北京松山天然落叶阔叶林生态系统净碳交换特征及其影响因子
发布时间：2021-03-22 10:56
森林生态系统在陆地碳循环过程中发挥着重要作用,关于温带落叶阔叶林生态系统碳平衡过程影响机制的讨论尚未统一。本研究于2019年对北京松山典型落叶阔叶林生态系统的净碳交换量（NEE）及空气温度（Ta）、土壤温度（Ts）、光合有效辐射（PAR）、饱和水气压差（VPD）、土壤含水量（SWC）、降雨量（P）等环境因子进行原位连续监测,分析松山落叶阔叶林生态系统净碳交换特征及其对环境因子的响应。结果表明:在日尺度上,NEE生长季（5—10月）各月平均日变化均呈"U"字形变化,日间为碳汇,夜间为碳源。其他月份NEE均为正值,变化平缓,表现为碳源。在季节尺度上,NEE呈单峰曲线变化规律,全年NEE为-111 g C·m-2·a-1,生态系统呼吸总量（Re）为555 g C·m-2·a-1,总生态系统生产力（GEP）为666 g C·m-2·a-1。碳吸收与释放量分别在6月与11月达到最大值。PAR是影响日间...
【文章来源】：应用生态学报. 2020,31(11)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
净碳交换量(NEE)各月平均日变化
由图3可知,研究区全年碳吸收天数占比42%,单日最大固定碳值出现在第151天,最大值为3.0 g C·m-2·d-1。每月累积吸收碳量最大值出现在6月,日固碳时长最长月份也在6月,最长为11 h。NEE季节变化趋势与温度、光合有效辐射、饱和水气压差呈负相关。随着温度升高、植被生长发育,NEE值在第124天由正转负,由碳源转变为碳汇。在151 d时达到碳吸收峰值,随后因光照强烈、温度过高导致植被叶片气孔关闭,光合能力减弱,NEE值略有回升。随叶片衰老凋落,植被呼吸作用逐渐大于光合作用,最终在第304天NEE再次变为正值,由碳汇再次转换为碳源。该森林生态系统全年累计固碳量为111 g C·m-2,表现为弱碳汇。2.3 北京松山落叶阔叶林生态系统净碳交换量与环境因子的关系
太阳辐射是植物进行光合作用的能量来源[25],将PAR以50 μmol·m-2·s-1为增量取对应的日间净碳交换量的平均值,利用式(1)将NEEd与PAR进行拟合(图4)。随光合有效辐射的增大,日间净碳交换量负值随之增大。生长季各个月模型拟合参数如表4所示。5—10月各月拟合的光合量子效率α为0.014～0.086 μmol CO2·μmol-1,最大值出现在7月。最大光合强度Amax为9.181～14.09 μmol CO2·m-2·s-1,最大值出现在6月;白天呼吸强度Rd为1.325～5.339 μmol CO2·m-2·s-1,最大值出现在7月;各个参数均呈先升高再降低的变化趋势。R2为0.54～0.84,表示光合有效辐射能解释54%～84%的日间净碳交换量变化。表4 生长季利用公式(1)拟合的光合参数Table 4 Photosynthetic parameters modeled by equation 1 in the growing season (mean±SE) 月份Month 光合量子效率α (μmol CO2·μmol-1) 最大光合强度Amax (μmol CO2·m-2·s-1) 白天呼吸强度Rd(μmol CO2·m-2·s-1) R2 5 0.026±0.007 10.650±1.751 2.556±0.693 0.67 6 0.022±0.008 14.090±1.155 2.417±0.628 0.84 7 0.086±0.015 13.460±0.840 5.339±0.766 0.84 8 0.072±0.010 12.160±0.849 5.331±0.638 0.78 9 0.062±0.009 9.181±0.921 3.713±0.604 0.71 10 0.014±0.006 5.757±1.069 1.325±0.469 0.54
本文编号：3094025
【文章来源】：应用生态学报. 2020,31(11)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
净碳交换量(NEE)各月平均日变化
由图3可知,研究区全年碳吸收天数占比42%,单日最大固定碳值出现在第151天,最大值为3.0 g C·m-2·d-1。每月累积吸收碳量最大值出现在6月,日固碳时长最长月份也在6月,最长为11 h。NEE季节变化趋势与温度、光合有效辐射、饱和水气压差呈负相关。随着温度升高、植被生长发育,NEE值在第124天由正转负,由碳源转变为碳汇。在151 d时达到碳吸收峰值,随后因光照强烈、温度过高导致植被叶片气孔关闭,光合能力减弱,NEE值略有回升。随叶片衰老凋落,植被呼吸作用逐渐大于光合作用,最终在第304天NEE再次变为正值,由碳汇再次转换为碳源。该森林生态系统全年累计固碳量为111 g C·m-2,表现为弱碳汇。2.3 北京松山落叶阔叶林生态系统净碳交换量与环境因子的关系
太阳辐射是植物进行光合作用的能量来源[25],将PAR以50 μmol·m-2·s-1为增量取对应的日间净碳交换量的平均值,利用式(1)将NEEd与PAR进行拟合(图4)。随光合有效辐射的增大,日间净碳交换量负值随之增大。生长季各个月模型拟合参数如表4所示。5—10月各月拟合的光合量子效率α为0.014～0.086 μmol CO2·μmol-1,最大值出现在7月。最大光合强度Amax为9.181～14.09 μmol CO2·m-2·s-1,最大值出现在6月;白天呼吸强度Rd为1.325～5.339 μmol CO2·m-2·s-1,最大值出现在7月;各个参数均呈先升高再降低的变化趋势。R2为0.54～0.84,表示光合有效辐射能解释54%～84%的日间净碳交换量变化。表4 生长季利用公式(1)拟合的光合参数Table 4 Photosynthetic parameters modeled by equation 1 in the growing season (mean±SE) 月份Month 光合量子效率α (μmol CO2·μmol-1) 最大光合强度Amax (μmol CO2·m-2·s-1) 白天呼吸强度Rd(μmol CO2·m-2·s-1) R2 5 0.026±0.007 10.650±1.751 2.556±0.693 0.67 6 0.022±0.008 14.090±1.155 2.417±0.628 0.84 7 0.086±0.015 13.460±0.840 5.339±0.766 0.84 8 0.072±0.010 12.160±0.849 5.331±0.638 0.78 9 0.062±0.009 9.181±0.921 3.713±0.604 0.71 10 0.014±0.006 5.757±1.069 1.325±0.469 0.54
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