農(nóng)田尺度水碳通量觀測與研究.pdf

1、陸地生態(tài)系統(tǒng)水、碳循環(huán)的研究是目前全球變化研究領(lǐng)域的核心問題。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是受人類活動(dòng)干擾最大的陸地生態(tài)系統(tǒng)，也是氣候變化的主要承受者。為了把握區(qū)域水資源的消耗規(guī)律和碳循環(huán)規(guī)律，需要研究農(nóng)田尺度水分-能量-碳通量循環(huán)過程和機(jī)制。農(nóng)田一直是通量觀測的重點(diǎn)，但鹽漬化農(nóng)田相關(guān)研究甚少。
　　本研究對關(guān)中鹽漬化農(nóng)田具有典型代表性的富平鹵泊灘進(jìn)行水-能量-碳通量綜合觀測，提取一些重要的生理參數(shù)，為實(shí)現(xiàn)光合-呼吸過程共同影響的水碳循環(huán)模擬研究

2、及預(yù)測未來氣候等應(yīng)用探索打下基礎(chǔ)。本文主要從渦度相關(guān)技術(shù)的理論和方法，農(nóng)田氣象變量特征和土壤特征，基于渦度相關(guān)技術(shù)的水-能量-碳通量特征及影響因素，土壤呼吸碳通量的變化規(guī)律及影響因素等幾個(gè)方面進(jìn)行展開。通過試驗(yàn)分析和研究得到以下主要結(jié)論：
　　（1）在農(nóng)田環(huán)境方面研究表明：相對濕度和溫度變化呈反比，主風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)和西南風(fēng)，觀測期平均風(fēng)速為1.97m s-1，地下水埋深平均值為191.7cm。淺層土壤的溫度、水勢、含水率、電導(dǎo)率相比

3、與深層變化幅度更大，受氣象因素影響也更大，其中電導(dǎo)率主要隨土壤含水率的變化而變化。因70~90cm形成潛育層，在垂向規(guī)律上80cm層各土壤要素表現(xiàn)出特異性。
　　（2）在能量通量方面研究表明：本站渦度相關(guān)系統(tǒng)能量平衡閉合度為67.2％。凈輻射（Rn）、顯然通量（H）、潛熱通量（LE）和地表熱通量（G）日變化均為單峰型，均在中午左右達(dá)到最大值。在白天，土壤是熱匯，夜間土壤為熱源。從冬小麥返青至收獲，Rn、H、LE和G均成上升趨勢，農(nóng)

4、田蒸散發(fā)消耗的熱量占全部的76.4%。
　?。?）在水分通量（ET）方面研究表明： ET有較為顯著的日變化規(guī)律，為倒“U”型曲線。從冬小麥返青期開始到乳熟期中期，ET呈上升趨勢，而乳熟期后期至成熟期，ET又轉(zhuǎn)而下降。溫度、相對濕度、有效輻射對農(nóng)田ET有較為直接的影響。農(nóng)田ET不僅受氣象要素和土壤要素影響，還受作物生長周期的影響。
　?。?）在冠層上方CO2通量（Fc）方面研究表明：Fc有較為顯著的日變化規(guī)律，為“U”型曲線；

5、白天時(shí)農(nóng)田為CO2的匯，F(xiàn)c為負(fù)值；夜間時(shí)農(nóng)田變成了CO2的源，F(xiàn)c為正值；在午間表現(xiàn)“光合午休”現(xiàn)象。Fc與各氣象要素呈二次線性關(guān)系。Fc對有效輻射、冠層溫度和相對濕度等氣象要素存在滯回現(xiàn)象。從冬小麥返青期開始到抽穗期前期，CO2匯的能力呈上升趨勢，而抽穗期中后期至成熟期，CO2匯的能力轉(zhuǎn)而下降。Fc在季節(jié)變化上與各氣象要素相關(guān)性均不高。
　?。?）在水碳通量耦合方面研究表明：水分利用效率（eWUE）在日出之后，迅速從負(fù)值升為正

6、值，并在8:00~8:30達(dá)到最大值，隨后在NEE和ET的共同作用下逐漸降低。eWUE的冬小麥季節(jié)變化過程是先增加后減少的變化趨勢，并在DAY111達(dá)到最大值。
　　（6）在土壤呼吸方面研究表明：冬小麥和玉米不同生育期的土壤呼吸速率存在差異，日變化最大值出現(xiàn)在13:00至14:00之間。冬小麥土壤呼吸速率在抽穗期、乳熟期達(dá)到最大，隨著作物進(jìn)入成熟期，土壤呼吸速率下降。玉米的土壤呼吸速率先下降后升高，在抽雄期達(dá)到最高，成熟期后，呈下