青藏高原高寒湿地生态系统能量分配和CO2通量的初步研究

NWIPB OpenIR

	青藏高原高寒湿地生态系统能量分配和CO2通量的初步研究; Carbon dioxide and Energy partitioning from the alpine wetland
	Zhang FW(张法伟)
	2007-06-08
摘要	利用微气象～涡度相关技术（Eddy Covariance Method）观测系统，对青藏高原东北隅海北高寒湿地（Alpine Wetland）进行了水热通量和CO2通量的观测研究。通过对2005年连续观测的通量数据和环境、生物因子的分析，得出以下主要结论： 1、海北高寒湿地生态系统2005年通量数据的能量闭合率（Energy Balance Ratio）(未观测土壤热通量)为54%，呈现一定的二次曲线变化趋势（-0.0000124x2+0.00598x-0.0319, R2=0.27），即生长季略高于非生长季。通过对摩擦速度U*（Friction Velocity）进行步长划分和T检验，得出海北高寒湿地生态2005年摩擦速度的阈值为0.15m•s-1。 2、海北高寒湿地生态系统的水热通量在不同的季节中均表现出明显的单峰式日变化特征。即在夜间基本维持0值左右，而在14:00（北京时间，BST）升至最大。而日变化中，潜热通量（Latent Heat Flux, LE）为最大能量消耗者。 3、海北高寒湿地生态系统水热通量的季节变化较为复杂。净辐射（Net Radiation, Rn）呈现单峰式季节特征，年均为125.0 Wm-2，波动范围在23.0～443.0 Wm-2。LE的年均值为49.0 Wm-2，变化范围在-24.6～188.3 Wm-2，也呈现出单峰式规律。显热通量（Sensible Heat flux, H）的年均值为17.6 Wm-2，其值在-15.3～72.1 Wm-2变化。其季节变化规律较复杂，表现出一定的双峰式。LE在能量分配中占有主要位置，在7月其比例达到最大值（54.0%）。 4、海北高寒湿地生态系统的CO2通量日变化在植物生长季中振幅较大，夜间基本保持CO2净排放状态，白天出现吸收，高峰期出现在中午12:00左右。在植物非生长季，CO2通量日变化振幅较小，生态系统基本维持碳排放状态。最大吸收、排放值分别为0.45±0.0012和0.11±0.0082 mgCO2m-2s-1，分别出现在7月和5月。 5、海北高寒湿地生态系统在2005年生长季吸收230.16 gCO2m-2，非生长季排放排放546.18 gCO2m-2，全年生态系统净交换量（Net Eosystem Exchange, NEE）316.02 gCO2m-2，总体表现为碳源。5月份是全年的排放高峰，日平均排放5.85 gCO2m-2；7月份为碳吸收高峰，日平均吸收6.12 gCO2m-2。全年生态系统呼吸（Ecosystem Respiration, Res）和总初级生产力（Gross Primary Production, GPP）分别为2573.76和2257.74 gCO2m-2。 6、海北高寒湿地生态系统水热通量的日变化在各个季节受控因子不同，1月Rn、LE和H的分别为光合有效辐射（Photosynthetically Active Radiation, PAR）（R2=0.986）、2.5m空气湿度（R2=0.933）和降水量（R2=0.589）；4月Rn、LE和H的分别为PAR（R2=0.999）、地面长波辐射（R2=0.962）和地面反射辐射（R2=0.937）；7月Rn、LE和H的分别为太阳总辐射（R2=0.958）、PAR（R2=0.944）和太阳总辐射（R2=0.971）；10月Rn、LE和H的分别为太阳总辐射（R2=0.989）、地面反射辐射（R2=0.880）和太阳总辐射（R2=0.916）。至于季节变化，在生长季中，Rn、H均主要受控于太阳总辐射（R2 = 0.996，R2 = 0.216），LE的主要影响因子为降水量（R2 = 0.584）。非生长季中，Rn受控于1.1m水气饱和亏（R2 = 0.629），LE为1.1m水气压（R2 = 0.536）而H则为40cm地温（R2 = 0.520）。 7、海北高寒湿地生态系统CO2通量的日变化在各个季节受控因子不同，1月NEE、Res和GPP的均为5cm地温（R2=0.740，R2=1.00，R2=0.860）；4月的主控因子和1月相同，但相关系数均有所下降，R2分别为0.356、0.978和0.323；7月NEE、Res和GPP的分别为地表反射辐射（R2=0.971）、5cm地温（R2=0.999）和地表反射辐射（R2=0.970）；10月的受控因子和7月相同，相关系数变化不大，分别为0.891、1.000和0.880。至于季节变化，在生长季中，NEE、GPP均主要受控于冠层温度（R2 = 0.361，R2 = 0.701），Res的主要影响因子为5cm地温（R2 = 0.963）。非生长季中，NEE受控于降水量和地表反射辐射（R2=0.117），Res为10cm地温（R2 = 0.962）而GPP则为40cm地温（R2 = 0.192）。 8、对环境、生物因子进行主成份分析（区分生长季与非生长季），得出4个主成份，生长季和非生长季的累计贡献率分别为89.6%和91.7%。而在与水热通量和CO2通量的回归分析并不优于单因子的结果。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://210.75.249.4/handle/363003/56856
专题	中国科学院西北高原生物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	张法伟. 青藏高原高寒湿地生态系统能量分配和CO2通量的初步研究, Carbon dioxide and Energy partitioning from the alpine wetland[D],2007.