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《华北水利水电大学》 2017年
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基于碳水通量观测的湿地水分利用效率研究

赵乃立  
【摘要】: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。
【学位授予单位】:华北水利水电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X171.1;TV213.9

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