大孔径闪烁仪与涡度相关系统对灌溉农田蒸散量的对比观测

蒸散是地表能量平衡的重要组成部分,在土壤-植物-大气连续体的能量、质量、动量交换过程中起着重要作用。大孔径闪烁仪(LAS)是近时期兴起的观测跨像元尺度地表通量的地面仪器,为验证其观测数据的可靠性,本文把专家认可且在中国生态系统研究网络(CERN)中广泛应用的涡度相关仪(EC)的观测数据作为参考依据,于2010年8月在中国科学院栾城农业生态系统试验站夏玉米田对大孔径闪烁仪计算结果进行验证。验证结果表明,两种仪器测定的地表感热通量日变化和月变化观测结果基本一致。由于下垫面属性、环境因子及观测范围等因素的影响,大孔径闪烁仪与涡度相关仪观测的蒸散量日变化之间有一定的差异,但日蒸散总量的测定基本一致。试验证明了大孔径闪烁仪观测数据的准确性。将大孔径闪烁仪计算的蒸散量与涡度相关仪观测值进行线性回归分析,二者的吻合度较高(R2=0.800 4)。研究结果显示,大孔径闪烁仪在地表水热通量的数据监测中具有很大的使用价值,为日后用大孔径闪烁仪验证遥感估算蒸散值奠定了基础。

冬小麦生长季蒸散与水分利用效率变化特征

利用中国科学院栾城农业生态系统试验站的涡度相关仪器观测数据,分析了2008年华北平原冬小麦的蒸散以及群体水分利用效率(WUE)的变化特征。分析结果表明,土壤含水量变化对蒸散量影响显著,冬小麦各生育期平均日蒸散量最大值为6.6mm,出现在灌浆期,最小值出现在返青-起身期为0.3mm。群体水分利用效率整个生育期内在0.1～12.3g/kg之间变化,在灌浆初期达到最高值。蒸散量和群体水分利用效率的总体变化趋势一致,CO2通量的变化趋势与WUE相同。

辽河口“退塘还湿”修复区生态系统CO_(2)交换及其环境调控

滨海湿地因其碳汇功能强大,在减缓全球气候变化中发挥着重要作用,“退塘还湿”作为近几年我国滨海湿地生态修复开展的主要形式之一,对其碳源/汇功能的研究较为匮乏.基于涡度相关技术,观测了2021年辽河口“退塘还湿”修复区CO_(2)通量,研究了修复区内盐沼湿地生态系统CO_(2)交换特征及其环境调控.结果表明,修复区净生态系统CO_(2)交换(NEE)平均日变化曲线在春季和秋季呈“U”型,在夏季呈“V”型,在冬季呈“一”型,其春、夏、秋和冬季的效率(以C计)分别为-40.06、-63.62、2.33和34.43 g·m^(-2).修复区NEE日累积年内变化整体呈“V”型,NEE、生态系统呼吸(Reco)和总的初级生产力(GPP)月累积差异明显.2021年修复区内光合有效辐射(PAR)是白天NEE的重要调控因子,二者呈直角双曲线关系,PAR可以解释白天NEE变化的53%;空气温度(T_(a))是夜晚生态系统呼吸(R_(eco,night))的主控因子,二者呈指数关系,T_(a)<5.5℃时生态系统呼吸的温度敏感性(Q_(10))为2.19,T_(a)可以解释R_(eco,night)变化的42%,T_(a)≥5.5℃时Q_(10)为1.81,T_(a)可以解释R_(eco,night)变化的51%.另外,2021年生长季辽河口湿地修复区NEE与土壤含水量(SWC)和饱和水汽压差(VPD)均呈显著的线性负相关,而NEE与土壤温度(Ts)和相对湿度(RH)无显著相关.2021年辽河口“退塘还湿”修复区盐沼湿地表现为碳汇,总净固碳量(以C计)为-66.89 g·m^(-2),其具有长期的碳增汇潜力.

鄱阳湖平原直播稻CH_(4)通量及其与CO_(2)通量的综合温室效应

稻田是一个既排放CH_(4)又吸收CO_(2)的复杂生态系统,在全球水碳循环和碳收支中发挥着重要作用.利用涡度相关法得到2020年鄱阳湖平原双季直播稻田的CH_(4)和CO_(2)通量,定量揭示了稻田碳通量变化特征、累积量和2种温室气体的综合温室效应.结果表明,双季直播稻田为CH_(4)排放源,全生育期排放量为52.6 g·m^(-2),日均排放0.208 g·(m^(2)·d)^(-1).CH_(4)通量具有明显的季节变化特征,强排放期(排放峰)集中在早稻生长中期和晚稻生长前期,早稻85.5%和晚稻92.1%的CH_(4)在强排放期被释放,日尺度峰值分别为0.638 g·(m^(2)·d)^(-1)和1.282 g·(m^(2)·d)^(-1).CH_(4)通量日变化呈显著单峰型、不显著单峰型和无规律型,强排放期主要为单峰型,该型式下早稻季峰值0.453μmol·(m^(2)·s)^(-1)和晚稻季峰值0.977μmol·(m^(2)·s)^(-1)均出现在14:00~15:00,且在12:30~16:00维持较高排放速率.早稻和晚稻全生育期CO_(2)累积量分别为-990.4 g·m^(-2)和-1156.6 g·m^(-2),合计为-2147.0 g·m^(-2).双季稻田CH_(4)排放和CO_(2)交换的综合温室效应(以CO_(2)当量计)为-673.6 g·m^(-2),表现为降温效应.当评价稻田温室效应时若不考虑CH_(4)排放,将低估1473.4 g·m^(-2)的CO_(2)当量排放,占净CO_(2)吸收量的68.6%.