散射輻射對青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)碳通量及光能利用率的影響.pdf

1、太陽輻射是影響陸地生態(tài)系統(tǒng)光合作用，蒸騰、呼吸等氣體交換過程最重要的因子之一。由于青藏高原海拔高，生態(tài)系統(tǒng)長期處于強輻射和低溫環(huán)境中，導(dǎo)致該生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境的響應(yīng)具有特殊性。為了評價輻射環(huán)境對高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)碳通量和光能利用率(LUE)的影響，本研究在中國科學(xué)院海北高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)定位站（101°18′E，37°36′N;海拔3250 m）對青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)散射輻射，群落內(nèi)部輻射分布狀況，以及其他環(huán)境因子進行了觀測，探討分析了散射

2、輻射對該生態(tài)系統(tǒng)碳收支及LUE的影響。首先探明了研究期間高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的碳通量和LUE變化特征，以及環(huán)境因子及植被變化特征，其次利用晴空指數(shù)（Kt，即到達地面與大氣上界的太陽輻射比值）將天空狀況分為陰天(Kt＜0.3)，多云(0.3≤Kt≤0.7)和晴天(Kt＞0.7)，并探討碳通量和LUE在上述三種不同輻射環(huán)境條件下的季節(jié)變化和日變化特征，同時探討了溫度、水分等環(huán)境因子影響。通過對2003-2005年碳通量和環(huán)境數(shù)據(jù)以及2012年碳

3、通量和群落內(nèi)光分布觀測數(shù)據(jù)的解析，得到以下主要結(jié)果:
　　 1.生長季（5-9月）中，該生態(tài)系統(tǒng)接受的散射輻射(Rd)約占太陽總輻射(Rs)的45％。陰天時，群落內(nèi)接受的太陽輻射占總輻射的比例高于晴天和多云。
　　 2.10月至5月，該生態(tài)系統(tǒng)為碳源，6月初轉(zhuǎn)為碳匯，7月底8月初碳吸收達到最高值(-19.9 g CO2 m-2 d-1)，10月初開始再次變?yōu)樘荚?。生態(tài)系統(tǒng)碳排放在4月達到最大(5.9 g CO2 m-2

4、d-1)，在10月出現(xiàn)第二個高值(4.2 g CO2m-2 d-1)。
　　 3.NEE、Re、GPP的日變化最高值均出現(xiàn)在7月，分別為-0.55，0.27，0.73 mgCO2 m-2 s-1。NEE上午達最高值，GPP正午前后達最大，而Re在下午17:00左右到達最高值。
　　 4.LUE（GPP/PAR）最高值在7-8月，為2.0 g CO2 mol-1 d-1，最低值在5月初，為0.1 g CO2 mol-1 d

5、-1，8月末以后迅速下降。陰天的LUE比多云和晴天分別高66％和133％，而晴天和多云天氣的GPP約比陰天高74％。
　　 5.LUE的日變化呈“U”型，最低值出現(xiàn)在正午，且陰天＞多云＞晴天，然而，GPP在晴天和多云時相差不大，但均大于陰天。
　　 6.陰天時，LUE隨散射光合有效輻射占總光合有效輻射比例（PARf/PARt）的增加而增加，但GPP卻呈相反趨勢;晴天時，LUE和GPP隨PARf/PARt的增加均呈下降趨勢

6、;然而，多云時，LUE和GPP均隨PARf/PARt的升高而增加。
　　 7.當5 cm深度的土溫大于5℃時，NEE日累積值（碳吸收）隨其溫度的升高呈逐漸增加趨勢。LUE隨日最低氣溫(Ta-min)的升高而增加，當Ta-min＞0℃時，LUE隨著散射指數(shù)的增加而增加。當Ta-min＜0℃時，由于夜間的低溫和霜的形成導(dǎo)致植物光合活性降低，可能是引起LUE降低的原因之一。
　　 8.6-8月，LUE隨VPD的增加明顯下降，但