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中国沙漠 2016年第5期36卷 1286-1295页

作者：曹生奎曹广超陈克龙冯起李忠勤张静汉光昭林阳阳青海师范大学生命与地理科学学院/青海省自然地理与环境过程重点实验室青海西宁810008 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所甘肃兰州730000

利用涡度相关技术对青海湖高寒湿地生态系统不同时间尺度CO2通量和水汽通量间的耦合关系进行了研究。结果显示:不同天气条件下青海湖高寒湿地生态系统30min净CO2交换量(NEE)与水汽通量间均显示了极显著负相关关系(P<0.0001);30 min... 详细信息

利用涡度相关技术对青海湖高寒湿地生态系统不同时间尺度CO2通量和水汽通量间的耦合关系进行了研究。结果显示:不同天气条件下青海湖高寒湿地生态系统30min净CO2交换量(NEE)与水汽通量间均显示了极显著负相关关系(P<0.0001);30 min总生态系统生产力(GEP)与水汽通量呈极显著线性正相关关系(P<0.0001);阴天水汽通量参与生态系统净CO2交换和生态系统总碳吸收的比例最高。月均30min NEE与水汽通量呈极显著线性负相关(R2=0.71,P<0.0001)。从植物返青期、生长期至枯草期,月均30min的GEP与水汽通量不仅呈极显著线性正相关(P<0.0001),且在生长期和枯黄期阶段表现出极显著一元二次多项式关系(P<0.0001)。在日尺度上,NEE日总量与日蒸散量呈极显著一元二次多项式负相关关系(R2=0.58,P<0.0001);GEP日总量与日蒸散量呈极显著指数正相关(R2=0.42,P<0.0001)。在月尺度上,NEE月总量与月蒸散量呈极显著线性负相关(R2=0.60,P<0.0001),两者还表现为极显著一元二次多项式负相关关系(R2=0.63,P<0.0001)。GEP月总量与月蒸散量呈极显著线性正相关(R2=0.51,P<0.0001),且表现出极显著指数正相关关系(R2=0.64,P<0.0001)。

关键词：生态系统净CO2交换总生态系统生产力水汽通量耦合关系高寒湿地青海湖

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干旱对鄱阳湖流域植被生态系统GEP的影响

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华中师范大学学报（自然科学版） 2022年第3期56卷 513-522页

作者：刘家倩陆建忠田晴陈晓玲武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室武汉430079 江西师范大学鄱阳湖湿地与流域研究教育部重点实验室南昌330022

总生态系统生产力GEP(gross ecosystem productivity),是生态系统固定的碳总量,作为碳循环研究的重要组成部分,有着不可估量的生态价值和极为重要的人文社会意义.在全球气候变暖背景下,干旱对陆地生态系统GEP造成了一定影响.该文以鄱阳... 详细信息

总生态系统生产力GEP(gross ecosystem productivity),是生态系统固定的碳总量,作为碳循环研究的重要组成部分,有着不可估量的生态价值和极为重要的人文社会意义.在全球气候变暖背景下,干旱对陆地生态系统GEP造成了一定影响.该文以鄱阳湖流域为研究区,利用生态耦合模型估算2000—2016年间每月GEP,计算干旱指数SPI(standard precipitation index)探究干旱在时间和空间分布上对GEP的影响.通过对模型模拟的GEP与MODIS的GEP产品进行对比分析,发现两者具有较好的相关性,且在GEP低值区间两者表现几乎完全一致.研究结果表明,干旱对鄱阳湖流域植被生态系统GEP存在抑制效应,随着干旱程度的加剧,GEP显著减少;两者不仅在时间上存在一致协同变化趋势,在空间分布上也表现出强烈的一致性.通过该研究,有助于管理部门了解干旱对GEP产生影响的作用机制,为流域生态环境保护提供科学支撑.

关键词：总生态系统生产力干旱指数鄱阳湖流域抑制作用 WaSSI-C模型

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安吉毛竹林生态系统光合作用特征及其环境影响因子研究

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江西农业大学学报 2017年第5期39卷 928-937,947页

作者：许丽霞江洪张敏霞宋新章陈晓峰舒海燕浙江农林大学国际生态研究中心浙江临安311300 南京大学国际地球系统科学研究所江苏南京210046 西南大学生命科学学院/三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400715

以浙江省安吉县毛竹(Phyllostachy sedulis)林生态系统为研究对象,利用开路涡度相关系统测定了2014年毛竹林生态系统CO2通量特征,首次利用涡度相关法分析了毛竹林生态系统光合作用特征及其影响因子。结果表明:生态系统最大光合速率(Pmax... 详细信息

以浙江省安吉县毛竹(Phyllostachy sedulis)林生态系统为研究对象,利用开路涡度相关系统测定了2014年毛竹林生态系统CO2通量特征,首次利用涡度相关法分析了毛竹林生态系统光合作用特征及其影响因子。结果表明:生态系统最大光合速率(Pmax)、暗呼吸速率(Rd)和初始量子效率(α)均具有明显的月变化特征,各参数的变化范围分别为0.376 5~1.525 7 mg/(m2·s)、0.001 6~0.002 4 mg/(m^2·s)、0.078 5~0.269 5 mg/μmol,毛竹林总生态系统生产力GEP年总量为1 596.22 g C/(m^2·a)。影响毛竹林生态系统Pmax和GEP的主要环境因子是温度、光合有效辐射、叶面积指数和饱和水汽压差,Pmax和GEP均随着温度、光合有效辐射和一定范围内的叶面积指数的增加而增长,SWC50 cm也是影响Pmax和GEP的重要环境因子(P<0.05),SWC5 cm对二者的影响均不明显(P>0.05)。

关键词：涡度相关亚热带毛竹林光合作用总生态系统生产力环境因子

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北京大兴杨树人工林生态系统水分利用效率研究

北京大兴杨树人工林生态系统水分利用效率研究

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作者：周洁北京林业大学

学位级别：博士

全球气候变暖和淡水资源短缺是世界经济可持续发展所面临的两大主要环境问题。森林生态系统作为陆地上最大的生态系统,对维持全球大气碳水平衡起着重要作用。因此,开展森林生态系统碳水耦合关系及其影响因素的研究,不仅可以提高森林资... 详细信息

全球气候变暖和淡水资源短缺是世界经济可持续发展所面临的两大主要环境问题。森林生态系统作为陆地上最大的生态系统,对维持全球大气碳水平衡起着重要作用。因此,开展森林生态系统碳水耦合关系及其影响因素的研究,不仅可以提高森林资源的有效利用,同时也为研究森林生态系统对全球气候变化响应,缓解水资源短缺提供重要理论支撑。本研究选择北京市大兴区永定河沿河沙地的杨树(Populus euramericana)人工林生态系统作为研究对象,运用涡度相关(Eddy covariance, EC)开路系统、常规微气象观测系统以及液流方法,并结合生物量调查法,连续测定(2006年-2012年)该生态系统与大气间碳、水和能量交换,通过分析杨树人工林不同时间尺度(瞬时、日、月、年)生态系统碳水通量的变化规律及其影响因素,深入研究杨树人工林生态系统碳固定和水分消耗的生理生态学机理,为杨树人工林经营管理提供理论依据。研究结果显示：无论是否受到水分胁迫和人为扰动的影响,杨树人工林生态系统均为碳汇,总生态系统生产力(GEP)和生态系统蒸发散(ET)都显示出较为显著的相关性。杨树人工林生态系统水分利用效率(WUE)日变化呈现双峰型变化趋势,即早晚达到极值,白天WUE较低；日尺度生态系统WUE虽然波动显著,但未显示出较为显著的季节变化趋势。较小时间尺度下(日变化),当未受到人为干扰时,影响WUE变化的主要因子为气象因子而非土壤因子；季节变化尺度,WUE主要受到气象因子和土壤水分的影响；WUE年际变化主要与植被自身的生理生态特征有关,与环境因子相关性较小。当相对土壤含水量(REW)<0.1时,GEP和ET受到严重水分胁迫的影响维持在较低水平,各环境因子对GEP、ET和WUE的影响较小；当0.10.4时,气象因子是影响碳固定和水分损耗的主要原因,由于ET对气象因子变化的响应较GEP更为敏感,因此,WUE随空气饱和水汽压差(VPD)的增大而减小。沙地土壤保水能力较差,不能保证土壤水分被植物有效利用,因此当VWC处于5.2%-8.8%(0.1生态系统受到人为砍伐干扰时,人为干扰弱化了环境因子对生态系统碳水通量及其关系的影响,WUE与各环境因子相关性不显著。应用3PG+模型对生态系统碳储量和水分蒸发散进行模拟,模拟结果显示,杨树人工林在大规模砍伐和补栽后,仍为碳汇,但由于砍伐及补栽等人为扰动对GEP的影响略大于ET,因此经过人为砍伐补栽后的杨树人工林WUE略有降低。此外,模型模拟发现华北地区沙地杨树人工林在林龄为11-18年期间具有较高的碳储量,WUE在8-11年间显著增加,11年后WUE未呈现出明显年际变化,因此,根据杨树人工林的固碳能力和耗水效率综合情况,选取18年作为华北地区沙地杨树人工林的砍伐林龄。

关键词：杨树人工林总生态系统生产力生态系统蒸发散生态系统水分利用效率

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中国北方针叶林生态系统碳通量及其影响机制研究

中国北方针叶林生态系统碳通量及其影响机制研究

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作者：周丽艳北京林业大学

学位级别：博士

北方针叶林生态系统是地球上第二大陆地生物群区,位于北半球中高纬度地区,增温剧烈,对气候变化敏感,在全球碳平衡和气候系统中起着至关重要的作用。本研究以中国北方针叶林生态系统为研究对象,以涡动相关法为主要技术手段,利用北方针叶... 详细信息

北方针叶林生态系统是地球上第二大陆地生物群区,位于北半球中高纬度地区,增温剧烈,对气候变化敏感,在全球碳平衡和气候系统中起着至关重要的作用。本研究以中国北方针叶林生态系统为研究对象,以涡动相关法为主要技术手段,利用北方针叶林生态系统定位观测站2007年和2008年生长季（6月～10月）碳通量和气象观测数据,采用EdiRe （Eddy Reprocessing）软件将10HZ原始通量数据转化为30 min数据并进行质量控制,分析了北方针叶林总生态系统生产力（GEP）、生态系统呼吸（Re）和净生态系统C02交换（NEE）的日、季节动态变化特征及其影响因子,研究结果表明：（1）总生态系统生产力的日、季动态均呈单峰型曲线,日高峰值出现在上午9：00-10：00左右,6月-10月生态系统碳吸收持续时间随着白天日照长度的减少呈逐渐缩短趋势,变动于11个小时（10月）～16个小时（6月）之间；整个生长季节,7月气温最高,降雨量最多,总生态系统生产力最大,2007年和2008年整个生长季节总生态系统生产力日均值分别为19.45g CO2·m-2·d-1和17.67g CO2·m-2·d-1。北方针叶林总生态系统生产力与温度和光合有效辐射具有很好的线性关系,其中与5cm土壤温度的相关系数达到0.55左右。这表明,温度是北方针叶林生长的主要限制因子,而太阳辐射是植物进行光合作用的前提条件。北方针叶林生态系统雨水充沛,水分并不是一个主要的限制因子,土壤含水量和水汽压差与总生态系统生产力相关性均不明显。（2）北方针叶林生态系统呼吸日动态变化呈单峰型曲线,高峰值均出现在下午15：30～16：30,白天生态系统呼吸量及变动幅度均明显大于夜间。整个生长季节,7月和8月生长旺盛期生态系统呼吸达到最大,2007年和2008年生长季节生态系统呼吸日均值分别为15.15 g CO2·m-2·d-1和14.11 g CO2·m-2·d-1。温度是北方针叶林生态系统呼吸的主要影响因子,夜间生态系统呼吸与土壤温度的相关性（R2平均值为0.492）高于气温（R2平均值为0.369）,温度可以解释北方针叶林夜间生态系统呼吸34%～57%的动态变化。（3）北方针叶林净生态系统CO2日交换呈单峰型曲线,最大值出现在上午9：00～10：00。6月～10月北方针叶林生态系统生长季每天的固碳时间从14小时（5：00-19：00）逐渐缩短为9小时（7：30-16：30）。北方针叶林生态系统的NEE在生长季前期（6月～8月）呈净碳吸收,生长季末期（9月～10月）呈碳排放。2007年和2008年整个生长季节净生态系统碳交换日均值分别为-1.45 g CO2·m-2·d-1和-1.37 g CO2·m-2·d-1。北方针叶林白天净生态系统CO2日交换与各环境因子的相关性从大到小依次为：光合有效辐射、1.5 m气温、5 cm土壤温度、水汽压差。2007年和2008年北方针叶林的NEE与光合有效辐射相关性最大,两者呈明显的正相关性,相关系数分别为0.558和0.494。（4）2007年碳通量各组分均大于2008年,可能与2007年生长季平均气温（12.46℃）高于2008年（11.04℃）以及2007年生长季平均光合有效辐射(697.17μmol·m-2·S-1高于2008年(638.55μmol·m-2·S-1)有关。

关键词：兴安落叶松净生态系统CO2交换总生态系统生产力生态系统呼吸碳通量

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寒区滨河湿地生态系统碳通量特征及影响因素

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水电能源科学 2018年第10期36卷 68-71页

作者：王富强刘扬李杨欢周祖昊华北水利水电大学水利学院河南郑州450045 中国水利水电科学研究院水资源研究所北京100053

湿地碳循环在全球气候变化中起着重要作用,而湿地碳通量特征及其影响因素研究是湿地碳循环研究重点关注的问题之一。基于金河湾湿地涡度相关观测系统的实测试验数据,系统分析了寒区滨河湿地生态系统净碳交换日际和季节两种尺度的动态变... 详细信息

湿地碳循环在全球气候变化中起着重要作用,而湿地碳通量特征及其影响因素研究是湿地碳循环研究重点关注的问题之一。基于金河湾湿地涡度相关观测系统的实测试验数据,系统分析了寒区滨河湿地生态系统净碳交换日际和季节两种尺度的动态变化机制,总结了碳源、碳汇变化规律,并探讨了气象要素对净碳交换量和湿地总生态系统生产力的影响。结果表明,金河湾湿地生态系统净碳交换在日尺度上呈"U"型分布,午时左右达到最高值;季节尺度上,自9月中旬至次年4月初表现为碳源,其余时间表现为碳汇,持续时间约5个月,总固碳量约631.62g/m2;相较于其他湿地生态系统,寒区湿地由于气温低、湿度大,净碳交换量和总生态系统生产力相对较小。

关键词：寒区滨河湿地湿地生态系统碳通量净碳交换总生态系统生产力

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湖南会同杉木林生态系统碳水耦合作用研究

湖南会同杉木林生态系统碳水耦合作用研究

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作者：尤东中南林业科技大学

学位级别：硕士

本研究以湖南会同杉木人工林为研究对象,利用开路式涡度相关系统和常规气象因子观测系统所测定的2008-2017年10年的观测研究,研究了不同时间尺度上会同杉木人工林生态系统呼吸(RE),总生态系统生产力(GEP),水汽通量(ET)及水分利用效率(W... 详细信息

本研究以湖南会同杉木人工林为研究对象,利用开路式涡度相关系统和常规气象因子观测系统所测定的2008-2017年10年的观测研究,研究了不同时间尺度上会同杉木人工林生态系统呼吸(RE),总生态系统生产力(GEP),水汽通量(ET)及水分利用效率(WUE)的时间变化特征及其与环境因子之间的关系,探讨了杉木人工林GEP,ET和WUE的影响因子,为杉木人工林水分的优化管理提供科学的依据。研究结果如下:1.2017年1、4、7、10月杉木林生态系统RE日变化总体上呈白天高夜间低的变化特点。1、4、7、10月杉木人工林生态系统RE最大值分别出现在15:30、14:30、14:30、0:30;最小值分别出现在0:30、6:00、19:30、18:00,月均日较差分别为0.05、0.09、0.11、0.06mg CO2/(m2s1);2008～2017年杉木林生态系统RE年变化呈夏季高,冬季低的单波型变化,2015年8月(234.3gC/(m2mon))最大,2011年7月(172.2gC/(m2mon))最小,平均年较差为145.5gC/(m2mon);2008～2017年杉木林生态系统RE年际变化呈波动上升变化特点。杉木林生态系统RE累年平均年总量为1544.8gC/(m2a),年总量最大值1752.2gC/(m2a)(2015年),最小值1431.0gC/(m2a)(2011年),累年平均年较差为321.2 gC/(m2a);月尺度上,杉木林生态系统RE与PAR、SWC、降水量、VPD均呈极显著二次多项式关系,与5 cm土壤温度呈极显著指数函数关系。2.2017年1、4、7、10月杉木林GEP和ET日变化大致呈单波型变化,GEP最大值分别出现在12:30、11:00、9:30、11:30,月均日较差分别为0.53、0.80、0.87、0.83 mg CO2/(m2s1);ET最大值分别出现在12:30、13:00、13:00、12:00,月均日较差分别为0.03、0.08、0.13、0.06kg H20/(m2s1);2008～2017年杉木林生态系统GEP和ET年变化总体上都呈夏季高,冬季低的单波型变化,最大值出现在7月或8月,最小值出现在1月,平均年较差分别为63.5gC/(m2mon)、19.7 kg H2O/(m2mon);2008-2017年GEP月总量最大值取值区间为185.5～249.0 gC/(m2mon),其中2015年7月最大(249.0gC/(m2mon)),2011 年7月最小(185.5gC/(m2mon)),年较差为63.5gC/(m2mon);ET月总量最大值取值区间为75.9～95.6 kg H20/(m2hon),其中2012年8月最大(95.6 kg H2O/(m2mon),2008年7月最小(75.9 kg H2O/(m2mon)),年较差为19.7 kg H2O/(m2mon);2008～2017年杉木林生态系统GEP和ET年际变化都呈波动上升变化特点。ET最大值为642.67 kg H20/m2a(2016),最小值为528.79 kg H20/m2a(2011),累年ET均值为580.35±36.06kg H20/m2a;GEP最大值为1952.17g C/m2a(2015),最小值为1507.24gC/m2a(2011),累年GEP均值为1688.57±126.09 g C/m2a;月尺度上,杉木林生态系统GEP与PAR、VPD、降水量呈极显著二次多项式关系,与气温呈极显著指数函数关系;ET与PAR、VPD、降水量呈极显著二次多项式关系,与气温呈极显著指数函数关系。3.2017年1、4、7、10月WUE日变化呈“U”型变化特点,最小值分别出现在12:00、12:30、12:30、15:00;平均日较差分别为8.9、10.3、6.5、7.9g C02/kg H20;2008～2017年WUE年变化呈冬季高夏季低的变化特点,WUE值12月最大(4.7g C/kg H20),8月最小(2.6g C/kg H20),年较差为2.1gC/kg H20;2008～2017年WUE年际变化呈波动上升变化特点。WUE最大值出现在2010年(3.9gC/kg H20),最小值出现在2016年(3.5gC/kg H20),10年WUE均值为3.6±0.1g C/kg H2O;日尺度上,WUE与PAR、VPD呈极显著线性函数关系,WUE与气温、SWC呈现极显著二次多项式关系;月尺度上,月均WUE与月PAR总量、月均VPD呈极显著线性函数关系,月均WUE与降水量呈极显著指数函数关系,月均WUE与月均气温呈极显著二次多项式关系。4.2008～2017年GEP与ET在日、月、年尺度上均呈二次多项式关系,日和月尺度上,G

关键词：生态系统呼吸总生态系统生产力水汽通量水分利用效率环境因子干旱胁迫

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基于碳水通量观测的湿地水分利用效率研究

基于碳水通量观测的湿地水分利用效率研究

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作者：赵乃立华北水利水电大学

学位级别：硕士

湿地水分利用效率表征了湿地生态系统碳水耦合的程度,它将生态系统的光合生产、呼吸作用及蒸散耗水联系在一起,反映了生态系统的碳水循环关系。目前,与森林、农田、草地相比,湿地的碳循环、水循环及水分利用方面的研究较少,这一定程度... 详细信息

湿地水分利用效率表征了湿地生态系统碳水耦合的程度,它将生态系统的光合生产、呼吸作用及蒸散耗水联系在一起,反映了生态系统的碳水循环关系。目前,与森林、农田、草地相比,湿地的碳循环、水循环及水分利用方面的研究较少,这一定程度上制约了湿地的碳水管理,因此开展湿地水分利用效率研究具有重要意义。在此背景下,本文以黑龙江省哈尔滨市金河湾湿地生态系统涡度相关观测试验为基础,系统分析了湿地生态系统净碳交换日际和季节两种尺度的动态变化机制,研究了碳源、碳汇变化规律及其强度变化;同时,分析了湿地水汽通量不同尺度的变化特征,以及对湿地蒸散的影响;在此基础上初步估算了金河湾湿地生态系统水分利用效率。本文的主要研究内容及成果概述如下:(1)利用湿地涡度相关观测系统试验数据,对试验区碳通量特征进行日尺度与季节尺度进行分析。结果表明:净碳交换在日尺度上呈“U”型分布,午时左右达到最高值;季节尺度上,湿地自9月中旬至次年4月初表现为碳源,其余均为碳汇,持续时间约5个月,总固碳量为631.62 g/m2。湿地生态系统全年总生态系统生产力为1571.64g/m2,累积碳吸收203.28g/m2。(2)分析了试验区日、季节尺度的水汽通量变化特征,研究了实际蒸散与潜在蒸散的差异及原因,并利用双涌源模型将蒸散发分解为土壤蒸发与植被蒸腾。结果显示:水汽通量在日尺度上呈单峰型分布,午间12:00～15:00达到峰值;季节尺度上,夏季高冬季低,生长季的水汽通量日累积值为非生长季的2.83倍。湿地生态系统全年潜在蒸散量为847.17mm,实际蒸散量为420.46mm,土壤蒸发量为182.90mm,植被蒸腾量为237.56mm。(3)分析了试验区日、季尺度的水分利用效率变化特征,探讨了气象要素对水汽通量的影响规律。结果表明:金河湾湿地水分利用效率整体呈冬季>秋季>春季>夏季的规律,冬季与夏季午后WUE明显高于上午,午时左右秋季WUE回落,春季上升;WUE季节变化较大,在冬季达到最高值,均值4.47mg/g,春秋季较小,夏季最小,均值为3.64mg/g,全年均值4.09mg/g。VPD、气温、辐射三个因子对WUE的累积贡献率达到89.39%,是影响WUE的主要气象因子。

关键词：湿地生态系统净碳交换总生态系统生产力水汽通量水分利用效率

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顺义杨树人工林水分利用效率及其环境和生物因子影响规律研究

顺义杨树人工林水分利用效率及其环境和生物因子影响规律研究

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作者：金志华北京林业大学

学位级别：硕士

生态系统水分利用效率（Ecosystem water-use efficiency,WUE）是陆地生态系统碳水耦合的关键指标,表征了植被抗旱能力及生态系统生产力水平,对研究植被适应性、生产力水平意义重大。杨树在我国栽植面积最大,被广泛用于“三北”地区用... 详细信息

生态系统水分利用效率（Ecosystem water-use efficiency,WUE）是陆地生态系统碳水耦合的关键指标,表征了植被抗旱能力及生态系统生产力水平,对研究植被适应性、生产力水平意义重大。杨树在我国栽植面积最大,被广泛用于“三北”地区用材林、防护林体系建设和平原绿化,其干物质积累迅速但蒸腾较强,而“三北”地区生态脆弱,故杨树林常有不同程度的生态干旱并诱发各类病虫害。因此,有必要深入研究杨树人工林WUE以明确其影响规律,指导当地水分调配以缓解生态干旱并实现可持续经营。本文采用通量观测技术与微气象观测法,对顺义杨树人工林生态系统2014至2017年碳水通量和小气候开展持续观测,并通过总生态系统生产力GEP与蒸发散ET的比值计算WUE。本文采用皮尔逊相关、偏相关分析及回归分析探究不同时间尺度叶面积指数（LAI）、降水（P）、光合有效辐射（PAR）、饱和水气压差（VPD）、土壤体积含水量（VWC5）、气温（Ta）、冠层导度（Gc）等环境及生物因子对WUE（GPP、ET）的影响程度和影响规律。结果表明:（1）北京顺义共青林场杨树人工林生态系统2014-2017年生长季WUE均值约为2.83±0.56 g C·kg-1H2O,明显低于部分加拿大杨树林及某些温带森林,林场可通过引入适宜优良树种以提升WUE。（2）不同时间尺度杨树人工林生态系统WUE、碳水通量以及环境生物因子动态变化存在一定规律,生长季中期6-9月杨树林光照、气温、水分等环境条件总体较好,同期生产力与蒸发散较高而WUE较低,其均值分别约为10.43±2.96 g C·m-2d-1、4.58±1.38 mm·d-1、2.43±0.72 g C·kg-1H2O,期间LAI较大均值约为2.68±0.41。（3）皮尔逊相关分析法得杨树人工林生长季WUE月值动态变化主要受生物因子LAI影响且呈显著负相关,皮尔逊相关系数为-0.384,其受环境因子影响不显著。（4）偏相关分析法得杨树人工林生长季中期日尺度WUE首要影响因子是环境因子PAR且为极显著负相关,其偏相关系数为-0.337。（5）回归分析得杨树人工林生长季中期日尺度WUE首要影响因子为环境因子PAR且呈极显著负相关,其决定系数R2为0.1783,生物因子Gc对WUE也存在明显影响且呈极显著负相关。杨树林PAR、VPD、Ta、Gc等环境生物因子对GEP和ET的影响规律存在一定差异,进而导致WUE动态变化较为复杂,其中PAR、Gc增大后主要通过增大ET以降低WUE,而VWC5对WUE影响不显著。（6）VPD≤1.5 k Pa时WUE均值2.43±0.75 g C·kg-1H2O极显著大于VPD>1.5 k Pa的WUE均值2.02±0.49 g C·kg-1H2O。综上,顺义杨树人工林生态系统WUE仍有待提高,其较长时间尺度WUE主要由自身生物因子LAI决定,而较短时间尺度WUE主要受环境因子PAR决定并同时受到生物因子Gc的一定影响,深入探究环境及生物因子对杨树人工林WUE及GEP、ET的作用规律将有助于提高“三北”地区杨树人工林的用水效率。

关键词：杨树人工林生态系统水分利用效率总生态系统生产力蒸发散环境因子生物因子

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改变降雨格局对中国北方温带草原生态系统碳通量的影响

改变降雨格局对中国北方温带草原生态系统碳通量的影响

引用

作者：张统河南大学

学位级别：硕士

降雨格局改变对全球的陆地生态系统影响深远,特别是受水分限制的干旱半干旱草地生态系统。然而关于降雨格局改变对生态系统和土壤碳通量的研究主要集中在降雨量的改变上。近年来,随着降雨时机改变对生态系统和土壤碳通量影响的研究陆续... 详细信息

降雨格局改变对全球的陆地生态系统影响深远,特别是受水分限制的干旱半干旱草地生态系统。然而关于降雨格局改变对生态系统和土壤碳通量的研究主要集中在降雨量的改变上。近年来,随着降雨时机改变对生态系统和土壤碳通量影响的研究陆续开展,研究发现降雨时机改变的影响也不容忽视。但是,生长季内不同时期降雨量变化对碳通量影响的研究匮乏。本项研究依托2015年在中科院植物研究所多伦恢复生态学示范研究站设计的改变前半个生长季(4-6月)和后半个生长季(7-9月)各60%的平均降雨量实验研究生长季(4-9月)不同时期降雨改变对中国北方温带草原生态系统和土壤碳通量的影响。研究目的包括:(1)总生态系统生产力、净生态系统碳交换、生态系统呼吸和土壤呼吸对改变生长季不同时期降雨量的响应;(2)明确碳通量变化的驱动机制。研究表明,前期减雨处理降低总生态系统生产力12%、生态系统呼吸11%、净生态系统碳交换11%和土壤呼吸13%。同样地,在后期减雨处理中总生态系统生产力,生态系统呼吸、净生态系统碳交换和土壤呼吸分别降低32%、21%、44%和26%。但是前期增雨和后期增雨对总生态系统生产力、净生态系统碳交换、生态系统呼吸和土壤呼吸的影响均未能达到显著水平。前期减雨和后期减雨通过降低生长季后期土壤湿度和植被归一化指数抑制总生态系统生产力和净生态系统碳交换。而前期减雨和后期减雨引起生态系统呼吸的显著降低可以由降低的前期和后期土壤湿度、植被归一化指数和净生态系统碳交换的变化来解释。相比前期减雨,后期减雨对总生态系统生产力、净生态系统碳交换抑制程度更强烈。土壤呼吸对前期减雨和后期减雨的响应方向和程度,与生态系统呼吸对其的响应方向和程度一致。后期减雨对土壤呼吸的抑制程度是前期减雨的两倍。前期减雨和后期减雨引起的土壤呼吸的降低可以用土壤湿度、植被归一化指数和总生态系统生产力的改变来解释。这些结果表明在该北方温带草原,相比增雨,生态系统碳循环对减雨更敏感,特别是生长季后期减雨。减雨导致的土壤湿度和净生态系统碳交换的降低一方面会降低该地区的草地产出,另一方面降低该地区植被覆盖进而可能会加剧该地区草地退化。因此,本研究丰富和补充了改变降雨格局对草地碳循环的研究进展,同时也为模型研究和制定草原生态系统功能维持策略提供数据参考和理论基础。

关键词：生态系统呼吸总生态系统生产力净生态系统碳交换生长季降雨土壤呼吸

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