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(guān)技術(shù)，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(jìn)行了觀測。研究了渦度相關(guān)技術(shù)應(yīng)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(jī)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(zhì)交換的影響。 功率譜和協(xié)譜分析表明，渦度相關(guān)儀器對高頻湍流信號有著良好的響應(yīng)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(jié)果比較表明，渦度相關(guān)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(shí)際需要。由于三江相對均一的下墊面條件，二次旋轉(zhuǎn)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(yàn)作為數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的方法表明，大多

3、數(shù)低質(zhì)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(xiàn)區(qū)處于實(shí)驗(yàn)涉及的研究區(qū)域內(nèi)。冠層C02存儲項(xiàng)對夜間C02通量觀測有著不可忽略的影響，當(dāng)u*小于0.12 ms<'-1>時，冠層CO<,2>存儲項(xiàng)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(guān)夜間觀測結(jié)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(guān)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(guān)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(bǔ)夜間被剔除低質(zhì)量數(shù)據(jù)?？紤]生長季渦度相關(guān)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(yīng)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