光能利用效率是表征植被通过光合作用将所吸收的能量转化为有机干物质效率的指标,是评价生态系统生产力的重要参数。目前关于半干旱区荒漠草原生态系统光能利用效率在不同时间尺度的动态变化以及环境调节机制认识仍存在很大的不确定性,对于不同的天气状况对荒漠草原生态系统光能利用效率的研究相对较少,从而影响着对荒漠草原生态系统生产力的精确估算和预测。本研究以宁夏盐池荒漠草原生态系统为研究对象,以2014-2015年涡度相关法监测碳通量和同步观测微气象数据为基础,采用直角双曲线方程获取每日生态系统光合作用表观光量子效率（α）和基于生态系统总生产力（GEP）与生态系统吸收光合有效辐射（APAR）的比值计算得到的光能利用效率（LUE）。分析荒漠草原生态系统α和LUE在季节尺度上的动态特征及其生物物理调控机制,对比分析不同天气状况光能利用效率的变化以及散射辐射对光合特征的影响。主要研究结果如下:（1）荒漠草原生态系统α和LUE呈现明显季节变异规律。α均是从生长季开始逐渐增大,在生长季旺季7月左右达到最大值,伴随着生长季的结束而逐渐降低。2014年LUE与α的季节变化趋势相似;2015年LUE的变化随着生长季的变化逐渐增大,在7月出现一个小的波谷,随后又继续增大在9月达到峰值,随后随着生长季的结束而下降。两年α的均值分别为0.0075μmol CO2μmol-1 PAR和0.0098μmol CO2μmol-1PAR;LUE的均值分别为0.0019 g C MJ-1和0.0017 g C MJ-1。LUE在日尺度上的变化趋势是先减小后增大,在每天的13:00-14:00左右达到最小值。LUE的日趋势的主要原因是APAR的变化速率大于GEP的变化速率,APAR在每天的13:00左右的时候达到最大值。（2）在季节尺度上,光能利用效率（α和LUE）变化的主要环境因子是空气温度Ta、土壤温度Ts和饱和水汽压差VPD。α随着Ta、Ts和VPD的增加而增大,LUE随着温度（Ta和Ts）的升高呈现出先增加后减小的趋势。LUE随着VPD的增大逐渐减小,随着REW的增加而增加。α和LUE随着生物因子归一化植被指数NDVI的增加变大,冠层导度gs在一定范围内时,光能利用效率随着gs的增加而变大。日尺度上APAR的变化速率明显大于GEP的变化速率,从而导致LUE的变化呈现出先减小后增大的变化趋势。光合有效辐射不仅会影响生态系统生产力的大小,也会影响生态系统光能利用效率的变化。（3）通径分析结果表明α和LUE的变化主要的影响因子各不相同。α与Ts的变化相关性最强,其次是gs和VPD,Ta、NDVI与α的变化之间没有直接的影响作用,但是会通过影响gs从而影响α的变化。LUE与VPD的变化相关性最强,其次是Ta和Ts,生物因子gs和NDVI对LUE变化的影响作用较小,REW与LUE的变化之间没有直接的影响作用。（4）LUE在中度阴天条件下所占比例最大,随着晴空指数（CI）的增大天气状况由阴天状况条件转变成晴天状况条件时,LUE逐渐减小;α在晴朗天气条件下的值大于阴天条件下的值。随着CI的增大,α表现出逐渐增加的趋势。生态系统生产力GEP在中度阴天条件下的值大于重度阴天天气条件和晴朗天气条件下的值并且中度阴天天气条件占所有天气条件的比例最大。GEP均随着CI的增大表现出先增大后减小的趋势。2014年GEP在CI大约为0.5时达到最大值0.69 g C m-2 day-1;2015年GEP在CI为0.46时达到最大值0.55 g C m-2 day-1。（5）散射光合有效辐射可以提高生态系统的光合作用。当CI大约在0.5左右的时候,GEP达到最大峰值。并且当CI为0.5左右时,散射光合有效辐射PARdif达到最大值。阴天条件下的生态系统最大光合速率(Pmax)值比晴天条件时的Pmax值高23.7%。在非胁迫条件下(较低的饱和水汽压差条件下（1≤1 k Pa）,较低的空气温度条件下（Ta≤20℃）和土壤水非胁迫条件（REW≥0.4）时,Pmax达到最大值。散射辐射可促进荒漠生态系统光能利用效率和光合生产力。综上所述,光能利用效率具有明显的季节动态趋势,其变化受到生物物理因素的直接和间接影响;散射辐射能促进荒漠草原生态系统光能利用效率和光合能力。基于中国西北地区的散射辐射量处于逐年下降的趋势,天空状况的云层的厚度增加的趋势背景下,在建立荒漠草原生态系统光能利用效率模型的时候应考虑天气状况。
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