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华北平原农田水热、CO_2通量的研究

陆地生态系统碳、水循环的研究是当前全球变化研究领域的核心问题。将大量的、多尺度的生态系统-大气问物质与能最交换的试验和观测与描述这一过程的各种模型相结合是碳、水循环研究所普遍采用的方法。以涡度相关技术为主要的观测手段的全球通量观测网络(FluxNet)可对生态系统与大气间的CO_2、水分和能最交换过程进行长期的、连续的微气象观测,为进一步研究生态系统物质与能量传输的机理和过程以及碳源/汇时空格局等的提供重要的数据信息.同时为各种碳、水循环模型的参数确定、模拟效果检验提供检验标准。20世纪90年代以来,国际上在对生态系统碳、水循环的关键过程及其对各种环境因素的响应、生态系统能量与通量的模型模拟等方面己取得了较大的进展,但研究对象多集中于自然生态系统(如森林、草地、湿地等),农田作为一种受人类活动直接影响的生态系统在FluxNet的研究中并不具有代表性。我国的通量观测与研究启动较晚,通量观测积累的数据有限,需要在继续进行连续通量观测  (本文共49页) 本文目录 | 阅读全文>>

甘肃农业大学
甘肃农业大学

华北平原农田尺度和个体尺度上水、热及CO_2通量的研究

随着全球气候变暖水资源紧缺等现象的突显,生态系统的碳、水循环问题越来越受到人们的关注。农田作为一种特殊的陆地生态系统,对全球碳、水循环具有一定贡献。研究农田生态系统水、热、碳通量和相关环境因子的时空变化及其动力学机制,并从不同尺度上揭示农田生态系统的分布特点成为分析农田生态系统碳水循环的主要内容。本文采用涡度相关技术研究农田生态系统水、热、碳通量分布问题,并结合LI-6400型光合仪从植株尺度上分析了作物生理生态过程。通过对比找出不同尺度上农田碳、水指标之间的关系。具体结果如下:1)能量平衡各项变化特征:整个观测期内农田所截获的大部分能量都用于水汽交换和潜热通量,他们分别占净辐射的34.6%、20.3%。2)小麦灌浆期内CO_2通量和水汽通量最大,成熟期后下垫面与大气间的湍流作用增强使显热通量占净辐射比例增大。3)夏玉米农田水分利用效率在灌浆期最高。水分利用效率的日变化中,早上WUE明显大于下午值,峰值出现早8:30左右。4)众...  (本文共60页) 本文目录 | 阅读全文>>

山东农业大学
山东农业大学

华北夏玉米农田生态系统生产力的变化特征及其对极端降水事件的响应

通过涡度相关通量观测系统对中国科学院禹城综合试验站的夏玉米农田的碳通量进行了11年(2003-2013年)的连续观测,分析了夏玉米农田生态系统碳通量的变化规律并对禹城站的碳汇进行了评估。根据11年内禹城站夏玉米生长季内的日降水情况确定了禹城站的极端降水阈值,并根据禹城站的极端降水条件,筛选出了11年间的两次极端降水事件并分析其对夏玉米农田生产力的影响表现。研究表明,11年间夏玉米农田生长季内碳通量的变化特征具有明显的规律性,并且这11年间夏玉米农田都是作为固定大气中CO_2的碳汇存在的;非极端降水可以显著提高农田的净生态系统生产力(NEP)和总初级生产力(GPP),极端降水会显著降低农田的GPP与NEP。具体结果如下:1.夏玉米农田生长季内碳通量的变化特征夏玉米生长季内CO_2通量(Fc)的月平均日变化(除6月份)与不同生育期的日变化(除VE)均呈“U”型,日最大值出现在中午12:00左右,上午6:00以后由CO_2的释放变为C...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

河南大学
河南大学

黄河下游平原典型冬小麦农田生态系统碳水通量研究

在全球气候变化背景下,定量研究陆-气之间物质和能量的交换过程和机制是解决全球气候变暖、水资源枯竭和生态系统功能退化等问题的一个重要途径。黄河下游平原处于暖温带半湿润气候区,光热资源丰富,是我国最主要的粮棉产区之一。研究黄河下游平原农田生态系统蒸散量、生产力和水分利用效率具有重要的理论和实践意义。本研究在黄河下游平原的中国科学院封丘农田生态系统实验站,基于全要素气象观测系统、涡度相关系统、大孔径闪烁仪等多尺度观测试验,开展了冬小麦农田生态系统碳通量、生产力水平、蒸散发和水分利用效率方面的模拟研究。本研究的主要结论如下:冬小麦整个生育期内NEE为-360.15 g C·m~(-2),总初级生产力(GPP)总量为1920.01g C·m~(-2),冬小麦农田生态系统具有较强固碳能力。冬小麦农田生态系统CO_2通量具有明显的日变化和季节变化特征,分蘖期表现为碳源,越冬期、拔节期和灌浆期表现为碳汇。表观初始光能利用率平均值为0.03 mg...  (本文共94页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)
中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心)

黄土塬区农田生态系统水-碳通量特征及产量时程演变趋势

黄土高原南部塬区属暖温带半湿润大陆性季风气候区,是黄土高原重要的旱作农业区。近三十年来,气候变化和农业生产结构的调整对区域干湿条件、碳收支状况及水循环过程造成显著影响。本文在田间观测的基础上,分析深剖面土壤水热要素的时空动态,探讨水-碳通量的变化特征及其耦合关系,评估气候变化对该区域冬小麦产量的影响,取得如下结果:(1)苜蓿草地(7年)、休闲地、高产农田和低产农田平均土壤含水量分别为15.1±0.5%、22.0±0.4%、19.6±0.5%和21.1±0.4%(0~15 m、年度平均值);干湿交替层季节性失水和蓄水分别出现在3~6月和7~10月,其深度范围分别为0~2 m、0~4.6 m、0~3 m和0~4.2 m。深层土壤水分具有较好的时间稳定性,其垂直分布受土地利用方式的影响,剖面土壤含水量最稳定土层分别为9.8 m、5.4 m、8 m和5.6 m,该层土壤水分接近剖面平均水平。观测年份内苜蓿耗水量呈逐年增加趋势,造成深层土...  (本文共115页) 本文目录 | 阅读全文>>

清华大学
清华大学

华北冬小麦—夏玉米轮作农田碳平衡特征及控制因素研究

华北平原是我国主要粮食产区之一,掌握该地区碳循环过程规律与控制机理对全面评估其碳排放具有重要意义。本文从田间实验出发,详细观测了华北典型冬小麦-夏玉米轮作农田碳平衡分量,并分析了碳平衡分量的控制因素。将详细的碳平衡观测资料用于率定和验证已有的碳循环模型DNDC,进一步采用DNDC模拟了1984~2007年典型农田碳通量的变化过程,并探讨了碳通量和碳平衡对农田管理方式的敏感性。土壤呼吸是陆地生态系统与大气间的第二大碳交换通量。为掌握华北平原典型农田土壤呼吸的变化规律及其控制因素,本研究开展了土壤呼吸观测实验。通过“根排除法”区分观测了土壤呼吸的异养和自养组分。在日内尺度上,土壤异养呼吸与空气相对湿度有较好的线性相关性,土壤自养呼吸与光合作用强度有较好的相关性。在季节尺度上,土壤异养呼吸主要受土壤温度和含水率控制,土壤自养呼吸主要受土壤温度和光合作用速率控制。在冬小麦和夏玉米生长季内,土壤自养呼吸占总土壤呼吸的比例分别为36%和29...  (本文共103页) 本文目录 | 阅读全文>>