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)系統碳交換過(guò)程中作用很大。
以半干旱區天然草地和人工農田生態(tài)系統(玉米地)為研究對象,研究者使用渦度協(xié)方差方法,結合同期物候觀(guān)測,研究了物候指數(Phenology Indices)變化對兩種不同類(lèi)型生態(tài)系統碳交換過(guò)程的影響。
7年觀(guān)測數據顯示,植被物候過(guò)程年際變異很大。草地生態(tài)系統生長(cháng)季長(cháng)度(GSL,Growing Season Length)明顯受生長(cháng)季開(kāi)始日(SOS,the Start Day of Growing Season)的影響,并呈現出逐漸延長(cháng)的趨勢。
生長(cháng)季可劃分為3個(gè)階段:復蘇期(S1)、穩定期(S2)、衰退期(S3)。在S1和S2期,兩種類(lèi)型生態(tài)系統呼吸Re與總初級生產(chǎn)力GPP的比值類(lèi)似;而在S3期,這一比值增大。
兩種類(lèi)型生態(tài)系統碳通量峰值的年際變異決定了凈生態(tài)系統生產(chǎn)力(NEP, Net Ecosystem Production)以及其兩個(gè)組分GPP和Re。
草地生態(tài)系統在復蘇速率(Recovery Rate)、生長(cháng)季長(cháng)度GSL和生長(cháng)季開(kāi)始日SOS 方面的年際差異和其生態(tài)系統呼吸Re密切相關(guān),而在農田生態(tài)系統中則沒(méi)有這種關(guān)系。
在草地生態(tài)系統中,6月氣溫和GPP、NEP 的峰值速率密切關(guān)聯(lián),相關(guān)系數分別為-0.90和-0.82;兩種類(lèi)型生態(tài)系統均顯示,7月降水量和GPP 密切關(guān)聯(lián),相關(guān)系數接近,為0.83。
整體而言,在這種半干旱地區,降水和溫度對植被物候的作用相反。
和草地生態(tài)系統對比來(lái)看,農田生態(tài)系統物候因子受生長(cháng)季早期氣溫和中期降水變異的影響更大。
LI-7500開(kāi)路式CO2/H2O分析儀在本研究中的作用
LI-COR渦度協(xié)方差通量測量系統
使用兩套渦度協(xié)方差通量測量系統觀(guān)測樣地生態(tài)系統碳通量。
LI-7500開(kāi)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)3.5m(玉米地)。
使用HMP45C(Vaisala Inc., Helsinki,Finland)測量空氣溫度。降水數據采自當地氣象站。
使用LI-COR研發(fā)的EddyPro4.0軟件計算通量數據:包括去除異常值、二次坐標旋轉、密度訂正(Webb et al., 1980)。
原始數據每30min平均一次。為了計算整年碳收支,對由于測量系統以及天氣原因造成的數據缺失進(jìn)行了插補:小于2h的數據缺失使用線(xiàn)性插值;2h到2d的數據缺失使用日平均法;小于1周的數據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周的數據缺失,夜間采用指數方程,白天使用雙曲線(xiàn)光響應方程(Falge et al., 2001)。根據Reichstein等(2005)文獻中的方法將CO2通量拆分為GPP和Re。
原文中的主要數據圖