原文以The effect of phenology on the carbon exchange process in grassland and maize cropland ecosystems across a semiarid area of China為標(biāo)題發(fā)表在 Science of the Total Environment(IF=6.551)上。
作者 | Qun Du, HuiZhi Liu, Yaohui Li, LuJun Xu, Sapit Diloksumpun
翻譯 | 子毅
物候在生態(tài)系統(tǒng)碳交換過程中作用很大。
以半干旱區(qū)天然草地和人工農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)(玉米地)為研究對(duì)象,研究者使用渦度協(xié)方差方法,結(jié)合同期物候觀測(cè),研究了物候指數(shù)(Phenology Indices)變化對(duì)兩種不同類型生態(tài)系統(tǒng)碳交換過程的影響。
7年觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示,植被物候過程年際變異很大。草地生態(tài)系統(tǒng)生長季長度(GSL,Growing Season Length)明顯受生長季開始日(SOS,the Start Day of Growing Season)的影響,并呈現(xiàn)出逐漸延長的趨勢(shì)。
生長季可劃分為3個(gè)階段:復(fù)蘇期(S1)、穩(wěn)定期(S2)、衰退期(S3)。在S1和S2期,兩種類型生態(tài)系統(tǒng)呼吸Re與總初級(jí)生產(chǎn)力GPP的比值類似;而在S3期,這一比值增大。
兩種類型生態(tài)系統(tǒng)碳通量峰值的年際變異決定了凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力(NEP, Net Ecosystem Production)以及其兩個(gè)組分GPP和Re。
草地生態(tài)系統(tǒng)在復(fù)蘇速率(Recovery Rate)、生長季長度GSL和生長季開始日SOS 方面的年際差異和其生態(tài)系統(tǒng)呼吸Re密切相關(guān),而在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中則沒有這種關(guān)系。
在草地生態(tài)系統(tǒng)中,6月氣溫和GPP、NEP 的峰值速率密切關(guān)聯(lián),相關(guān)系數(shù)分別為-0.90和-0.82;兩種類型生態(tài)系統(tǒng)均顯示,7月降水量和GPP 密切關(guān)聯(lián),相關(guān)系數(shù)接近,為0.83。
整體而言,在這種半干旱地區(qū),降水和溫度對(duì)植被物候的作用相反。
和草地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)比來看,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)物候因子受生長季早期氣溫和中期降水變異的影響更大。
LI-7500開路式CO2/H2O分析儀在本研究中的作用
LI-COR渦度協(xié)方差通量測(cè)量系統(tǒng)
使用兩套渦度協(xié)方差通量測(cè)量系統(tǒng)觀測(cè)樣地生態(tài)系統(tǒng)碳通量。
LI-7500開路式CO2/H2O分析儀(LI-COR Inc., Lincoln, USA)的安裝高度分別為2m(草地生態(tài)系統(tǒng))3.5m(玉米地)。
使用HMP45C(Vaisala Inc., Helsinki,Finland)測(cè)量空氣溫度。降水?dāng)?shù)據(jù)采自當(dāng)?shù)貧庀笳尽?br/>
使用LI-COR研發(fā)的EddyPro4.0軟件計(jì)算通量數(shù)據(jù):包括去除異常值、二次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)、密度訂正(Webb et al., 1980)。
原始數(shù)據(jù)每30min平均一次。為了計(jì)算整年碳收支,對(duì)由于測(cè)量系統(tǒng)以及天氣原因造成的數(shù)據(jù)缺失進(jìn)行了插補(bǔ):小于2h的數(shù)據(jù)缺失使用線性插值;2h到2d的數(shù)據(jù)缺失使用日平均法;小于1周的數(shù)據(jù)缺失使用邊際分布采樣方法MDS(滑動(dòng)窗口Size為14天);大于1周的數(shù)據(jù)缺失,夜間采用指數(shù)方程,白天使用雙曲線光響應(yīng)方程(Falge et al., 2001)。根據(jù)Reichstein等(2005)文獻(xiàn)中的方法將CO2通量拆分為GPP和Re。
原文中的主要數(shù)據(jù)圖