天目山常绿、落叶阔叶混交林生长季能量通量及平衡分析

为探讨森林生态系统的能量平衡关系,利用开路涡度相关系统和常规气象仪器的观测结果,分析了2014年天目山常绿、落叶阔叶混交林生长季的能量通量变化特征,并计算了波文比及其能量闭合度.结果表明:生长季净辐射总量为1 810.2MJ·m~(-2),潜热通量、显热通量和土壤热通量分别为1 033.0、727.7和53.8 MJ·m~(-2),潜热通量占净辐射的57%,显热通量占净辐射的40%,土壤热通量占净辐射的3%;生长季能量闭合度为1.002,月平均能量闭合度为0.99.     

兴安落叶松林能量通量变化特征及闭合度研究

为系统研究大兴安岭地区兴安落叶松(Larix gmelini)林能量通量变化特征及能量闭合度,本文利用涡度相关技术测定潜热通量和显热通量,使用常规气象观测仪器监测净辐射和土壤热通量,采用最小二乘法(Ordinary Least Squares,OLS)和能量平衡比率法(Energy Balance Ratio,EBR)计算能量闭合度,结果表明:兴安落叶松林生长季净辐射总量为379 MJ·m~(-2);显热通量、潜热通量、土壤热通量、冠层热储量生长季总量分别为91.21 MJ·m~(-2)、140.64MJ·m~(-2)、16.9 MJ·m~(-2)、5.53 MJ·m~(-2);显热通量占净辐射的24%,潜热通量占净辐射的37%,土壤热通量及冠层热储量占净辐射比例较小,分别为4%和1%。生长季闭合度0.63。兴安落叶松林生长季能量支出以潜热通量为主。通过计算得出的能量闭合度表明,本站点存在不闭合现象,但仍处于全国通量观测站点平均水平。     

小麦水热、CO_2通量特征和能量平衡分析

[目的]对河北栾城小麦水热、CO2通量特征和能量平衡进行分析。[方法]基于栾城站利用涡度相关技术观测的2008年小麦水热、CO2通量数据及常规气象、生物量等数据,分析小麦水热、CO2通量特征和能量平衡闭合状况。[结果]①潜热、感热、CO2通量表现出明显的日、季变化特征,潜热、感热通量日变化呈倒"U"型,CO2通量"U"型,且通量日峰值存在较大差异;②潜热、感热、CO2通量的强度变化与环境因子有较大关系:三者对光强、净辐射的反应较为敏感,相关系数分别达0.92、0.66、0.65及0.90、0.69、0.74,且晴天更好,对气温也较为敏感,潜热通量,特别是在降水后对土壤含水量反应较敏感;③小麦农田能量平衡闭合度为0.91,存在明显的不闭合现象,而且在不同月份、一天不同时段,闭合程度也不同,能量平衡不闭合的主要原因是测量误差和忽略热储量等。[结论]该研究得到了小麦农田生态系统水热通量及CO2通量特征、传输机制及其影响因子,可为揭示作物冠层蒸散、光合与水分利用效率关系、能量分配等的机制提供科学依据。     

小麦水热、CO2通量特征和能量平衡分析（英文）

[目的]对河北栾城小麦水热、CO2通量特征和能量平衡进行分析。[方法]基于栾城站利用涡度相关技术观测的2008年小麦水热、CO2通量数据及常规气象、生物量等数据,分析小麦水热、CO2通量特征和能量平衡闭合状况。[结果]①潜热、感热、CO2通量表现出明显的日、季变化特征,潜热、感热通量日变化呈倒"U"型,CO2通量"U"型,且通量日峰值存在较大差异;②潜热、感热、CO2通量的强度变化与环境因子有较大关系:三者对光强、净辐射的反应较为敏感,相关系数分别达0.92、0.66、0.65及0.90、0.69、0.74,且晴天更好,对气温也较为敏感,潜热通量,特别是在降水后对土壤含水量反应较敏感;③小麦农田能量平衡闭合度为0.91,存在明显的不闭合现象,而且在不同月份、一天不同时段,闭合程度也不同,能量平衡不闭合的主要原因是测量误差和忽略热储量等。[结论]该研究得到了小麦农田生态系统水热通量及CO2通量特征、传输机制及其影响因子,可为揭示作物冠层蒸散、光合与水分利用效率关系、能量分配等的机制提供科学依据。     

三江平原大豆田湍流热通量研究

【目的】明确大豆田地表湍流热通量变化特征及其规律,为阐明大豆田地表能量平衡奠定基础。【方法】以三江平原大豆田为研究对象,基于涡度相关数据分析大豆生长季地表湍流热通量的日变化、季节变化、地表水分平衡和地表能量分配特征及其主控因子。【结果】大豆田地表潜热和感热通量日变化均表现为明显的单峰特征。潜热通量季节变化特征明显,一般于6月下旬至7月上旬达到最大值,其与净辐射呈显著线性正相关关系,但当降水量较少时也与降水量呈显著线性正相关关系。 大豆田地表感热通量整体呈下降趋势,亦与净辐射呈显著线性正相关关系,但感热通量Hs和Hs/Rn均与降水量呈显著负相关关系。大豆生长季内降水总量明显大于蒸散总量,但降水分布不均也会使得短期内出现水分收支亏缺。2005-2007年,大豆田波文比季节变化特征不完全相同,波文比与降水量和叶面积指数均呈显著负相关关系。【结论】三江平原大豆田潜热和感热通量单峰日变化特征显著,生长季内大豆地表水分盈余。净辐射、降水量和植被发育是影响大豆田潜热和感热通量以及能量分配的主要因子。     

湘南旱地土壤热通量变化特征分析

基于2014、2015年6~9月的太阳辐射和土壤热通量观测资料,分析了湘南旱地土壤热通量变化特征。研究表明,6~9月,旱地土壤热通量季节和月变化都呈逐渐减少趋势;5和10 cm晴天土壤热通量日变化呈单峰曲线,与太阳净辐射日变化趋势一致;5和10 cm土壤日均热通量与太阳日均净辐射量之间存在极显著的线性关系。     

黄河三角洲刺槐人工林土壤热通量的变化特征

为进一步研究黄河三角洲盐碱地区土壤-植被-大气连续体的作用机理并为热量平衡研究提供基础数据,本试验以黄河三角洲盐碱地区长期生长的刺槐人工林为对象,利用黄河三角洲森林生态系统定位研究站2016年度观测数据,研究了该地区刺槐人工林土壤热通量的变化特征及其与地表净辐射的关系。结果表明:10、20 cm土层土壤热通量日变化基本呈现"S"型变化,且随土壤深度增加振幅减小;两层土壤热通量的月累积总量在3—8月为正值,其它月份为负值;两层的年总土壤热通量分别为-23. 85、-12. 97 MJ/m~2,占地表净辐射(720. 07 MJ/m~2)的比例分别为-3. 31%、-1. 80%,土壤均表现为热源;在日尺度、月尺度水平上,土壤热通量与地表净辐射分别呈极显著和显著正相关;土壤热通量对地表净辐射的反馈存在延时效应,延时5 h的10 cm土层土壤热通量和延时9 h的20 cm土层土壤热通量与地表净辐射相关性最高。本研究得出土壤热通量与地表净辐射关系密切,这对研究土壤-植被-大气连续体中地气能量交换和热量平衡具有重要意义。     

海南岛橡胶林能量平衡研究

基于涡度相关系统对海南儋州橡胶林生态系统长期定位观测,获取橡胶林生态系统2013年5月-2014年4月有效能、湍流能以及各种气象数据,分析其能量平衡过程以及能量闭合度。结果表明:1）显热通量（H）、潜热通量（LE）、土壤热通量（G）与净辐射通量（Rn）日变化趋势相似,都为单峰型。雨季LE明显大于旱季,不同季节H差异不明显。雨季白天LE远高于H。G在数值上与Rn差1～2个数量级,且变化滞后于Rn变化。2）冠层热储量（S）、显热储量（Sa）和潜热储量（Se）变化趋势均为倒“S”型,但S、Se变化趋势与Sa变化趋势相反。橡胶林冠层热储量,Se贡献更大。3）雨季波文比都远<1,即雨季净辐射主要用于潜热输送。旱季波文比较雨季大,平均值为0.8,说明整个旱季水汽传输与显热输送消耗能量比重相当。4）各能量通量分量均表现为净辐射（Rn）>潜热通量（LE）>显热通量（H）>土壤热通量（G）>冠层热储量（S）。雨季潜热通量（LE）所占净辐射比例达76.28%,显热通量仅为15.32%;旱季潜热通量（LE）、显热通量（H）占净辐射通量比例分别为:43.69%、31.74%。5）橡胶林能量不闭合度雨季低于旱季。半小时尺度上旱季不闭合度为33%,雨季不闭合度为24%,全年不闭合度为27%,与中国通量网（ChinaFLUX）研究结果相比,处于中等水平。日尺度全年能量闭合度为13.82%,全年月尺度能量不闭合度为13.41%。     

兴安落叶松林生长季碳通量特征及其影响因素

【目的】对寒温带兴安落叶松林生态系统生长季碳通量及其主要环境因子进行观测研究,探明兴安落叶松林生态系统生长季碳、水、热交换特征和变异规律及其相互作用关系,为兴安落叶松生态系统碳源/汇的评估提供基础数据。【方法】在内蒙古大兴安岭地区林龄为100~120年的兴安落叶松原始林内建立观测点,采用涡度相关通量观测技术,进行生长季兴安落叶松-大气之间的CO2通量、潜热通量和感热通量以及降雨量、土壤含水率、土壤温度、气温、光合有效辐射等主要环境因子的连续观测,并进行了兴安落叶松林CO2通量与光合有效辐射、土壤温度和土壤含水率的相关性分析。【结果】兴安落叶松林CO2通量有明显的日变化规律,从06:00开始为碳吸收,12:30-13:30达到峰值,随后逐渐下降;从约18:00开始,CO2通量值从负值转变为正值,开始进行碳释放,一直持续到次日凌晨06:00;在生长季白天表现为碳汇,夜间为CO2排放;6、7和8月份CO2通量平均日变化分别为-0.64,-0.88和-0.46mg/(m2·s),固碳、碳释放最大值均出现在7月份,分别为-1.09和0.19mg/(m2·s)。兴安落叶松林潜热通量、感热通量日变化特征表现为昼夜主要吸收H2O和热,变化范围分别为-100~500 W/m2和-100~400W/m2。CO2通量与光合有效辐射呈指数相关(6月R2=0.467,7月R2=0.759,8月R2=0.623),光合有效辐射越强碳汇能力越大;与土壤温度呈指数相关(6月R2=0.381,7月R2=0.425,8月R2=0.442),CO2通量随着土壤温度的升高而显著增加;与土壤含水率呈线性相关,在7月份相关性较高(R2=0.487),但总体相关性相对较低。【结论】兴安落叶松林生态系统CO2通量、潜热通量和感热通量月均日变化具有明显的特征,不同月份间通量变化存在一定的差异,但变化趋势和规律基本一致。CO2通量主要受光合有效辐射及土壤温度和含水率的影响,光合有效辐射越强生态系统碳汇能力越大,土壤温度和含水率越高,CO2通量越大;且与光合有效副射和土壤温度的相关性较高。     

稻田生态系统CO2通量的日变化特征

研究稻田生态系统与大气间CO2交换通量的变化特征及规律可以为准确估算和评价稻田生态系统碳源/汇强度提供科学依据。采用涡度相关技术对中国亚热带稻田生态系统CO2交换通量进行了连续监测,并对CO2通量的日变化规律进行了分析。结果表明,稻田生态系统CO2通量具有明显的日变化特征。白天以吸收CO2为主,夜间表现为排放CO2;CO2通量的日变化模式有单峰型、双峰型和不规则型。稻田CO2通量日变化强度受水稻生长状况影响,水稻生长旺盛期白天CO2吸收通量、夜间排放通量以及日净吸收CO2通量均高于生长前期和成熟期;且早稻与晚稻间有明显差别。     

用涡动相关技术观测长白山阔叶红松林蒸散特征

该文利用开路涡动相关系统测定了长白山阔叶红松林2003年蒸散量(潜热通量LE),并分析了其日、季变化特征.结果表明,该观测系统的能量平衡闭合度为86.5%,处于国际同类观测闭合度范围(60%～90%)的中上水平,说明长白山涡动相关法观测数据可信度较高.潜热通量与净辐射(Rn)呈二次曲线关系,与气温(Ta)呈指数关系,模拟出的LE日总量与Rn、Ta经验关系式,可对LE缺值进行插补.森林蒸散量日变化特点是白天高于夜间,中午最高,夜间潜热通量和显热通量(H)有低估的现象;季节变化特点是7、8月份蒸散量最高,冬季较低,且蒸散量在净辐射中所占的比例为生长季明显高于非生长季.该森林蒸散年总量为1 126.99 MJ/m2,相当于450.8 mm降水量,占年总降水量(538.4 mm)的83.7%. 关键词:森林蒸散, 能量平衡, 涡动相关法, 阔叶红松林      

长白山森林生态系统二氧化碳通量与涡动相关研究

利用涡动相关技术观测资料和同步的气象要素监测资料,分析了CO2的浓度日变化,描述了CO2通量的变化规律,探讨了风速、温度、动量通量、感热通量、潜热通量以及光合有效辐射对长白山森林生态系统CO2通量的影响,结果表明:在白天,CO2通量和梯度的输送方向是从大气向植被,在中午输送达到负的最大值。在夜间,CO2通量和梯度输送的方向与白天相反,并且,在早晨达到正的最大值。     

冬小麦冠层微气象特征及能量平衡的研究

[目的]研究冬小麦冠层微气象特征及能量平衡。[方法]利用孕穗期、抽穗开花期、灌浆期和成熟期等4个主要生育期内冬小麦冠层微气象观测资料,结合当地气象台站资料,研究了冬小麦群体冠层微气象特征的时空变化规律,并进一步分析了能量平衡的日变化和季节变化规律。[结果]冬小麦冠层温度与空气温度的日变化均呈正弦式;不同高度空气温度不同,4个生育期中抽穗开花期温度最高。湿度日变化也呈正弦式;冠层中部的湿度最大,饱和差最低;抽穗开花期湿度最高。冠层上层风速呈较弱的单峰型日变化。冬小麦田的能量平衡存在明显的日变化和季节变化;净辐射呈单峰型日变化,感热通量灌浆期最高,抽穗开花期最低;潜热通量则在抽穗开花期最高,孕穗期最低。[结论]该研究的结论为指导防灾减灾、提高小麦产量和品质提供科学的依据。     

安吉毛竹林生态系统大小年水气通量变化特征

利用涡度相关技术对安吉毛竹(Phyllostachys edulis)林生态系统进行观测,获得2014年(小年)和2015年(大年)毛竹林水气通量数据,并结合相关气象数据,对毛竹林大、小年水气通量变化特征进行对比分析。结果表明:毛竹林生态系统无论在大年还是小年水气通量值都为正值,月平均日变化和季节日变化都呈现单峰曲线;2015年8月份水气通量值最高(0.038 g·m~(-2)·s~(-1)),大于2014年7月份最高值(0.032 g·m~(-2)·s~(-1)),2014年水气通量值最低值出现在12月份,为0.009 6 g·m~(-2)·s~(-1),2015年水气通量值最低值出现在1月份,为0.011 g·m~(-2)·s~(-1);季节尺度上,具有明显的季节变化特征,水气通量值都是夏季最高,冬季最低,春秋季次之。大年毛竹春季受发笋抽叶的影响虽然大于秋季,但蒸散量却小于秋季;而小年春季降水量与蒸散量都小于秋季;大小年毛竹林各季节净辐射日变化都表现为单峰曲线,且水气通量与净辐射都表现出显著的相关性,但是受大小年差异的影响,大年春季的R2大于秋季R2,而小年则秋季R2大于春季R2。     

Calibration and validation of SiBcrop Model for simulating LAI and surface heat fluxes of winter wheat in the North China Plain

The accurate representation of surface characteristic is an important process to simulate surface energy and water flux in land-atmosphere boundary layer. Coupling crop growth model in land surface model is an important method to accurately express the surface characteristics and biophysical processes in farmland. However, the previous work mainly focused on crops in single cropping system, less work was done in multiple cropping systems. This article described how to modify the sub-model in the SiBcrop to realize the accuracy simulation of leaf area index(LAI), latent heat flux(LHF) and sensible heat flux(SHF) of winter wheat growing in double cropping system in the North China Plain(NCP). The seeding date of winter wheat was firstly reset according to the actual growing environment in the NCP. The phenophases, LAI and heat fluxes in 2004–2006 at Yucheng Station, Shandong Province, China were used to calibrate the model. The validations of LHF and SHF were based on the measurements at Yucheng Station in 2007–2010 and at Guantao Station, Hebei Province, China in 2009–2010. The results showed the significant accuracy of the calibrated model in simulating these variables, with which the R~2, root mean square error(RMSE) and index of agreement(IOA) between simulated and observed variables were obviously improved than the original code. The sensitivities of the above variables to seeding date were also displayed to further explain the simulation error of the SiBcrop Model. Overall, the research results indicated the modified SiBcrop Model can be applied to simulate the growth and flux process of winter wheat growing in double cropping system in the NCP.     

不同耕作措施对冬小麦田CO_2排放通量的影响

在甘肃省石羊河绿洲灌区连续4 a冬小麦保护性耕作田间定位试验的基础上,用静态箱-气相色谱法研究了5种耕作措施下,冬小麦田从前季灌浆期到后季分蘖期期间CO2排放通量的变化规律.结果表明:不同耕作措施下,CO2排放通量在观测期内呈现"高-低-高"的双峰型变化曲线;秸秆翻压处理CO2排放通量最高,传统耕作CO2排放通量介于免耕不覆盖处理和秸秆翻压处理之间;传统耕作与免耕不覆盖两处理CO2排放通量间差异性显著;CO2排放通量与耕层(0~30 cm)土壤温度和土壤含水量呈显著正相关,其中土壤含水量对CO2排放通量的影响大于土壤温度对其的影响.     

冬小麦叶片水分利用效率和光合速率研究

以北京大兴实验站冬小麦为研究对象,依据涡度相关系统和光合测定仪实测数据,分析了冬小麦在叶片和农田尺度上的水分利用率变化特征,并探讨了净光合速率与CO2通量之间的关系.研究发现:冬小麦田间CO2通量与净光合速率在抽穗期最大,拔节期、开花期和灌浆期相差不大;作物水分利用效率的日变化规律在农田尺度和叶片尺度基本相似,即早8:...