学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

河南西平杨树人工林生态系统碳通量及其环境响应研究

作　者: 耿绍波
导　师: 饶良懿
学　校: 北京林业大学
专　业: 生态环境工程
关键词: 杨树人工林生态系统涡度相关碳通量环境响应河南西平
分类号: S792.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 106次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

杨树以其生长迅速、适应性强的特点成为我国主要营造林树种,其碳汇效应已经成为我国碳汇的一个重要增长点,越来越多的受到通量研究领域的关注。本研究以河南西平杨树人工林为研究对象,以涡度相关法为主要技术手段,利用2010年河南西平杨树人工林观测站碳通量的观测数据,探讨了环境因子在不同时间尺度上对杨树人工林生态系统初级生产力(GPP)、系统呼吸(Re)和净C02交换(NEE)的影响,分析了杨树人工林生态系统碳通量的日变化和季节变化动态。论文的主要研究结果包括：(1)经偏相关分析,光合有效辐射(PAR)和土壤含水量(Soil_VWC)是调控河南西平杨树人工林生态系统GPP日总值的关键环境因子。两者与GPP相关关系为极显著,相关系数分别为0.67和0.37,明显高于其他环境因子。生态系统GPP各月平均日动态基本都符合正态分布,峰值一般出现在中午13：00点左右。初级生产力的日总值季节动态在5月份达到高峰,6、7月份由于受到杨树食叶虫病的影响有所下降,8月由于新叶长出,又有所增加。河南西平人工杨树林2010年全年初级生产力总值为1288.1gC/m2,与其他地方(如北京大兴、湖南岳阳等地)杨树人工林相比偏低,这与当地杨树病虫害有一定相关性。(2)对环境因素与Re日总值进行偏相关分析后得出：饱和水汽压差(VPD)与Re日总值的相关系数最大,相关系数为0.426,其次为光合有效辐射(PAR)。与Re日总值相关性显著的环境因子还有5cm土壤体积含水量(Soil_VWC)和5cm土壤温度(Soil_T)。生态系统呼吸的日总值与土壤温度(Soil_T)的日均值的变化基本一致。3月和8月生态系统呼吸分别出现增长高峰。2010年,该生态系统Re总值达964.7gC/m2。(3)小时尺度上与生态系统净碳交换相关性最好的是光合有效辐射(PAR),其次为风速(WS)和空气相对湿度(RH)。土壤温度(Soil_T)和土壤水分(Soil_VWC)对其影响较小,但是不同季节差别较大。在日尺度上,偏相关分析结果发现与NEE日总值相关性显著的环境因子有光合有效辐射(PAR)、空气相对湿度(RH)、5cm土壤体积含水量(Soil_VWC),相关系数分别为：-0.579、-0.193、-0.135。建立相应的回归模型为：NEE=3.558-0.101 PAR-0.015RH-3.804 Soil VWC (R2=0.368)(4)研究发现非生长季降雨和复杂的降水过程(如雨夹雪等)对生态系统C02通量具有一定的影响。表现为降雨和雨夹雪天气过后,生态系统的碳吸收增加,而降雪和雾天过后生态系统碳释放增强。(5)杨树人工林生态系统NEE表现出白天净碳吸收和夜间净碳释放的日变化特征。在6月、7月和10月,NEE日变化会出现清晨CO2通量突增现象。生态系统净NEE日总值在非生长季(1月～2月和10月～12月)在零附近上下波动,生长季(3月～9月)多为负值,由于6、7月的杨树食叶害虫病,7月份的NEE日总值和月总值出现明显下降,2010年河南西平杨树人工林生态系统年净碳通量为：-343.4gC/m2,与其他地方(如北京大兴、湖南岳阳等地)杨树人工林碳汇量相比偏低。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
1 引言  10-18
  1.1 研究背景  10
  1.2 研究目的和意义  10-11
  1.3 国内外研究现状与进展  11-18
    1.3.1 涡度相关法与箱法对比研究进展  11-12
    1.3.2 涡度相关法在不同生态系统碳通量研究中的应用  12-14
    1.3.3 涡度对环境影响机理的研究  14-15
    1.3.4 涡度测碳通量尺度提升的研究  15
    1.3.5 研究展望  15-18
2 研究地区概况与观测系统  18-23
  2.1 研究地区自然概况  18-19
  2.2 观测系统  19-23
    2.2.1 涡度相关系统  19-21
    2.2.2 常规气象要素梯度观测系统  21-23
3 研究内容、方法和技术路线  23-32
  3.1 研究的主要内容  23-24
  3.2 研究方法  24-30
    3.2.1 涡度相关系统的原理  24-25
    3.2.2 实验样地的选择  25
    3.2.3 涡度相关系统和常规气象观测系统的建立  25
    3.2.4 数据的采集与远程监测  25-26
    3.2.5 涡度相关系统数据处理  26-27
    3.2.6 碳通量的估算  27-28
    3.2.7 数据处理的软件实现  28-30
  3.3 技术路线  30-32
4 河南西平人工杨树林环境要素季节动态规律  32-36
  4.1 温度  32
  4.2 水汽压差和空气相对湿度  32-33
  4.3 土壤含水量与降水量  33-34
  4.4 光合有效辐射  34-35
  4.5 小结  35-36
5 人工林生态系统初级生产力动态及其环境控制  36-48
  5.1 生态系统初级生产力的环境控制因子  36-40
    5.1.1 辐射对生态系统初级生产力的影响  37-38
    5.1.2 温度对生态系统初级生产力的影响  38-39
    5.1.3 土壤水分对生态系统初级生产力的影响  39-40
  5.2 生态系统初级生产力的环境控制因子的偏相关及综合分析  40-43
  5.3 生态系统初级生产力的动态模式  43-46
    5.3.1 生态系统初级生产力月平均日变化  43-45
    5.3.2 生态系统初级生产力日总值的季节变化  45-46
    5.3.3 生态系统初级生产力月总值季节动态  46
  5.4 小结  46-48
6 杨树人工林生态系统呼吸动态及其环境控制影响因子  48-54
  6.1 人工林生态系统呼吸的环境控制机制  48-49
  6.2 人工林生态系统呼吸的环境控制因子的偏相关及综合分析  49-52
  6.3 人工林生态系统呼吸动态特征  52-53
    6.3.1 人工林生态系统呼吸日总值季节变化  52
    6.3.2 人工林生态系统呼吸月总值季节变化  52-53
  6.4 小结  53-54
7 杨树人工林生态系统净碳交换及其环境控制因子  54-78
  7.1 小时尺度生态系统CO_2通量(NEE)变化的环境控制机制  54-60
    7.1.1 NEE对光合有效辐射的响应  54-55
    7.1.2 NEE对空气温度的响应  55-56
    7.1.3 NEE对空气相对湿度的响应  56-57
    7.1.4 NEE对饱和水汽压差的响应  57-58
    7.1.5 NEE对风速的响应  58-59
    7.1.6 NEE对土壤温度的响应  59
    7.1.7 NEE对土壤水分含量的响应  59-60
  7.2 日尺度生态系统CO_2通量变化的环境控制机制  60-66
    7.2.1 日尺度生态系统CO_2通量的环境控制因子  60-64
    7.2.2 日尺度生态系统CO_2通量的环境控制因子的偏相关及综合分析  64-66
  7.3 月尺度生态系统CO_2通量变化的气象环境控制机制  66-68
  7.4 特殊天气对生态系统碳通量的影响  68-72
  7.5 净生态系统CO_2交换不同时间尺度动态变化特征  72-76
    7.5.1 净生态系统CO_2交换日变化特征  72-74
    7.5.2 净生态系统CO_2交换量日总值的季节变化  74-75
    7.5.3 净生态系统CO_2交换量月总值的季节变化  75-76
  7.6 小结  76-78
8 结论和建议  78-82
  8.1 主要研究结论  78-80
    8.1.1 河南西平人工杨树林环境要素季节变化动态特征  78
    8.1.2 初级生产力的动态变化特征及其影响因子分析  78-79
    8.1.3 系统呼吸的动态变化特征及其影响因子分析  79
    8.1.4 净碳交换的动态变化特征及其影响因子分析  79-80
  8.2 建议  80-82
参考文献  82-88
个人简介  88-89
导师简介  89-90
获得成果目录  90-91
致谢  91

河南西平杨树人工林生态系统碳通量及其环境响应研究

内容摘要

全文目录

相似论文