农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,玉米是我国种植面积和产量最大的粮食作物。在气候变化背景下,准确评价夏玉米农田生态系统的碳源汇特征,对提高农田生态系统固碳能力具有重要意义。利用1991—2022年郑州国家基本气象站气象数据和2008—2022年郑州农业气象试验站夏玉米农田生态系统CO_(2)通量数据、气象观测数据及夏玉米生物量和产量数据,分析了郑州站气候变化特征以及夏玉米农田生态系统CO_(2)通量变化规律,明确了夏玉米农田生态系统碳源汇特征。结果表明:夏玉米农田生态系统CO_(2)通量具有明显的日变化和季节变化特征,除6月份为碳源外,7—9月份均为碳汇。不同气候年型下,夏玉米农田生态系统碳通量具有一定的差异,总初级生产力(gross primary productivity, GPP)多年平均值为1197.5±129.9 g C·m^(-2)·a^(-1);生态系统呼吸(Reco)多年平均值为711.2±129.9 g C·m^(-2)·a^(-1)。不计算收获后的籽粒,夏玉米农田整体表现为CO_(2)的汇,净生态系统碳交换量(net ecosystem exchange, NEE)多年平均值为-342.8±52.3 g C·m^(-2)·a^(-1)。籽粒收获移出农田后,根据理论产量计算,夏玉米农田表现为弱的碳汇,净生物群系生产力(net biome productivity, NBP)为-41.3 g C·m^(-2)·a^(-1)(占NEE的12.0%);根据实际产量计算,夏玉米农田在籽粒收获后表现为较强的碳汇,NBP为-105.9 g C·m^(-2)·a^(-1)(占NEE的30.9%)。郑州站气候呈现暖干化变化趋势,气温和降水对夏玉米农田生态系统碳通量无显著影响,日照时数对夏玉米农田生态系统GPP影响显著(P<0.05),并通过GPP对净生态系统生产力(net ecosystem productivity, NEP)和Reco产生间接影响(P<0.05)。夏玉米生长季,日照时数增加15.6 h·a^(-1),GPP增加19.4 g C·m^(-2)·a^(-1),NEP增加6.6 g C·m^(-2)·a^(-1),表明夏玉米农田生态系统具有较大的固碳潜力。
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