欧美杨人工林生态系统净碳交换对环境因子响应的时滞

摘要

【目的】定量研究欧美杨人工林生态系统净碳交换(NEE)对环境因子响应的时滞现象,为提高生态系统碳源/汇量的估算准确性提供科学依据。【方法】应用涡度相关技术,结合微气象观测系统,对北京市顺义区欧美杨人工林NEE和环境因子进行连续动态观测,获取2014年生长季(4—10月)NEE、空气温度(Ta)、5 cm深处土壤温度(T5)、光合有效辐射(PAR)、饱和水汽压差(VPD)和25 cm深处土壤体积含水量(VWC25)观测数据,采用回归分析与小波互相关分析相结合的方法定量研究NEE与环境因子的时滞关系;以决定系数(R2)、林氏调和系数(LCCC)和均方根误差(RMSE)作为评价指标,利用偏相关分析和主成分分析方法分析时滞现象对NEE与环境影响因子之间关系的影响。【结果】PAR是影响NEE变化的主导因子;由于该生态系统地下水位高,水分供给充足,VWC25对NEE没有显著影响(P=0.151 5);白天NEE与PAR同步变化,比Ta、T5和VPD分别提前2.5、2和2.5 h达到峰值(时滞),夜间NEE与环境因子没有确定的时滞关系;消除时滞现象后,NEE与T5的线性关系由不显著(P=0.224 8)变为极显著(P=0.005 1);主成分分析表明,对数回归模型可以更准确地描述NEE与环境因子间关系,消除时滞后模型的R2和LCCC分别提高8.1%和2.0%,RMSE降低0.417μmol·m-2s-1。【结论】欧美杨人工林生态系统NEE日动态变化受Ta、T5、PAR和VPD控制,白天时滞现象明显,消除时滞现象可以有效提高NEE模型拟合精度。

关键词