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 Wat...     

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.     

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。     

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。     

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.     

稻田甲烷传输的研究进展

稻田生态系统中CH4 排放是由土壤中CH4 产生、氧化和向大气传输这3个过程相互作用的结果,CH4传输主要通过液相扩散、冒气泡和植株传输3种方式。这3种途径的相对强弱取决于水稻植株通气组织的完善与否以及水稻品种、种植密度和温度的季节变化等。但大量研究表明,稻田土壤中产生的CH4 绝大部分通过植株通气组织排放到大气中。在应用稳定性碳同位素方法研究水稻植株向大气传输CH4的过程时发现,在传输过程也会发生同位素分馏,据现有文献报道,CH4传输的同位素分馏系数 e传输 有两种计算方法,获得的结果也比较接近,为 -18‰ ~ -9‰。但研究方法还存在一些缺陷,可能对结果的准确性产生影响。此外有关稻田CH4传输在模型的建立方面还比较缺乏。     

亚热带地区水稻田地表反照率变化特征

利用地面实测资料研究稻田地表反照率,一方面可以更好地刻画以稻田为主要土地利用方式的流域地气之间的能量分配过程;另一方面,可以为陆面模式提供更为准确的参数值,以及为遥感反演的地表反照率提供验证,从而为更好地解释土地利用/覆被变化对全球气候变化的影响机制提供参考。本文利用江苏省农业科学院溧水试验基地四分量仪测得的2016年稻田地表反照率数据,分析了稻田地表反照率特征,并结合同期观测的太阳短波辐射、温度、湿度、风速、风向等气象数据,进行相关性分析,识别影响稻田地表反照率的主要气象因子,为进一步量化地表反照率与温度及湿度等的参数化关系提供参考。结果表明:晴天稻田地表反照率整体上呈"U"型分布,中午较低,下午和上午较高。晴天稻田地表反照率在一天内的变化呈不对称特性,其不对称性主要是由露水和风速、风向引起。太阳高度角较小时,露水的散射作用使得上午时分的地表反照率值较下午高;而太阳高度角较大时,西南风促使作物叶面倾斜,从而使得下午的地表反照率值较上午高。稻田晴天地表反照率值较阴雨天高。地表反照率在晴天与出射短波辐射相关系数最高(0.670,P0.01),在阴天与相对湿度之间的相关程度最高(-0.480,P0.05)。在整个观测期间,稻田生长季内地表反照率呈现先升高后降低的趋势,地表反照率最高值出现在灌浆期到成熟期之间,插秧到分蘖期之间最低,其中灌浆期地表反照率与太阳短波辐射及湿度间的相关程度较高,并且均通过了P0.01显著性检验。分蘖期和拔节期是水稻生长季内地表反照率变化较快的两个生育期,并受气象因素的显著影响。     

Carbon exchange in a freshwater marsh in the Sanjiang Plain, northeastern China

Northern wetlands are critically important to global change because of their role in modulating atmospheric concentrations of greenhouse gases, especially CO₂ and CH₄. At present, continuous observations for CO₂ and CH₄ fluxes from northern wetlands in Asia are still very limited. In this paper, two growing season measurements for CO₂ flux by eddy covariance technique and CH₄ flux by static chamber technique were conducted in 2004 and 2005, at a permanently inundated marsh in the Sanjiang Plain, northeastern China. The seasonal variations of CO₂ exchange and CH₄ flux and the environmental controls on them were investigated. During the growing seasons, large variations in net ecosystem CO₂ exchange (NEE) and gross ecosystem productivity (GEP) were observed with the range of −4.0 to 2.2 (where negative exchange is a gain of carbon from the atmosphere) and 0-7.6 g C m⁻² d⁻¹, respectively. Ecosystem respiration (RE) displayed relatively smooth seasonal pattern with the range of 0.8-4.2 g C m⁻² d⁻¹. More than 70% of the total GEP was consumed by respiration, which resulted in a net CO₂ uptake of 143 ± 9.8 and 100 ± 9.2 g C m⁻² for the marsh over the growing seasons of 2004 and 2005, respectively. A significant portion of the accumulated NEE-C was lost by CH₄ emission during the growing seasons, indicating the great potential of CH₄ emission from the inundated marsh. Air temperature and leaf area index jointly affected the seasonal variation of GEP and the seasonal dynamic of RE was mainly controlled by soil temperature and leaf area index. Soil temperature also exerted the dominant influence over variation of CH₄ flux while no significant relationship was found between CH₄ emission and water table level. The close relationships between carbon fluxes and temperature can provide insights into the response of marsh carbon exchange to a changing climate. Future long term flux measurements over the freshwater marsh ecosystems are undoubtedly necessary.     

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。     

三江平原典型区水田时空变化及驱动因素分析

为阐明区域水田时空变化特征及其驱动因素,该文以三江平原典型地区富锦市为例,运用网格单元法和地理探测器模型分析不同时段(1989—2002年、2002—2015年)水田时空变化特征及驱动因素,探讨各驱动因子在水田时空变化中的作用及其相互关系。结果表明:1)1989—2015年富锦市水田扩张明显,新增水田34.99万hm~2,垦区水田化进程早于农区。1989—2002年,东部垦区水田扩张度较高,南部次之;2002—2015年,水田扩张度较高的地区主要分布在西南部农区与北部垦区。2)1989—2002年,水田扩张的主要驱动因素为政策因素和土壤类型,各因子间的交互作用大部分是双因子增强;2002—2015年,自然因素对水田变化影响减弱,水田扩张的主要驱动因素是到河流距离和到铁路距离,各因子间的交互作用大部分是非线性增强,水田化发展到成熟阶段。富锦市水田时空变化差异是由多种驱动因子共同作用的结果,研究结果可为三江平原耕地资源合理利用及水田规模科学管控提供借鉴和参考。     

蒸发比法能量强制闭合及其对稻田蒸散量估算精度的影响

为探求节水灌溉稻田蒸发比(潜热通量与有效能量的比值,EF)变化特征及能量平衡闭合情况对稻田蒸散量测算的影响,该研究采用涡度相关系统,监测了2014-2016年节水灌溉稻田湍流通量过程,分析了稻田蒸发比的不同时间尺度的变化特征,对比了能量强制闭合前后湍流通量的比例与过程变化.结果表明,节水灌溉稻田EF与旱作物不同,小时尺...     

The effect of post-fire stand age on the boreal forest energy balance

Fire in the boreal forest renews forest stands and changes the ecosystem properties. The successional stage of the vegetation determines the radiative budget, energy balance partitioning, evapotranspiration and carbon dioxide flux. Here, we synthesize energy balance measurements from across the western boreal zone of North America as a function of stand age following fire. The data are from 22 sites in Alaska, Saskatchewan and Manitoba collected between 1998 and 2004 for a 150-year forest chronosequence. The summertime albedo immediately after a fire is about 0.05, increasing to about 0.12 for a period of about 30 years and then averaging about 0.08 for mature coniferous forests. A mature deciduous (aspen) forest has a higher summer albedo of about 0.16. Wintertime albedo decreases from a high of 0.7 for 5- to 30-year-old forests to about 0.2 for mature forests (deciduous and coniferous). Summer net radiation normalized to incoming solar radiation is lower in successional forests than in more mature forests by about 10%, except for the first 1–3 years after fire. This reduction in net radiative forcing is about 12–24 W m⁻² as a daily average in summer (July). The summertime daily Bowen ratio exceeds 2 immediately after the fire, decreasing to about 0.5 for 15-year-old forests, with a wide range of 0.3–2 for mature forests depending on the forest type and soil water status. The magnitude of these changes is relatively large and may affect local, regional and perhaps global climates. Although fire has always determined stand renewal in these forests, increased future area burned could further alter the radiation balance and energy partitioning, causing a cooling feedback to counteract possible warming from carbon dioxide released by boreal fires.     

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。