本文關(guān)鍵詞：艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)碳交換過程及年際碳收支估算與評價，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：陸地生態(tài)系統(tǒng)碳交換過程及其碳收支估算與評價是目前我國碳通量研究的重點(diǎn)內(nèi)容之一。通過對新疆艾比湖流域湖泊-河流影響下的荒漠生態(tài)系統(tǒng)開展通量觀測研究,在采用主流處理軟件對通量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和結(jié)果對比分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步討論了研究區(qū)數(shù)據(jù)插補(bǔ)模型及特征,分析了荒漠生態(tài)系統(tǒng)NEE在時間尺度上的變化規(guī)律和能量平衡特征,研究了艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)碳通量貢獻(xiàn)區(qū)時空變化特征,探討了下墊面優(yōu)勢植物、水域以及土壤對碳收支的影響及貢獻(xiàn),最后,估算了艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)總初級生產(chǎn)力,運(yùn)用站點(diǎn)尺度模型(CEVSA2)進(jìn)行了模擬驗(yàn)證。研究將在干旱區(qū)“碳源/匯”研究上彌補(bǔ)觀測數(shù)據(jù)的不足,為準(zhǔn)確估算干旱區(qū)典型生態(tài)系統(tǒng)碳源/匯功能變化和碳循環(huán)過程機(jī)理研究提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)。主要結(jié)論總結(jié)如下:(1)艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)碳通量受環(huán)境影響強(qiáng)烈,原始CO2濃度和碳通量異常值多集中于冬季(占比40%),不同天氣下(晴天、陰天、雨天、大風(fēng)、雪天、霜凍)碳通量表現(xiàn)出各自規(guī)律性。EdiRe和EddPro軟件經(jīng)參數(shù)修訂后均能有效處理通量數(shù)據(jù),且結(jié)果相似(R2=9776,P0.05),僅在負(fù)值區(qū)域略有差異,全年水平擬合度較小(R2=0.7670,P0.05);二者計算顯熱通量差異較小,而EddyPro計算的潛熱通量約為EdiRe的2倍。EddyPro計算數(shù)據(jù)更合理,波動較小,數(shù)據(jù)質(zhì)量等級較EdiRe弱,但可提高數(shù)據(jù)連續(xù)性和完整性,因此,EddyPro軟件是艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)通量數(shù)據(jù)處理的最優(yōu)選擇。(2)2012年全年碳通量有效數(shù)據(jù)占比54.42%,空白數(shù)據(jù)、傳感器異常、檢驗(yàn)剔除以及不合理閾值占比分別為18.21%、9.43%、2.72%和15.22%;4月23日和10月18日為生態(tài)系統(tǒng)凈CO2交換量(NEE)正負(fù)轉(zhuǎn)變臨界日;生長季晝間NEE使用Michaelis-Menten光響應(yīng)模型插補(bǔ),2012年初始光能利用率(α)、飽和光強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)碳同化能力(Pmax)和日間生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率(Reco,d)最大值分別為0.01511 mgCO2?μmol-1?quantum-1、38.640和2.599μmol?m-2?s-1,且分別出現(xiàn)在7月、6月、7月,2014年7~9月α、pmax和reco,d最大值分別為0.01825mgco2?μmol-1?quantum-1、20.540和2.2180μmol?m-2?s-1;生長季夜間nee與溫度(ta)符合lloydtaylor呼吸方程,且指數(shù)擬合較理想(r2=0.6222,p0.05),25℃下的生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率為3.438μmol?m-2?s-1;采用van’thoff指數(shù)方程對非生長季數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合插補(bǔ),-15~22℃土溫變化范圍內(nèi)nee變化幅度僅為0~2.5μmol?m-2?s-1。(3)生長季湍流碳通量(fc)日均值為-2.519μmol?m-2?s-1,非生長季晝間fc波動較大,其日均值為1.803μmol?m-2?s-1,表明植物冠層上方到大氣下界面,生長季吸收co2和而非生長季釋放。fc占nee95%以上,而co2儲存通量多在±1.0μmol?m-2?s-1間波動;非生長季nee最大月均值在4月,為1.019μmol?m-2?s-1;5~9月nee均為正,6月為最大月均值(2.025μmol?m-2?s-1),9月均值為一年最小(-0.638μmol?m-2?s-1)。2012年7~9月平均nee均小于2014年,其中8月差異最大,后者為前者的1.89倍,表明2012年艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)co2吸收能力弱于2014年,且2014年8月生態(tài)系統(tǒng)碳累積最大。(4)2012和2014年研究區(qū)盛行東南風(fēng)和西北風(fēng);大氣穩(wěn)定度整體呈中性特征,2014年9月大氣穩(wěn)定度最高,達(dá)0.842;2012年在270o~360o方位上通量貢獻(xiàn)區(qū)最大,2014年生長季在70o~360o方位上通量貢獻(xiàn)區(qū)均略有增加;四季典型日能量平衡各分量均表現(xiàn)為晝間高夜間低,正午高凌晨低的單峰曲線,春季感熱通量為主要耗能方式,夏、秋、冬季潛熱大于感熱;年尺度上潛熱通量整體呈春夏增長、秋冬降低,夏季波動較大的趨勢,水分是決定感熱和潛熱通量配比的關(guān)鍵因子;相比于干旱區(qū)不同下墊面,荒漠生態(tài)系統(tǒng)潛熱通量在能量支出中均具有較高的比例,同時其波文比小于干旱區(qū)平均水平。(5)下墊面優(yōu)勢植物分別為胡楊、梭梭和蘆葦,7月與9月,三種植物凈光合速率(pn)排序均表現(xiàn)為:胡楊蘆葦梭梭,即喬木草本灌木,7月喬木顯著大于草本和灌木,而9月三種植物之間凈光合速率無顯著差異;7月不同植物pn和nee變化規(guī)律基本相同,夜間植物呼吸對nee貢獻(xiàn)排序?yàn)?梭梭蘆葦胡楊;晝間(7:00~17:00)優(yōu)勢植物pn對nee貢獻(xiàn)比為42.31%,而夜間(19:00~次日凌晨5:00)優(yōu)勢植物呼吸對NEE貢獻(xiàn)比則為54.66%;9月夜間優(yōu)勢植物呼吸作用對NEE貢獻(xiàn)為46.3%。(6)下墊面林地和水域內(nèi)空氣溫度、空氣相對濕度以及潛在蒸發(fā)量變化趨勢一致且差異較小,二者僅在風(fēng)速上表現(xiàn)出較大差異;水域上湍流碳通量、水汽通量及NEE均大于林地,分別為后者的2.08、1.97和2.30倍;距河岸由近及遠(yuǎn),土壤體積含水量減小,土壤溫度變化不大,而60cm土壤電導(dǎo)率變化較大;總體上土壤呼吸速率離河由遠(yuǎn)及近增大,7月生態(tài)系統(tǒng)夜間土壤呼吸對NEE的貢獻(xiàn)為82.90%,而植物暗呼吸貢獻(xiàn)為17.10%,9月夜間土壤呼吸對NEE貢獻(xiàn)為26.93%,而植物暗呼吸貢獻(xiàn)比則高達(dá)73.07%,表明9月夜間生態(tài)系統(tǒng)呼吸以植物暗呼吸為主。(7)2012年生長季艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)總初級生產(chǎn)力(GPP)總體呈先增后減趨勢,4月下旬GPP僅為1.109 gC?m-2?d-1,7月上中旬達(dá)到最大值,10月上中旬GPP則接近0,而生態(tài)系統(tǒng)日累積NEE變化趨勢與GPP總體相反;2012年生長季生態(tài)系統(tǒng)NEE,Reco和GPP分別為-229.34、364.89和594.23 gC?m-2;2012年和2014年7~9月GPP分別為349.99和365.81 gC?m-2,2014年比2012年具有更高的NEE,差值為15.82 gC?m-2;2012年非生長季CEVSA2模擬數(shù)據(jù)大于實(shí)測數(shù)據(jù),生長季小于實(shí)測數(shù)據(jù),2014年GPP變幅較大,2012和2014年實(shí)測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)分別為0.6177和0.7082,站點(diǎn)尺度模型CEVSA2能夠較好的模擬艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)GPP。
【關(guān)鍵詞】：干旱區(qū) 荒漠 碳通量 土壤呼吸 優(yōu)勢種 光合作用
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X171.1
【目錄】：

• 摘要2-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 研究背景13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展15-19
• 1.2.1 森林生態(tài)系統(tǒng)15-16
• 1.2.2 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)16-17
• 1.2.3 草地生態(tài)系統(tǒng)17-18
• 1.2.4 濕地生態(tài)系統(tǒng)18
• 1.2.5 荒漠生態(tài)系統(tǒng)18-19
• 1.3 國內(nèi)外研究方法及進(jìn)展19-21
• 1.3.1 生物量法20
• 1.3.2 箱式法20
• 1.3.3 衛(wèi)星遙感技術(shù)20-21
• 1.3.4 渦度相關(guān)法21
• 1.3.5 模型模擬法21
• 1.4 研究目的及意義21-23
• 第二章 研究內(nèi)容與方法23-33
• 2.1 主要研究內(nèi)容23-24
• 2.2 研究區(qū)自然概況24-26
• 2.2.1 氣候特征24
• 2.2.2 地形地貌24-25
• 2.2.3 土壤特征25
• 2.2.4 植被概況25-26
• 2.3 監(jiān)測樣區(qū)概況26
• 2.4 試驗(yàn)設(shè)計26-30
• 2.4.1 野外實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取26-28
• 2.4.2 樣方調(diào)查數(shù)據(jù)的獲取28-29
• 2.4.3 同步觀測指標(biāo)29-30
• 2.5 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)和模型模擬30-31
• 2.5.1 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)30
• 2.5.2 CEVSA2模型30-31
• 2.6 數(shù)據(jù)分析31-32
• 2.7 技術(shù)路線32-33
• 第三章 艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)通量處理方法33-53
• 3.1 原始通量數(shù)據(jù)分析33-37
• 3.2 基于兩種不同軟件的通量數(shù)據(jù)處理37-51
• 3.2.1 數(shù)采通量數(shù)據(jù)自處理結(jié)果與分析38-40
• 3.2.2 基于Ed Rie軟件的通量數(shù)據(jù)處理結(jié)果與分析40-43
• 3.2.3 基于EddyPro軟件的通量數(shù)據(jù)處理結(jié)果與分析43-46
• 3.2.4 不同軟件處理結(jié)果對比與軟件評價46-51
• 3.3 討論51-53
• 第四章 艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)通量數(shù)據(jù)剔除與插補(bǔ)53-67
• 4.1 通量數(shù)據(jù)的剔除與插補(bǔ)53-65
• 4.1.1 通量數(shù)據(jù)的剔除53-55
• 4.1.2 通量數(shù)據(jù)的插補(bǔ)55-65
• 4.2 討論65-67
• 第五章 不同時間尺度下生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換變化規(guī)律研究67-80
• 5.1 艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)碳通量分量研究67-71
• 5.1.1 湍流通量過程變化規(guī)律67-69
• 5.1.2 植物冠層對碳存儲通量的評估69-71
• 5.2 不同時間尺度下生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換變化規(guī)律71-78
• 5.2.1 生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換量典型日變化71-73
• 5.2.2 生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換量季節(jié)變化73-76
• 5.2.3 生態(tài)系統(tǒng)凈碳交換量年際變化76-78
• 5.3 討論78-80
• 第六章 艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)通量貢獻(xiàn)區(qū)及能量平衡特征80-94
• 6.1 風(fēng)速風(fēng)向特征分析80-83
• 6.2 通量貢獻(xiàn)區(qū)分析83-85
• 6.2.1 大氣穩(wěn)定狀況83-84
• 6.2.2 通量貢獻(xiàn)區(qū)84-85
• 6.3 能量平衡分析85-92
• 6.3.1 時間尺度上能量平衡各分量變化特征86-89
• 6.3.2 能量閉合性89-91
• 6.3.3 波文比特征分析91-92
• 6.4 討論92-94
• 第七章 優(yōu)勢植物種對碳交換過程的影響94-112
• 7.1 下墊面植物分布、結(jié)構(gòu)與組成分析94-96
• 7.2 不同植物光合作用特征分析96-108
• 7.3 優(yōu)勢植物與大氣碳交換關(guān)系108-111
• 7.4 討論111-112
• 第八章 水體和土壤對碳交換過程的影響112-130
• 8.1 水體與碳交換過程的關(guān)系112-118
• 8.1.1 林地與水域環(huán)境差異性分析112-114
• 8.1.2 水體對碳交換的影響分析114-118
• 8.2 土壤與碳交換過程的關(guān)系118-128
• 8.2.1 下墊面土壤空間異質(zhì)性118-120
• 8.2.2 土壤呼吸日變化120-126
• 8.2.3 土壤呼吸與碳交換126-128
• 8.3 討論128-130
• 第九章 艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力估算和CEVSA2模型模擬130-138
• 9.1 艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力估算130-133
• 9.2 CEVSA2模型對荒漠生態(tài)系統(tǒng)碳交換的模擬133-136
• 9.3 討論136-138
• 第十章 結(jié)論與展望138-142
• 10.1 結(jié)論138-140
• 10.2 展望140-142
• 參考文獻(xiàn)142-152
• 在讀期間參加科研項(xiàng)目和發(fā)表論文152-154
• 致謝154-156

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 顧峰雪;陶波;溫學(xué)發(fā);于貴瑞;李克讓;;基于CEVSA2模型的亞熱帶人工針葉林長期碳通量及碳儲量模擬[J];生態(tài)學(xué)報;2010年23期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曲奕威;豫北平原冬小麥—夏玉米典型農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳通量的研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2008年

  本文關(guān)鍵詞：艾比湖流域荒漠生態(tài)系統(tǒng)碳交換過程及年際碳收支估算與評價，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：390252