半干旱区典型农田生态系统水、碳、光能利用效率研究

发布时间：2020-04-21 21:36

【摘要】：水分利用效率、光能利用率、碳利用效率能够量化生态系统的光合和呼吸效率,是衡量生态系统固碳水平及潜力的重要参数。本文基于甘肃省会宁县半干旱区野外观测站2015-2016年两个生长季的涡度相关数据和气象环境数据,对农田生态系统不同时间尺度的碳水通量、碳、水、光能利用效率变化规律及环境因子对碳、水、光能利用效率的影响进行了分析,并探究了在不同气象条件及土壤水分条件下碳、水、光能利用效率的响应。主要结果如下:(1)利用研究区生长季气温(土壤温度)和土壤含水量数据,应用Van’t Hoff模型、Arrhenius模型、LloydTaylor模型和土壤温度-水分连乘模型(T_s-SWC模型)分别拟合半小时尺度的生态系统呼吸,并根据模型进行日动态和季节动态模拟,发现应用土壤温度的Van’t Hoff模型无论是从统计结果还是不同时间尺度模拟结果上都优于其他三种模型,因此选择使用Van’t Hoff模型来进行白天生态系统呼吸的计算,并据此求得总生态系统生产力。(2)2015、2016年研究区玉米农田生态系统均表现出强烈的碳汇,2015年生长季水分利用效率、光能利用率、碳利用效率的日均值分别为4.71g C kg~-11 H_2O、0.33 g C mol~(-1)和0.53,2016年生长季水分利用效率、光能利用率、碳利用效率的日均值分别为4.69 g C kg~-11 H_2O、0.35 g C mol~(-1)和0.53,水分利用效率、光能利用率、碳利用效率在生长季间都呈单峰曲线,水分利用效率和光能利用率在日尺度上均呈“U”型曲线,而碳利用效率在日尺度上呈单峰的动态变化。(3)在对碳、水、光能利用效率的影响因子研究中发现,影响水分利用效率的因子按相关性强弱分别为气温、光合有效辐射、气孔导度、饱和水汽压差,影响光能利用率的因子按相关性强弱分别为饱和水汽压差、光合有效辐射、气温以及气孔导度,而碳利用效率在生长季间仅与气温有较好的相关性。水分利用效率、光能利用率、碳利用效率之间相互联系,相互影响,存在较好的相关关系。(4)阴天的水分利用效率相较于晴天更大,光能利用率在阴晴天差距不大,碳利用效率在晴天大于阴天的对应值。饱和水汽压差、液流速率在阴晴天与水分利用效率和光能利用率均呈线性负相关关系,与碳利用效率呈对数负相关关系,晴天的相关程度均大于阴天;土壤水分是影响研究区生态系统碳、水、光能利用效率的重要因子,研究区长期处于水分胁迫的条件下,而在水分胁迫下的生态系统碳、水、光能利用效率反而大于非胁迫状态。气孔导度在不同土壤水分条件下与碳、水、光能利用效率的关系说明土壤水分是制约研究区生态系统固碳能力及效率的重要因子。
【图文】：

研究区概况图

生长季,风速风向,通量,能量平衡

图 2-3 研究区生长季风速风向（左为 2015 年生长季，右为 2016 年生长季）根据之前的研究，，通过 FSAM（Flux SourceArea Model）模型对每半小时度数据进行通量贡献区分析得到，白天通量源区分布于离塔 9~86 m, 夜晚通区分布在离观测塔 10~100 m（董军等，2015）。对涡度数据进行能量平衡闭
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S181

【相似文献】