太原盆地冬小麦农田生态系统水分利用效率与CO2净交换的关系研究

摘要

近年来，农田生态系统碳库作为陆地生态系统碳库重要的组成部分而越来越受到人们的关注。农田生态系统的碳循环受人类活动的直接影响，碳源与汇的交替性出现是农田生态系统碳循环的明显特征。作物通过光合作用固定能量和积累有机物，伴随着碳和水两个主要无机物的循环。水分利用效率是一个重要的农艺学指标，是对生态系统碳和水两个循环间的关系进行联接的纽带。通常对生态系统尺度上的碳水通量观测的方法有涡度相关法和箱式法，本研究用透明箱式法对太原盆地冬小麦生态系统从起身期至成熟期6个生育期内的碳通量和水通量及其环境因子进行了观测，旨在对二者之间的关系进行一个初步探讨。主要观测和研究结果如下:
　　1)碳通量的变化有明显的日变化、季节变化。光合有效辐射（PAR）和温度(T)是生态系统CO2净交换(NEE)的主要影响因子，NEE与二者间存在显著的二元线性关系，并且与冠层温度（Tc）的关系最显著，R2达到了0.739。
　　2)观测期内冬小麦农田生态系统的碳源汇强弱关系是:起身期＞拔节期＞抽穗期＞孕穗期＞成熟期＞灌浆期
　　3)光合有效辐射（PAR）和温度（T）也与蒸散(ET)存在显示著的线性关系。ET与碳通量间有明显的线性关系。由此可以看出，小麦农田生态系统碳水通量间由PAR和T联系的。
　　4)对水分利用效率(WUE)进行了NEE和GEP两个水平上的计算，分别可以作为小麦自身需水和生态系统需水的参考。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 科学背景

1．2 气体通量的观测方法

1．3 当前陆地碳循环研究进展

1．4 水分利用效率研究的多尺度概念

1．4．1 叶片尺度的水分利用效率

1．4．2 冠层尺度的水分利用效率

1．4．3 区域尺度的水分利用效率

1．5 生态系统水分利用效率的相关研究进展

1．6 本研究的目的、意义、主要内容

1．6．1 研究目的和意义

1．6．2 主要研究内容

第二章 研究方法与数据处理

2．1 试验材料

2．1．1 试验站点概况

2．1．2 试验材料概况

2．2 异常值剔除和质量控制

2．3 缺失数据的插补

2．4 数据分析

第三章 环境因子对CO2净交换的影响

3．1 NEE、Reco、GEP的变化

3．1．1 NEE、Reco、GEP的日变化

3．1．2 NEE、Reco、GEP的季节变化

3．2 不同生育期内碳源汇变化特征

3．3 CO2通量与PAR、T的关系

3．3．1 NEE与PAR的关系

3．3．2 NEE与T的关系

3．3．3 GEP与T的关系

3．4 生态系统呼吸Reco与温度T的关系

3．5 本章小结

第四章 环境因子对水分利用效率的影响

4．1 水分利用效率

4．2 ET与PAR、T、土壤水分的关系

4．2．1 ET与PAR的关系

4．2．2 ET与T的关系

4．2．3 ET与土壤水分的关系

4．3 ET与NEE、Reco、GEP的关系

4．4 两种水分利用效率

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．1．1 冬小麦的碳通量变化特征

5．1．2 冬小麦CO2净交换的影响因子

5．1．3 冬小麦农田不同生育期内的碳源与汇分布

5．1．4 ET变化的影响因子

5．1．5 两个计算水平上的水分利用效率

5．2 存在的不足

5．2．1 研究方法存在的不足

5．2．2 研究结论的局限性

5．3 研究展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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