论文总字数：13798字
目 录
1.引言…………………………………………………………………01
1.1研究意义………………………………………………………………………………01
1.2国内外研究现状………………………………………………………………………01
1.3本文研究内容…………………………………………………………………………03
2.资料及方法…………………………………………………………03
2.1实验地点概况…………………………………………………………………………03
2.2观测方法………………………………………………………………………………03
3.结果与分析…………………………………………………………04
3.1碳通量的日变化………………………………………………………………………04
3.2环境因素对碳通量的影响……………………………………………………………06
3.2.1温度……………………………………………………………………………07
3.2.1.1土壤温度………………………………………………………………07
3.2.1.2空气温度………………………………………………………………08
3.2.2光合有效辐射…………………………………………………………………10
3.2.3农田叶面积指数………………………………………………………………12
4.结论与展望…………………………………………………………13
参考文献………………………………………………………………14
致谢……………………………………………………………………17
华北平原农田生态系统碳交换及其环境影响因素分析
戴莞诺
，China
Abstract: By the use of 2007 to 2008 for two consecutive years of north China plain carbon flux of the winter wheat field eddy covariance observation data,We studies the farmland ecosystem carbon exchange and its environmental impact factors. Results show that: (1) during march to may, NEE have obvious rule of the diurnal change. Daily variation show as "U" type, and the height of the "U" type is different every month.By day measure, in the main growth period, winter wheat ecosystem can showed a strong ability of carbon sink. (2) The daytime NEE of wheat fields is mainly affected by PAR .Crop carbon sink capacity increased with the increase of PAR in the daytime. In the different growth period,the influence of PAR on the daytime NEE is different. In march and April,winter wheat daytime NEE may NEE distribution of winter wheat significantly relative concentrated distribution, and the impact is bigger. (3) The night NEE is mainly affected by soil temperature. Soil temperature trend of exponential growth. At the same time, with the increase of soil temperature, NEE value more and more dispersed. At 5cm soil layer soil temperature is the most suitable for crop ecosystem carbon dioxide flux changes reflect the night temperature indicator. (4) The temperature also have influence the NEE of wheat field during the day and night, but the impact is not outstanding. (5)There is a negative correlation existed between NEE and LAI.
Key words: carbon exchange, PAR, eddy covariance method, the long-term observations, NEE
1.引言
- 1研究意义
陆地与大气间碳的流动交换[[1]]，对全球碳交换和天气气候变化产生不可忽视的影响。现今，全球碳交换这一概念备受关注。随着各种测定通量方法的出现和研究，碳通量的研究也在一步步改进与完善。农田生态系统作为陆地生态系统的一个主要构成子系统，它对全球气候的改变发挥着很大的作用[[2]]。
我国是一个农业大国，研究农田生态系统，探索农业产量质量和保护环境互赢的耕作方法与途径，对我国农业生产和环境更是具有重要意义。众所周知，华北平原是中国的重要粮食生产基地，而许多环境要素如水分、温度等，对农田作物生长发育都有不可或缺的影响。在作物生长季，农田生态系统通常表现为净碳汇，因此其对减少温室气体（特别是二氧化碳气体）的排放有一定的影响。然而，在文献中，农田的固碳潜力的预算并不确定。因此，分析农田NEE变化及其环境特别是气象方面影响因素有重要意义。
陆地与大气之间二氧化换的相互输送对碳循环和气候改变起到不容小觑的作用。碳交换的年、季变化受到了许多领域的关注，比如大气科学和生态学。例如，微气象学法对陆地生态系统与大气间的二氧化碳交换已被广泛的覆盖在全球不同的地区，以评估地表大气间的交互和反馈。这些测量值不仅能帮助研究在环境控制方面的碳交换，同时还能研究在不确定的地表量化条件下的碳交换，全球气候和地球系统模型。以上的研究合起来为地表和大气之间的相互作用和反馈提供了一个评估。
1.2国内外研究现状
国内外有关农田生态系统通量，特别是NEE的测定方法已达成共识并逐渐完善。二氧化碳通量的测定方法大体可分为如下两类，一类是微气象学方法[[3]]，主要包括涡度相关法[[4]]、能量平衡法、质量平衡法与空气动力学方法；另一类方法是箱式法[[5]]。涡度相关法和箱式法是现今勘测碳通量最为常用的方法[[6]]。但是，因为箱式法效应会降低气体的空间改变强度，从而导致不可避免的通量值测量误差，而涡度相关法几乎不会对勘测环境造成明显影响，并且可以获得长期通量观测结果，在极大程度上弥补了箱式法的不足[[7]]，因此近年来许多研究都利用涡度相关法来计算碳通量[[8]]。
国际研究发现箱式法所测定的碳通量值会比涡度法的所测结果高30-50%。为了得到更准确的碳通量数据，姚玉刚等[[9]]人在测定华北平原NEE的研究中，对比了涡度相关法和箱式法，他们认为，在风速较小的夜晚，利用涡度相关法所测得的NEE会偏低，此时，可以用箱式法对其进行校正；而在白天，这种校正方法只适用于小块区域。故此，在对NEE的测量计算中，已有开始有学者采取利用涡度相关法为主，然后校准数据，从而得到更为精确的数据的方法。其中，涡度相关法如下：
涡度相关法[[10]][[11]]最先运用于测量水汽通量，后拓展到二氧化碳通量的研究中。目前，此法已成为现阶段直接测定NEE的标准方法[[12]]，如李琪等[[13]]对草地NEE变化的研究。
以二氧化碳气体为例，依据连续方程，空间某高度二氧化碳的瞬时通量值Fg可以记为：
（ω：垂直风速）
将ω与ρɡ分别写成平均量与脉动量和的形式，代入上式可得：
由此可得，在要测空间一高度的
，只需测量垂直风速与二氧化碳密度的脉动值。但是介于在实际观察测定中，竖直方向上的平均风速很小（通常低于1mm·s-1），基本无法直接测得，故此ω,ρɡ一般是根据感热通量（H）与潜热通量（E）[[14]]计算而得，所得变式如下：
ρɡ：二氧化碳密度
ρɑ：空气密度
μ：干空气分子量（Ma）和水汽分子量（Ma）的比
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