù)為0.776

5、，效率系數(shù)為0.253，均方根誤差為0.268g·m-2·8d-1。對(duì)模型進(jìn)行本地參數(shù)化后，生產(chǎn)力模擬效果明顯改善。
　　5.2001～2016年，攀西煙區(qū)多年年均WUE值為1.77gC·kg-1H2O，呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，年均增速為0.0537gC kg-1H2O year-1，尤其是2010年以后增加明顯。多年年均WUE及變化速率均隨海拔表現(xiàn)出單峰分異格局，多年年均WUE最大值出現(xiàn)在海拔1500-2000m附近，而該區(qū)域內(nèi)WUE變化速