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《中南林业科技大学》 2011年
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亚热带杉木林生态系统与大气间的碳通量研究

赵仲辉  
【摘要】:本研究以国家重点野外科学观测研究站—会同杉木林生态站为支撑平台,借助开路式涡动相关系统和涡动相关技术,对亚热带典型森林类型-杉木人工林生态系统与大气间的CO2通量进行了为期2年的观测研究。经过原始数据采集和数据运算,获得了杉木林生态系统与大气间的通量原始数据。从数据质量控制和数据质量评价入手,提取了可靠的基础数据,利用这些可靠的数据,研究了不同时间尺度下杉木林生态系统与大气间CO2通量与环境因子间的关系,探讨了CO2通量的日年变化规律,取得了以下几方面的成果。 1.分析了目前通用的4种数据修正方法(坐标变换、WPL修正、频率响应修正、储存修正)对我们的通量观测数据的影响程度,确定从二次坐标旋转(DR)、三次坐标旋转(TR)和平面拟合(PF)三种坐标变换中选择三次坐标旋转。两年平均,TR使净生态系统交换(NEE)降低(汇强增加)了16.7%,其中白天降低了1.4%,夜间增加了23.7%;WPL修正使NEE增加了33.5%,其中白天增加了30.4%,夜间降低了12.6%,频率响应修正(FC)使NEE降低不到1.0%;储存修正(SC)使NEE增加了0.4%,其中白天平均降低了24.0%,夜间平均增加了64.2%。 2.从稳定态测试、方差相似性测试、功率谱和协谱分析、通量源区分析和能量平衡闭合等方面对会同杉木林生态系统与大气间的碳通量数据进行了客观分析与评价,由于下垫面的非均匀性,数据质量不是太高。 3.NEE在不同时间尺度上对环境因子呈现为不同的响应特征。在半小时尺度上,NEE与温度(T)呈极显著的指数函数关系,与光合有效辐射(PAR)的关系用Michaelis-Menten方程拟合极显著;在日尺度上NEE与T、水汽压(VP)和土壤水分含量(SWC)呈极显著的二次多项式关系,与PAR呈极显著的三次多项式关系;在月尺度上NEE与T、PAR呈极显著的倒数函数关系。 4.生态系统呼吸(RE)在不同时间尺度上与环境因子的关系各异。在日尺度上RE与T呈极显著的指数函数关系,与PAR呈极显著的线性关系,与VP间呈极显著的幂函数关系,与饱和差(VPD)间呈极显著的二次多项式关系;在月尺度上RE与T呈极显著的指数函数关系,与VP呈极显著的二次多项式关系,与PAR和VPD呈极显著的线性关系。 5.总生态系统交换(GEE)在日、月尺度上与环境因子的关系表现相对简单。在日尺度上GEE与PAR呈极显著的对数函数关系,与T和VP间呈极显著的线性关系,与VPD间呈极显著的二次多项式关系;在月尺度上GEE与T,PAR、VP和VPD间均呈极显著的线性函数关系。 6.CO2通量具有明显的日变化和季节变化特征。在一天中,夜间CO2通量基本为正值且变化幅度小,白天CO2通量为负值且变化幅度大,CO2通量负值持续时间和CO2通量最小值出现的时间随季节的不同而不同,由冬季至春季至夏季,负值持续时间逐渐延长,最小值出现的时间逐渐提前,而由夏季至秋季至冬季,负值持续时间逐渐缩短,最小值出现的时间逐渐推后。平均日较差最大值出现在8月,最小值均出现在1月,由1月至8月平均日较差逐月增大,由8月至12月平均日较差逐月减小。在一年中,NEE呈现多种变化趋势,最大值一般出现在冬季(2008年出现在2月,2009年出现在1月),最小值的出现环境条件有关,规律性不强(2008年出现在3月,2009年出现在6月)。 7.RE在一年中呈单波型变化,最大值出现8月,最小值出现在冬季(2008年出现在2月,2009年出现在1月)。GEE在一年中呈单波型变化,最大值出现在冬季(2008年出现在2月,2009年出现在1月),最小值出现在夏季(2008年出现在7月,2009年出现在8月)
【学位授予单位】:中南林业科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S718.5

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【引证文献】
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