【摘要】：森林凈生態(tài)系統(tǒng)碳交換(NEE)對(duì)水、光、熱等環(huán)境因子的響應(yīng)普遍存在時(shí)滯現(xiàn)象。但通常情況下,分析NEE環(huán)境影響因子、插補(bǔ)渦度相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)并沒有考慮時(shí)滯的影響。因此,有必要定量研究時(shí)滯現(xiàn)象對(duì)NEE與環(huán)境因子響應(yīng)關(guān)系的影響,從而為準(zhǔn)確評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能、模擬NEE動(dòng)態(tài)變化提供科學(xué)依據(jù)。本文應(yīng)用渦度相關(guān)技術(shù),結(jié)合微氣象觀測系統(tǒng),對(duì)北京市順義區(qū)楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)NEE和小氣候進(jìn)行觀測,選取2014年生長季(4～10月)NEE、空氣溫度(Ta)、土壤溫度(Ts)、光合有效輻射(PAR)、飽和水氣壓差(VPD)和25 cm 土壤層體積含水量(VWC25)的日尺度和年尺度數(shù)據(jù),使用回歸分析與小波分析結(jié)合的方法,得到NEE與這些環(huán)境因子的時(shí)滯關(guān)系,在此基礎(chǔ)上,利用偏相關(guān)和主成分分析方法以決定系數(shù)(R2)、林氏調(diào)和系數(shù)(LCCC)和均方根誤差(RMSE)作為評(píng)價(jià)擬合模型精度的指標(biāo),重點(diǎn)探討忽略時(shí)滯現(xiàn)象對(duì)判斷NEE驅(qū)動(dòng)因子和擬合方程精度的影響。結(jié)果表明,(1)PAR在日尺度和年尺度下均是影響NEE變化的主導(dǎo)因子,由于研究區(qū)地下水位高,水分充足,各時(shí)間尺度VWC25對(duì)NEE的驅(qū)動(dòng)作用均可忽略。(2)日尺度下,NEE與PAR在春、夏和秋三季都不存在時(shí)滯關(guān)系,但NEE比Ta、Ts和VPD提前達(dá)到峰值,在春季的時(shí)滯時(shí)間分別為4.0、3.5、3.5 h,夏季分別為3.5、3.0、3.0 h,秋季分別為3.5、3.0、3.0 h;年尺度下,NEE與Ta、Ts和PAR均同步變化,不存在時(shí)滯現(xiàn)象,而NEE滯后于VPD變化,時(shí)滯時(shí)間為21 d。(3)偏相關(guān)結(jié)果表明,日尺度下忽略時(shí)滯現(xiàn)象會(huì)影響判斷NEE與Ta在春季的真實(shí)關(guān)系,而在夏季和秋季則影響判斷NEE與Ts的真實(shí)關(guān)系,但各季節(jié)NEE與PAR的偏相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值均為最大,表明忽略時(shí)滯現(xiàn)象不會(huì)影響判斷NEE的主導(dǎo)因子;對(duì)于年尺度,忽略時(shí)滯現(xiàn)象不會(huì)影響判斷NEE與環(huán)境因子真實(shí)存在的關(guān)系。(4)主成分分析結(jié)果表明,消除時(shí)滯現(xiàn)象前后日尺度NEE與綜合環(huán)境因子在各季節(jié)均可得到最優(yōu)對(duì)數(shù)回歸模型,且在消除時(shí)滯現(xiàn)象后模型的決定系數(shù)R2分別在春、夏和秋季提高了 5.23%、6.61%和2.11%,LCCC分別提高了 2.41%、4.03%和 1.45%,RMSE分別降低了 0.473、4.459和0.159μmol·m-2·s-1;對(duì)于年尺度,消除時(shí)滯現(xiàn)象前后均可得到最優(yōu)雙曲線回歸模型,消除時(shí)滯現(xiàn)象后模型的R2、LCCC僅提高了 1.11%和0.47%,RMSE也只降低了 0.006μmol·m-2·s-1,說明考慮時(shí)滯現(xiàn)象可以明顯提高日尺度NEE數(shù)據(jù)擬合精度,雖然年尺度效果不明顯,但精度也有所提升。在此基礎(chǔ)上,利用消除時(shí)滯現(xiàn)象后日尺度最優(yōu)回歸模型模擬數(shù)據(jù)平均后得到的日均值數(shù)據(jù)與年尺度最優(yōu)回歸模型直接模擬得到的日均值進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)使用日尺度模型得到的日值數(shù)據(jù)比使用年尺度模型數(shù)據(jù)精度更高,R2和LCCC分別提高了 6.51%和7.14%,而RMSE降低了 24.245μmol·m-2·s-1,表明對(duì)于數(shù)據(jù)時(shí)間尺度轉(zhuǎn)換問題,使用短時(shí)間尺度的模型模擬出結(jié)果后再進(jìn)行尺度轉(zhuǎn)換比長時(shí)間尺度的模型直接進(jìn)行模擬精度更高。因此,楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)的日動(dòng)態(tài)與年動(dòng)態(tài)變化受到Ta、Ts、VPD和PAR的控制,日尺度與年尺度均存在時(shí)滯現(xiàn)象,消除時(shí)滯現(xiàn)象后可以準(zhǔn)確判斷日尺度下NEE的環(huán)境影響因子,并能夠提高各時(shí)間尺度下NEE的擬合精度。
【圖文】：

圖２－３邋Ｒｓｔｕｄｉｏ邋１．１．４?

逡逑行曲線估計(jì)（圖２－５）得到最優(yōu)回歸模型。逡逑趨線住回０邐Ｘ逡逑邐邋＾邐邋邋ｍｓｓ）逡逑Ｍｏｎｔｈ邐玲邐＾邋ＮＥＥ邐邋邋ＴＯｒａｒｍｉｏｄ＇逡逑Ｄａｙ邐－lz（Ｂ）１邋的邋１邐邋ｊｇ~枺掊義�，Ｄ０Ｙ逦逦邋ｑw澹椋＃ǎ櫻義希ｅ澹裕徨危簟遙哄蝸亂灰常ǎ桑膩巍殄義�！逦ｓｓａｅP哄，

本文編號(hào)：2711787