中亚热带红壤丘陵人工林生态系统CO_2通量观测及其季节动态特征
文献类型：学位论文
| 作者 | 温学发 |
| 答辩日期 | 2005-08-31 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 于贵瑞 |
| 关键词 | FLUXNET ChinaFLUX 千烟洲 涡度相关 干旱胁迫 非气孔因素 Q10 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 植被与大气间 CO2 通量的长期观测能够加深人们对于陆地生态系统在全球碳循环中科学地位的理解。在生态系统水平上，涡度相关技术是评价植被/大气间净生态系统CO2 交换量的主要手段。中国陆地生态系统通量研究网络ChinaFLUX 的建立，实现我国CO2 通量长期定位观测零的突破，全面提高了我国陆地生态系统碳循环和碳收支的研究能力，填补了FLUXNET 在中国大陆区域的空白。生态系统尺度碳水通量的长期观测为未来全球变化情景下预测我国典型陆地生态系统可能的响应特征提供坚实的数据基础。 本研究以千烟洲中亚热带红壤丘陵人工针叶混交林通量站为试验平台，以涡度相关技术为主要技术手段，以千烟洲人工林2003 和2004 年2 倍和3 倍冠层高度开路涡度相关系统的CO2 通量数据为基础，深入探讨了涡度相关技术在千烟洲人工林生态系统CO2通量长期观测研究中的若干理论问题，初步建立了丘陵地形条件下的生态系统尺度CO2通量的观测理论和方法。 在建立丘陵地形条件下生态系统尺度CO2通量观测基本方法论的前提下，集中探讨了不同时间尺度上千烟洲人工林生态系统光合作用和呼吸作用以及碳吸收的季节变异特征及其环境控制机制，初步建立了千烟洲人工林净生态系统CO2交换量估算的基本方法，为生态系统过程模拟与模型预测提供科学依据和技术支撑。通过千烟洲人工林生态系统CO2通量的长期观测，主要得到了以下几方面的认识： 1）功率谱和协谱分析表明，开路涡度相关系统对高频湍流信号的响应能力是满足实际观测要求的。与闭路涡度相关系统和常规气象系统对比分析表明，开路涡度相关系统在CO2通量长期观测中仪器性能稳定，可以满足CO2通量长期观测的客观需要。 2）两个高度的CO2通量观测都在近地边界层范围内，其观测数据是有效的。但大气稳态（定常）测试和方差相似性测试表明，夜间低湍流条件下CO2通量数据质量明显下降。对于夜间CO2通量低估的问题，客观需要剔除摩擦风速临界值（通常0.2~0.3 m s-1）以下的夜间CO2通量观测数据。大气低频湍流通量成分对CO2通量观测的贡献较小，平均周期选取为30min是恰当的 3）通量储存效应对CO2通量观测的影响较大，可以达到12~18％。平面拟合倾斜校正是丘陵地形条件下CO2通量测定理想的倾斜校正途径。能量平衡闭合的测试仅仅可以作为数据质量评价的参考标准之一，而不能作为CO2通量数据质量评价的绝对标准并用于数据校正。 4）在严重干旱胁迫条件下，生态系统光合作用的下降是气孔因素和非气孔因素共同影响的结果。千烟洲人工林生态系统水分利用率表现出明显的季节性变化趋势，冬季水分利用率较高而在夏季由于高温干旱胁迫而使水分利用率降低。 5）生态系统水平上，温度是控制生态系统碳释放特征的主导因素，温度和水分协同控制生态系统呼吸。在干旱胁迫的条件下，土壤水分影响生态系统呼吸及其对温度的敏感性Q10。土壤水分对Q10 的影响可以用二次曲线函数表达。模型分析表明，在干旱的气候条件下Q10 模型对水分状况的响应比常用的连乘模型更敏感。 6）在生态系统水平上，净生态系统CO2交换量、生态系统呼吸和总生态系统CO2交换量具有非常明显的的季节变化过程。冬季和干旱胁迫条件下具有较低的量级而夏季具有较高的量级。在干旱胁迫条件下，虽然干旱胁迫期间生态系统呼吸量呈现下降趋势，但是净生态系统CO2交换量仍然明显下降，甚至成为微弱的碳源。这主要是由于干旱胁迫造成总生态系统CO2交换量呈现更加显著的下降，导致二者之差减小。在日尺度和月尺度上，NEE和RE本质上都受GEE的控制。 7）千烟洲人工林生态系统具有较强的碳吸收能力。2003年2倍和3倍冠层高度观测的NEE分别为-483.6和-387.2 g C m-2 yr-1，而2004年2倍和3倍冠层高度观测的NEE分别为-519.5和-423.8 g C m-2 yr-1，其差异是二者的空间代表性不同造成的，在空间尺度扩展方面有待进一步研究和探讨。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-12-16 |
| 页码 | 175 |
| 源URL | [http://192.168.22.105/handle/311030/102]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 温学发. 中亚热带红壤丘陵人工林生态系统CO_2通量观测及其季节动态特征[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院研究生院. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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