半干旱风沙草原区草地潜热通量的特征

半干旱风沙草原区是北方的主要生态系统类型,对调节局地和全球气候具有重要意义.蒸散作为热量和水量平衡的重要分量,是该生态系统水分损失的主要途径,在水分平衡中占有重要地位.本文利用开路涡度相关系统和常规气象梯度观测系统对科尔沁半干旱风沙草原2007年9月1日-26日的蒸散量和微气象条件进行了观测,根据观测得到数据分析了观测系统的能量平衡闭合状况,探讨了潜热通量与气象因子之间的关系.结果表明,观测系统的能量平衡闭合度为82.7%,处于国内外同类观测闭合度范围的中上水平.30min的潜热通量与净辐射数据之间呈线性相关关系,潜热通量日变化特点是白天高于夜间,中午时刻最高,净辐射与潜热通量每日峰值同时出现,温度、饱和差的峰值比潜热通量峰值滞后2～3h,潜热通量峰值时刻的空气相对湿度处于一日内最低,此季潜热通量平均日总量为5.44MJ*m-2,相当于2.21mm蒸散量,潜热日总量与净辐射日总量呈指数关系.     

基于水碳通量耦合的长江中下游稻田蒸散发组分分解

探明稻田生态系统蒸散发（Evapotranspiration,ET）组分特征对于提高稻田水分利用效率、实现农业节水具有重要意义。该研究利用涡度相关（Eddy Covariance,EC）系统对长江中下游典型双季稻田水碳通量进行了连续2 a（2017 -2018年）的观测,使用潜在水分利用效率（Underlying Water Use Efficiency,uWUE）法将稻田ET分解为植株蒸腾（Transpiration,T）和棵间蒸发（Evaporation,E）,揭示了稻田生态系统ET及其组分的季节变化特征,并使用小型蒸渗仪/涡度相关（Micro-lysimeter/Eddy Covariance, ML/EC）法观测结果对uWUE法进行了评估。结果表明：早晚稻植株蒸腾占蒸散发的比例（T/ET）均呈先增大后减少的趋势,水稻生育期T/ET在0.49～0.62之间,其中早稻季T/ET明显低于晚稻季。通过比较uWUE法和ML/EC法两种ET组分分解方法发现,uWUE法与ML/EC法估算T/ET差异主要在水稻生长前期和阴天;在其他时期,uWUE法和ML/EC法估算的T/ET显著线性相关（R2=0.852,P<0.01）,表明uWUE法可以较好地模拟稻田ET组分。以上研究成果可为uWUE法在稻田生态系统的应用以及长江中下游稻田节水灌溉和水资源优化配置提供依据。     

麦田感热通量和潜热通量的测定计算方法探讨

根据麦田微气象测定资料，用梯度法和地表面能量平衡议程计算感热通量和潜热通量，热通量测定仪的实测值相比较，其结果非常一致。麦田能量传输主要央潜热通量和感热通量，而以潜热通量的方式为主，在有植被覆盖的麦田里潜热通量数值数普遍麦茬田。这为计算田间能量平衡提供一个有效途径。     

冬小麦农田二氧化碳通量及其影响因素分析

以冬小麦农田为研究对象,利用涡度相关通量测量系统,测定了CO2通量及其影响因素。结果表明:冬小麦CO2通量存在明显的日、季变化,各生育时期CO2通量日变化均呈倒\"U\"型,CO2通量瞬时最高值和累积值在灌浆前期达到最大,抽穗期次之,返青期最低。潜热通量、显热通量、净辐射、光合有效辐射均与CO2通量呈极显著正相关。潜热通量与CO2通量的相关系数在0.920～0.955之间,苗期、拔节期和抽穗期相关性较高,灌浆期较低;显热通量与CO2通量的相关系数在0.801～0.953之间,拔节期相关性最高,苗期次之,抽穗期和灌浆期较低;净辐射与CO2通量的相关系数在0.879～0.967之间,苗期、拔节期和抽穗期较高,灌浆期较低;光合有效辐射与CO2通量的相关系数在0.910～0.953之间,冬小麦生育前期和后期光合有效辐射对CO2通量的影响小于生育中期。灌溉在一定程度上可以提高CO2通量。     

稻田温度与甲烷排放通量关系的研究

稻田温度与CH4 排放通量有密切关系 ,通过灰关联分析发现稻田 5cm深处温度与CH4 排放通量关系最密切 ,水稻抽穗期CH4 排放通量达极大值 ,而完熟期CH4 排放通量达极小值。温度对CH4 排放通量的增效应明显 ,减效应较弱。稻田温度与CH4排放通量的关系呈S型曲线相关关系。     

不同农作措施对稻田甲烷排放通量的影响

通过网室小区试验,观测得到单施尿素处理的甲烷排放通量为０．６４ｍｇ／ｍ＾２·ｈ;农家肥＋尿素处理、农家肥＋硝铵处理、农家肥＋硫铵处理的甲烷排放通量分别为５７．１,４２．１,３０．７ｍｇ／ｍ＾２·ｈ;农家肥＋硫铵＋间歇灌溉处理和农家肥＋尿素＋间歇灌溉处理的甲烷排放通量分别为２２．０和１４．７ｍｇ／ｍ＾２·ｈ。结果表明,以农家肥为基肥的５个处理的甲烷排放通量大大高于单施尿素处理的甲烷排放通量,表明高量     

淮河流域典型农田生态系统碳通量变化特征

为了准确评价农田生态系统在全球碳平衡中的作用,利用涡度相关技术对安徽省寿县冬小麦／水稻生态系统进行了碳通量的监测,并在数据校正、剔除和插补的基础上,研究生长季农田净生态系统碳交换（NEE）的变化特征。结果显示,2008年寿县农田生态系统CO2通量的日变化进程为单峰型,冬小麦和水稻最大的CO2吸收速率分别为2．45和2．48mg·m^-2·s^-1。从物候期的角度来看,冬小麦在抽穗期碳通量值最小,乳熟期最大;水稻拔节时期碳通量值最小,即固碳能力最强。冬小麦,水稻生态系统不同月份碳通量月均日变化也呈U型曲线,作物生命活动越旺盛,NEE峰值越高,夜间CO2排放则在8月份达到最高值。2008年冬小麦和水稻月平均最大日CO2吸收峰分别出现在4月和8月,分别为1．30和1．07mg·m^-2．s^-1。冬小麦生态系统NEE的日最大累积吸收量出现在4月16日．可达11．76gC·m^-2·d^-1,水稻生态系统的出现在8月3日,为10．40gC·m^-2·d^-1。冬小麦从拔节到成熟时间段内的固碳能力为326．87gC·m^-1,水稻从返青到成熟时间段内的固碳能力也达到了300．05gC·m^-2。     

麦田感热通量和潜热通量的测定与计算方法探讨

根据麦田微气象测定资料,用梯度法和地表面能量平衡方程计算感热通量和潜热通量,与热通量测定仪的实测值相比较,其结果非常一致.麦田能量传输主要表现在潜热通量和感热通量,而以潜热通量的方式为主,在有植被覆盖的麦田里潜热通量数值普遍大于麦茬田.这为计算田间能量平衡提供一个有效途径.     

华北平原典型冬小麦农田生态系统能量平衡与闭合研究

准确量化分析地气之间的物质和能量交换对于水资源管理和农业可持续发展是十分重要的。能量平衡闭合是评估观测数据准确性和分析地表能量平衡的一个重要的评价指数。本研究利用开路涡度相关系统和全要素自动气象站对华北平原典型冬小麦农田生态系统2013—2014年度的能量通量及常规气象要素进行了连续观测,分析了冬小麦农田各能量通量的日变化和年变化特征,计算冬小麦在4个生育时期(出苗期、越冬期、拔节期和灌浆期)的能量闭合和波文比。结果表明:在日尺度上,选取的4个生育时期净辐射和各能量分量的日变化趋势均为单峰二次曲线,净辐射、显热通量和潜热通量的峰值出现在12:00—13:00,土壤热通量的峰值出现在14:00—15:00。在年尺度上,净辐射和潜热通量的变化趋势较为一致,均在越冬期达到最低值114.51 W·m~(-2)和13.47 W·m~(-2),而在灌浆期达到最大值327.02 W·m~(-2)和116.56 W·m~(-2)。选取的4个生育时期的代表性观测日期能量闭合良好,能量闭合率分别为0.49、0.77、0.81和0.76。4个生育时期内波文比值日变化趋势均呈倒\"U\"型,出苗期波文比在14:00达到最大值2.12;越冬期、拔节期和灌浆期在10:00左右达到最大值,分别为1.48、0.31和0.58。本文的定量化结果可为华北平原农田生态系统水热通量等研究提供依据。     

不同水分条件麦田能量与CO2通量变化特征研究

试验观测不同水分处理冬小麦田能量平衡各分量、反射率和CO2 通量日变化及日际变化特征结果表明 ,小麦拔节期麦田地表反射率平均值约为 0 .18,不同水分处理农田潜热通量和显热通量均有明显差异 ,晴朗天气冬小麦冠层顶部CO2 通量日变化呈抛物线形 ,麦田主要表现为CO2 的汇。     

黄土塬区农田蒸散的变化特征及主控因素

蒸散是水量平衡和能量平衡的重要组成部分,也是农田生态系统水分消耗的主要途径。为探究黄土塬区农田蒸散的日动态变化规律,运用涡度相关法、土壤水分及常规微气象观测系统等,于2013年作物生长季(4—10月)对试验区农田作物(冬小麦、春玉米)蒸散特征及影响因素进行分析。结果表明,降水对蒸散的影响较为显著,降水过后的日蒸散量较降水前会有所增加;农田0~100 cm土壤含水量变异系数较大,土壤水分变化剧烈,作物根系的集中分布范围在0~80 cm之间,因此0~100 cm土壤水分主要参与蒸散过程;晴天蒸散的累积量大于阴天,晴天和阴天的日均蒸散量分别为4.5、3.8 mm d-1,相差0.7 mm d-1。阴天蒸散开始的时间较晴天晚,阴天条件下的蒸散更易受到气象因子的扰动;不同天气条件下净辐射均为蒸散的主要影响因子,蒸散速率与净辐射变化趋势一致,但在时间上滞后于净辐射;在不同的土壤水分环境条件下,蒸散的过程和强度差异较大,水分胁迫条件下,全天蒸散量水平较低,\"蒸散高地\"的持续时间较长;而水分相对充足时,全天蒸散水平较高,\"蒸散高地\"持续时间较短,维持较高的蒸散速率的时间较长。     

华北平原冬小麦/夏玉米轮作田能量闭合状况分析

对华北平原冬小麦/夏玉米轮作田连续3a(2003-11-2006-10)涡度相关观测的能量闭合状况进行综合分析,并探讨下垫面对能量闭合程度的影响.结果表明,能量平衡比率(EBR)日变化规律明显,以昼夜交替时波动最大,下午略高于上午,白天能量闭合状况明显优于夜间.将湍流能的相位提前0.5h,湍流通量和有效能的匹配度及能量闭合程度均得到提高.白天EBR呈秋冬高(分别为0.98和0.94)、春夏低(分别为0.85和0.70)的季节变化特征,EBR的波动幅度依次为:夏＞秋＞冬＞春.下垫面状况对地表能量闭合程度影响显著,裸地阶段、小麦季和玉米季的年均白天EBR分别为1.11、0.94和0.74,小麦季的能量闭合状况优于玉米季;EBR波动幅度依次为:裸地阶段＞玉米季＞小麦季.观测期间,白天EBR年均值范围在0.82 ～0.97,平均0.89,较好地满足了农田通量观测对数据质量的要求.     

Comparing laser-based open- and closed-path gas analyzers to measure methane fluxes using the eddy covariance method

Closed- and open-path methane gas analyzers are used in eddy covariance systems to compare three potential methane emitting ecosystems in the Sacramento-San Joaquin Delta (CA, USA): a rice field, a peatland pasture and a restored wetland. The study points out similarities and differences of the systems in field experiments and data processing. The closed-path system, despite a less intrusive placement with the sonic anemometer, required more care and power. In contrast, the open-path system appears more versatile for a remote and unattended experimental site. Overall, the two systems have comparable minimum detectable limits, but synchronization between wind speed and methane data, air density corrections and spectral losses have different impacts on the computed flux covariances. For the closed-path analyzer, air density effects are less important, but the synchronization and spectral losses may represent a problem when fluxes are small or when an undersized pump is used. For the open-path analyzer air density corrections are greater, due to spectroscopy effects and the classic Webb-Pearman-Leuning correction. Comparison between the 30-min fluxes reveals good agreement in terms of magnitudes between open-path and closed-path flux systems. However, the scatter is large, as consequence of the intensive data processing which both systems require.     

ECOWAT—A model for ecosystem evapotranspiration estimation

In recent years, the availability of near real-time and forecast standardized reference evapotranspiration (E₀) has increased dramatically. Use of the E₀ information in conjunction with calibration coefficients that adjust for differences between the vegetation and the reference surface provides a method to greatly improve the estimates of actual evapotranspiration (E_a) from landscapes (or ecosystems). Difficulties in estimating evapotranspiration (ET) of well-watered vegetation in an ecosystem depend on local advection and edge effects, wide variations in radiation resulting from undulating terrain, wind blockage or funnelling, and differences in temperature due to spatial variation in radiation, wind, etc. Estimating the ET of an ecosystem that is water stressed is even further complicated because of stomatal closure and reduced transpiration. The Ecosystem Water Program (ECOWAT) was developed to help improve estimates of E_a of ecosystems by accounting for microclimate, vegetation type, plant density, and water stress. The first step in estimating E_a is to calculate E₀ using monthly climate data from one representative weather station in the study area. Then, local microclimate data are used to determine a standardized reference evapotranspiration for the local microclimate (E_m). The ratio K_m = E_m/E₀ is calculated and applied as a microclimate correction factor to estimate E_m. The product of E_m and a vegetation coefficient (K_v = E_v/E_m) is used to estimate the evapotranspiration of the ecosystem vegetation (E_v) under well-watered conditions with a full-canopy cover within the same microclimate. Next, a coefficient for plant density (K_d), which is based on the percentage ground cover, is used to adjust the full-canopy E_v to the evapotranspiration of a sparse canopy from a well-watered ecosystem (E_w). A stress (K_s) coefficient, which varies between 1.0 with no stress to 0.0 with full stress, is determined as a function of available water in the root zone. The predicted actual ecosystem evapotranspiration (E_p) is estimated as E_p = E_w × K_s. In this paper, we present how the ECOWAT model works and how it performs when the predicted actual evapotranspiration (E_p) is compared with measured actual evapotranspiration (E_a) collected in several Mediterranean ecosystems (three in Italy and two in California) over a number of years. The potential use of ECOWAT in integrated fire danger systems is discussed.     

三江源地区冻土/非冻土期近地层能量平衡特征及其影响因子分析

利用三江源地区2018年1-12月涡动相关系统的观测数据,分析该地区冻土/非冻土期内各能量分项支出分配特征和能量平衡闭合率及其影响因子,以揭示其能量平衡特征。结果表明：显热通量、潜热通量、土壤热通量变化趋势与净辐射相似,且在年尺度、日尺度上具有典型的单峰型变化,但潜热通量、土壤热通量的峰值出现时间具有滞后性。非冻土期内,显热、潜热支出以及土壤吸收的热量占总能量的比例分别为0.38、0.37、0.10;而在冻土期内,上述各能量的支出比分别为0.54、0.19、?0.01。全年能量平衡闭合率为0.69,能量平衡闭合率在冻土期和非冻土期内分别为0.63、0.74。三江源地区冻土期内显热支出为主要能量消耗方式,且在该时段内影响能量平衡闭合率的因素主要是湍流动力因子;非冻土期的能量消耗方式为潜热和显热,热力和动力因子均对能量平衡闭合率产生影响。     

烤田对种稻土壤甲烷排放的影响

本文通过温室盆栽试验研究了烤田对种稻土壤甲烷排放的影响。在水稻移栽后的第４３天和１０２天各烤田一次,持续时间分别为２８和１１３小时。结果表明种稻土壤在开台田后前１６和４２小时内有大量甲烷排放,且在烤田后不久土壤呈微干松软状态时出现甲烷排放高峰。随着烤田的延续,至土壤呈干裂状态时甲烷排放通量降为零,烤田能促进土壤闭蓄态甲烷的排放,烤田期间甲烷排放量点水稻生长期甲烷排放总量的５．９６％～１０．０５％。     

复杂地形条件下涡度相关法通量测定修正方法分析

复杂地形条件下涡度相关法通量观测修正方法以及夜间净生态系统CO2交换通量（NEE）质量评价方法，是世界范围内通量观测研究中的重大技术问题。本文以鼎湖山南亚热带针阔叶混交林生态系统涡度相关法碳通量观测数据，探讨典型订正方法对CO2通量估算的影响。主要结论有：1）基于流线坐标系统的二次坐标旋转（DR）、三次坐标旋转（TR）和平面拟合坐标旋转（PF），均使得CO2通量（Fc）绝对值趋于变小，变化幅度依次为：DR〈PF〈TR。坐标转换对Fc影响程度白天小于夜间，冬季小于夏季，冠层上方小于冠层下方。2）冠层下方和冠层上方CO2通量合适的u^＊订正阈值分别为0．05、0．2ms^-1。3）对于涡度相关通量观测中普遍存在的夜间CO2涡度通量偏低问题，WPL订正没有帮助，坐标转换甚至起到反作用，冠层储存项订正在一定程度上减少夜间偏低程度，但效果不显著；u^＊订正可以明显减少夜间偏低幅度，但估算结果与箱式法相比依然偏低。夜间涡度通量观测数据最好能结合箱式法观测结果讲行校诈．     

江汉平原稻-油连作系统冠层CO2通量变化特征

采用涡度相关法,于2010年和2011年对江汉平原水稻-油菜连作田冠层CO2通量进行周年观测,研究该系统CO2源、汇的季节和日变化规律。结果表明,CO2通量的日变化特征明显,各生育期平均CO2通量日变化幅度较大。将观测期通量数据插值后得到CO2净交换通量(NEE)的逐日变化过程,油菜收割后闲置期-中稻移栽期、分蘖期、拔节-抽穗期、乳熟期的平均NEE分别为1.63、-11.86、-20.61、-4.65g.m-2.d-1;水稻收割后的闲置期、油菜苗期-现蕾期、抽薹期、开花期、绿熟期平均NEE值分别为2.18、0.43、-5.00、-11.70、-13.91g.m-2.d-1。全年稻-油连作农田生态系统净CO2吸收量为19.26 t.hm-2。