洪泽湖地区杨树人工林碳水通量、水分利用效率动态变化及影响因子研究

来源 :南京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nextronnpf
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研究森林生态系统碳水交换及水分利用效率对探讨森林生态系统碳水循环以及固碳能力具有重要意义,目前对于洪泽湖地区杨树人工林碳水通量及生态系统水分利用效率的研究较少。本研究以洪泽湖地区杨树人工林生态系统为研究对象,利用涡度相关技术(Eddy Covariance Flux),选取2017年5月到2018年12月近两年的通量观测数据,分析杨树人工林生态系统与大气间的碳水通量、生态系统水分利用效率(Ecosystem water use efficiency,WUEE)和甲烷通量的季节动态变化和日变化特征及其与外部气象环境因子的相互关系,为评估杨树人工林的固碳能力和水分利用效率提供必要的基础数据,揭示森林生态系统碳循环及对环境因子的响应,同时为增强森林生态系统固碳能力提供科学依据。所得的主要结论如下:(1)洪泽湖地区杨树人工林生态系统碳通量呈显著的昼夜和季节变化,净生态系统碳交换(Net ecosystem exchange,NEE)白天为较强的碳汇,夜晚为较弱的碳源,整年表现为固碳作用,年通量为-594.4 g C·m-2·yr-1。NEE与环境因子光合有效辐射(Photosynthetically active radiation,PAR)、饱和水汽压差(Vapor pressure deficit,VPD)和空气温度(Air temperature,Ta)、空气相对湿度(Relative humidity,RH)以及夜间土壤温度(Soil temperature,Ts)均具有显著的相关性。总生态系统生产力(Gross ecosystem productivity,GEP)和生态系统呼吸(Ecosystem respiration,ER)具有显著季节变化,在生长季值较大,非生长季值较小,生态系统GEP年累积值为1231 g C·m-2·yr-1,生态系统呼吸ER总量为636.6 g C·m-2·yr-1。(2)洪泽湖地区杨树人工林生态系统蒸发散(Evapotranspiration,ET)具有明显的季节动态变化,在生长季大于非生长季,ET与PAR以及Ta在生长季呈显著正相关关系。洪泽湖地区杨树人工林生态系统水分利用效率WUEE没有明显的季节变化,但是在生长季和非生长季以及不同季节的日变化趋势显著。WUEE在不同季节的变化大小为:春季>冬季>秋季>夏季。2017年和2018年生长季WUEE的平均值为2.2 g C·kg-1H2O和2.1 g C·kg-1H2O,2018年全年WUEE的年平均值为2.2 g C·kg-1H2O,WUEE与环境因子VPD呈显著负相关关系,与Ta呈显著正相关关系。(3)洪泽湖地区杨树人工林生态系统甲烷通量季节和昼夜变化趋势均较平缓,全年表现为较弱的甲烷汇,生长季为弱的甲烷汇,非生长季为中性至较弱的甲烷源。CH4与土壤湿度(Soil water content,SWC)在生长季呈较弱的正相关,与Ts在非生长季呈较弱的负相关,与Ta在生长季和非生长季均无相关性。苏北洪泽湖地区杨树人工林生态系统整体具有较高的固碳能力,生态系统碳水通量以及水分利用效率受环境因子的影响较显著,为提升杨树人工林固碳能力提供参考依据。
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