豫北平原冬小麥-夏玉米典型農田生態(tài)系統(tǒng)碳通量的研究.pdf

1、本試驗于2005～2007連續(xù)三年在豫北平原冬小麥-夏玉米農田進行，通過渦度相關通量測定系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測和土壤呼吸測定系統(tǒng)、光合作用測定系統(tǒng)等定期測定相結合的方法，研究了典型一年兩熟農田生態(tài)系統(tǒng)的碳通量規(guī)律，研究結果如下： 1.農田生態(tài)系統(tǒng)碳通量與顯熱、潛熱通量的關系分析通過運用生態(tài)系統(tǒng)能量平衡原理對數據進行能量閉合分析，顯示閉合程度十分理想；用渦度相關法和波紋比法進行潛熱通量的數據對比，發(fā)現(xiàn)兩種方法達極顯著相關(r=0.86)，差

2、異性分析表明無差異（P=0.0723).碳通量、顯熱通量和潛熱通量的三者的3D走勢圖發(fā)現(xiàn)，玉米季節(jié)比小麥季節(jié)的峰面突起多，且Fc隨潛熱和顯熱通量的增加而相應增加，不同的是玉米季節(jié)的峰面主要出現(xiàn)在潛熱通量4～16MJ·m-2·S-1之間，而小麥季節(jié)在4～12MJ·m-2·S-1之間，顯熱通量則都在正值區(qū)域即向熱量向大氣流動。 2.農田生態(tài)系統(tǒng)不同尺度光合與CO2通量的關系通過分析碳通量對風向的響應，發(fā)現(xiàn)在玉米和小麥盛期，對碳通量貢

3、獻區(qū)域主要在東北-西南走向的區(qū)域，小麥季節(jié)的西南方向區(qū)域較分散，散布于正南30°上下。以玉米農田生態(tài)系統(tǒng)為對象，進行不同生育期的單葉光合(Pn)、群體光合(CAP)、CO2通量(Fc)不同尺度的測定分析發(fā)現(xiàn)：CAP與Fc有很好的擬合，相關系數平均達0.91；從白天7:00～18:00的日累積量上看，抽穗期最大可達38.6g·m-2，之后開始降低；對Pn與LAI的乘積(Pn·LAI)和Fc進行曲線擬合，得到一個曲線方程與實測值的相關系數達

4、0.79，呈極顯著相關。 不同因素對Fc的通徑效應分析表明：除了大氣中H2O的含量之外，Pn·LAI、PAR、CO2濃度對Fc的直接通徑效應較大，可見光照、水分、植株的長勢都對Fc的大小有明顯的影響。 3.農田生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸與土壤容積含水量和土壤溫度的關系通過對農田不同時期土壤呼吸、容積含水量和土壤溫度的測定分析表明：容積含水量30％是一個分界線，大于30％時土壤呼吸與含水量呈相反的走勢，小于30％呈一致的走勢；土壤溫

5、度方面由于測定的土層較深，在冬小麥季節(jié)土壤溫度較低時(10℃以下)，兩者走勢相反，當土壤溫度升高后(17℃以上)走勢趨于一致；玉米季節(jié)的土壤溫度與土壤呼吸的敏感系數Q10在3左右，兩者的響應程度較好，主要是因為玉米季節(jié)土壤含水量較高(在30％左右)；總之，土壤呼吸受土壤溫度和土壤含水量的綜合影響。 4.農田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量與土壤呼吸的關系從CO2通量和土壤呼吸不同時期的日變化來看，CO2通量一般在12:00左右達到負值最大即固

6、碳速率最大，小麥季節(jié)兩者走勢在9:00～12:00呈現(xiàn)出“波形”對稱，玉米季節(jié)則呈現(xiàn)出一致的走勢。從不同生育時期看，玉米季節(jié)比小麥季節(jié)的土壤呼吸最高值高3μmol·s-1·m-2左右，CO2通量最高值高-0.2mg·s-1·m-2左右，且CO2通量和土壤呼吸都是隨著作物的生長而變化，在苗期較低，隨著生長逐漸升高，之后隨之回落；具體是小麥季節(jié)在4月初開始回落，玉米季節(jié)則在8月10日至9月初開始回落。 5.農田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量累積

7、量的變化以及碳源/匯的評價CO2通量積累量在小麥季節(jié)3月28日達到最高-22.2g·m-2·d-1，之后逐漸下降；玉米季節(jié)則在9月2日達到最高-19.5g·m-2·d-1。CO2通量的積累量與干物質積累之間關系密切，達到相互印證，小麥在生長天數221～226天時兩者的積累量達到最大，玉米季節(jié)則是一直增長的趨勢。我們將三年半的CO2通量變化進行綜合比較發(fā)現(xiàn)，整體上在小麥、玉米兩季生長時期的CO2固定量較大，小麥季節(jié)由于生長周期長，固碳總量