湖南会同杉木林生态系统碳水耦合作用研究

发布时间：2020-04-09 02:31

【摘要】：本研究以湖南会同杉木人工林为研究对象,利用开路式涡度相关系统和常规气象因子观测系统所测定的2008-2017年10年的观测研究,研究了不同时间尺度上会同杉木人工林生态系统呼吸(RE),总生态系统生产力(GEP),水汽通量(ET)及水分利用效率(WUE)的时间变化特征及其与环境因子之间的关系,探讨了杉木人工林GEP,ET和WUE的影响因子,为杉木人工林水分的优化管理提供科学的依据。研究结果如下:1.2017年1、4、7、10月杉木林生态系统RE日变化总体上呈白天高夜间低的变化特点。1、4、7、10月杉木人工林生态系统RE最大值分别出现在15:30、14:30、14:30、0:30;最小值分别出现在0:30、6:00、19:30、18:00,月均日较差分别为0.05、0.09、0.11、0.06mg CO2/(m2s1);2008～2017年杉木林生态系统RE年变化呈夏季高,冬季低的单波型变化,2015年8月(234.3gC/(m2mon))最大,2011年7月(172.2gC/(m2mon))最小,平均年较差为145.5gC/(m2mon);2008～2017年杉木林生态系统RE年际变化呈波动上升变化特点。杉木林生态系统RE累年平均年总量为1544.8gC/(m2a),年总量最大值1752.2gC/(m2a)(2015年),最小值1431.0gC/(m2a)(2011年),累年平均年较差为321.2 gC/(m2a);月尺度上,杉木林生态系统RE与PAR、SWC、降水量、VPD均呈极显著二次多项式关系,与5 cm土壤温度呈极显著指数函数关系。2.2017年1、4、7、10月杉木林GEP和ET日变化大致呈单波型变化,GEP最大值分别出现在12:30、11:00、9:30、11:30,月均日较差分别为0.53、0.80、0.87、0.83 mg CO2/(m2s1);ET最大值分别出现在12:30、13:00、13:00、12:00,月均日较差分别为0.03、0.08、0.13、0.06kg H20/(m2s1);2008～2017年杉木林生态系统GEP和ET年变化总体上都呈夏季高,冬季低的单波型变化,最大值出现在7月或8月,最小值出现在1月,平均年较差分别为63.5gC/(m2mon)、19.7 kg H2O/(m2mon);2008-2017年GEP月总量最大值取值区间为185.5～249.0 gC/(m2mon),其中2015年7月最大(249.0gC/(m2mon)),2011 年7月最小(185.5gC/(m2mon)),年较差为63.5gC/(m2mon);ET月总量最大值取值区间为75.9～95.6 kg H20/(m2hon),其中2012年8月最大(95.6 kg H2O/(m2mon),2008年7月最小(75.9 kg H2O/(m2mon)),年较差为19.7 kg H2O/(m2mon);2008～2017年杉木林生态系统GEP和ET年际变化都呈波动上升变化特点。ET最大值为642.67 kg H20/m2a(2016),最小值为528.79 kg H20/m2a(2011),累年ET均值为580.35±36.06kg H20/m2a;GEP最大值为1952.17g C/m2a(2015),最小值为1507.24gC/m2a(2011),累年GEP均值为1688.57±126.09 g C/m2a;月尺度上,杉木林生态系统GEP与PAR、VPD、降水量呈极显著二次多项式关系,与气温呈极显著指数函数关系;ET与PAR、VPD、降水量呈极显著二次多项式关系,与气温呈极显著指数函数关系。3.2017年1、4、7、10月WUE日变化呈“U”型变化特点,最小值分别出现在12:00、12:30、12:30、15:00;平均日较差分别为8.9、10.3、6.5、7.9g C02/kg H20;2008～2017年WUE年变化呈冬季高夏季低的变化特点,WUE值12月最大(4.7g C/kg H20),8月最小(2.6g C/kg H20),年较差为2.1gC/kg H20;2008～2017年WUE年际变化呈波动上升变化特点。WUE最大值出现在2010年(3.9gC/kg H20),最小值出现在2016年(3.5gC/kg H20),10年WUE均值为3.6±0.1g C/kg H2O;日尺度上,WUE与PAR、VPD呈极显著线性函数关系,WUE与气温、SWC呈现极显著二次多项式关系;月尺度上,月均WUE与月PAR总量、月均VPD呈极显著线性函数关系,月均WUE与降水量呈极显著指数函数关系,月均WUE与月均气温呈极显著二次多项式关系。4.2008～2017年GEP与ET在日、月、年尺度上均呈二次多项式关系,日和月尺度上,GEP与ET相关性极其显著(R2=0.6763,P0.001;R2=0.8897,P0.001),年尺度上GEP与ET相关性非常显著(R2=0.8547,P0.01)。5.由连续无有效降水日数与干旱等级的关系可以看出,2011年夏季会同杉木人工林发生了中等强度的干旱,而2013年发生了特大干旱。2013年中度干旱对GEP没有影响,只是增大了ET,从而降低了杉木林WUE;重度干旱对ET没有影响,只是减少了GEP,从而降低了WUE;特大干旱同时减少了GEP和ET,对杉木林WUE没有影响。
【图文】：

图１湖南会同杉木林生态系统碳水耦合作用研究技术路线图逡逑Ｆｉｇ．邋１邋Ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｄｅｓｉｇｎ＇ｓ邋ｒｏｕｔｅ逡逑

３结果与分析逡逑３．１主要气象因子年变化逡逑由图２可知，２００８—２０１７年１０年间，光合有效辐射（ＰＡＲ）呈现夏季高，逡逑冬季低的变化特点。ＰＡＲ月总量最大值出现在７？８月，取值区间为３１０．２？４７２．４逡逑ｍｏｌ／邋（ｍ２ｍｏｎ），其中邋２０１１邋年邋７邋月最高（４７２．４２ｍｏｌ／邋（ｍ２ｍｏｎ）邋），２０１６邋年邋７逡逑月最低（３１０．２邋ｍｏｌ／邋（ｍｈｏｎ）邋）；邋ＰＡＲ月总量最小值出现在１２月？２月，取值逡逑区间为邋６９．２？１１８．０邋ｍｏｌ邋／（ｍ２ｍｏｎ），其中邋２０１４邋年邋２邋月最高（１１８．０邋ｍｏｌ邋／（ｍ２ｍｏｎ）），逡逑２０１２邋年邋２邋月最低（６９．２ｍｏｌ／邋（ｍ２ｍｏｎ））。逡逑气温年变化呈夏高冬低的单波型变化。月均气温最大值出现在６？８月，取逡逑值区间为２４．９？２７．９邋°Ｃ，其中２０１３年７月最高（２７．９邋°Ｃ），２０１５年６月最低逡逑（２４．９邋°Ｃ邋）；月均气温最小值出现在１２？次年２月，取值区间为１．０？７．５°Ｃ，，逡逑其中２０１７年１２月最高（７．５邋°Ｃ）
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S791.27

【参考文献】

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本文编号：2620164