不同冠层结构对草地早熟禾（Poa pratensis）蒸散量及二氧化碳交换的影响

论文摘要

随着人类活动对自然环境的影响日益加剧,城市用水短缺及二氧化碳排放增加问题逐渐受到人们的关注。城市绿地草坪作为城市化进程中不可或缺的一部分,研究其水碳交换及蒸散耗水具有重要的现实意义,本实验旨在探究不同冠层结构下的城市草坪碳交换及蒸散特征,以帮助人们更深入地认识城市水碳循环,并指导城市绿地的水碳管理,合理高效利用水资源、增加城市绿地固碳效益。本研究利用微型蒸渗仪法（MLS）、Li6400光合测定系统及自制叶室测定不同冠层修剪高度及盖度下,北京地区2010年6月至11月草地早熟禾草坪群落的蒸散量及二氧化碳交换速率、暗呼吸速率、总光合速率,结合群落冠层结构参数观测数据,分析冠层结构、蒸散量、二氧化碳交换的季节动态变化及其相互关系。结果表明：1、在充分供水条件下,冠层修剪对于草地早熟禾草坪的冠层特征、蒸散量及二氧化碳交换具有显著影响,而草坪盖度对蒸散量的影响不显著（P>0.05）；草坪冠层结构、蒸散量和二氧化碳交换均随季节表现出显著性波动（P<0.01）。2、草坪蒸散量随修剪高度的增高而增大,两者之间具有极显著的线性相关性（P<0.01）,修剪高度和蒸散量间的关系用线性方程表示ET=103.15H+285.68（R2=0.9361）；试验期间草地早熟禾坪草系数的浮动范围在0.81至2.13之间,不同修剪高度处理间差异显著（P<0.05）,而不同盖度下差异不明显（P>0.05）。3、草坪蒸散量与其冠层结构参数间存在一定相关性,除冠层生长量和枯落物量外,相关性均达到极显著水平（P<0.01）。按Person（?）目关系数的高低,其影响的大小顺序为：叶面积指数（R=0.783）>比叶面积（R=0.779）>地上物质总量（R=0.667）>地上生物量（R=0.65）,其中LAI最能表征冠层对于蒸散的影响,两者间的关系可用线性方程表示：ET=1.7721 X0.7707（R2=0.7867,P<0.01）4、采用经验模型：ET=a·LAI+b,在北京地区草地早熟禾草坪各个月蒸散量与叶面积指数之间建立模型,确定了不同时间段的a、b值。通过对蒸散量实测值和预测值进行比较,表明蒸散量估算模型的精度良好,运用叶面积指数估测草坪蒸散量的方法切实可行。5、充分供水条件下,群落二氧化碳净交换与地上物质总量、枯落物量、冠层生长高度、冠层生长量、叶面积指数及地上生物量均显著相关（P<0.05）,而与比叶面积相关性不显著。其中地上物质总量与冠层生长高度最能够表征冠层结构变化对群落二氧化碳净交换的影响,地上物质总量与群落二氧化碳净交换之间的关系可用方程：NEE=0.0128X+0.0455（R2=0.7651,P<0.01）表示；地上生物量和暗呼吸之间存在显著的幂函数关系：Y=0.2569X0·5084（R2=0.799,P<0.01）6、气象因子中,平均气温（T）、风速（u2）与蒸散量的关系达到极显著正相关水平（P<0.01）,相对空气湿度（RH）与蒸散量的关系呈极显著负相关（P<0.01）平均太阳辐射（Rn）与蒸散量显著相关（P<0.05）,而降水量对蒸散量影响不显著。蒸散量与环境因子的综合关系式为：ET=-0.342T+0.085Rn-0.994RH+5.954u2-69.267（R2=0.772,P<0.00）。各气象因子中,平均气温与二氧化碳交换参数之间的关系最为密切,除冠层呼吸速率外,与其他参数相关性均达到极显著水平;其次是太阳辐射和风速。二氧化碳交换参数与蒸散量间存在相关性,除冠层呼吸速率外,其余各参数与蒸散量之间均呈现极显著的线性相关（P<0.01）,其中,蒸散量与暗呼吸呈负相关,与二氧化碳净交换、群落总光合、群落净光合呈正相关。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 草坪蒸散研究概述
• 1.2.2 冠层结构特征对蒸散的影响
• 1.2.2.1 叶面积指数对蒸散量的影响
• 1.2.2.2 冠层生长速度对蒸散的影响
• 1.2.2.3 冠层密度对蒸散的影响
• 1.2.2.4 叶倾角对蒸散的影响
• 1.2.2.5 枯落物层对蒸散的影响
• 1.2.3 草坪碳交换研究进展
• 1.2.3.1 碳循环研究进展
• 1.2.3.2 城市化以及养护管理措施对城市植被碳循环的影响
• 1.3 问题与展望
• 1.4 研究内容
• 1.4.1 草地早熟禾草坪冠层结构对蒸散量的影响
• 1.4.2 草地早熟禾草坪冠层结构对二氧化碳交换的影响
• 1.4.3 草地早熟禾草坪蒸散量、二氧化碳交换与环境因素的相互关系
• 1.5 技术路线
• 2 试验设计与方法
• 2.1 试验地及供试草种概况
• 2.2 田间试验设计
• 2.3 测定指标及方法
• 2.3.1 草坪蒸散量测定
• 2.3.2 草坪二氧化碳交换参数测定
• 2.3.3 冠层结构指针的选择和测定
• 2.3.4 气象因子采集
• 2.4 资料统计方法
• 3 草地早熟禾草坪冠层结构差异及动态变化
• 3.1 不同冠层修剪高度下草地早熟禾草坪冠层结构的差异
• 3.2 不同修剪高度下草地早熟禾冠层结构动态变化
• 3.2.1 不同修剪高度下草地早熟禾草坪地上部分季节动态变化
• 3.2.2 不同修剪高度下草地早熟禾草坪LAI及SLAI动态变化
• 3.2.3 不同修剪高度下草地早熟禾草坪群落生长动态
• 3.3 关于不同修剪高度下草地早熟禾草坪冠层结构差异的讨论
• 3.4 小结
• 4 草地早熟禾草坪冠层结构对蒸散量的影响
• 4.1 不同冠层高度及盖度下草地早熟禾草坪累计蒸散量的差异
• 4.2 不同冠层高度及盖度条件下草地早熟禾草坪蒸散量动态变化
• 4.2.1 不同冠层高度下草地早熟禾草坪蒸散量月动态变化
• 4.2.2 不同冠层高度下草地早熟禾草坪蒸散量日动态变化
• 4.2.3 不同冠层盖度下草地早熟禾草坪蒸散量月动态变化
• 4.2.4 不同冠层盖度下草地早熟禾草坪蒸散量日动态变化
• 4.3 冠层结构对草坪蒸散量的影响
• 4.3.1 草地早熟禾草坪冠层结构参数与蒸散动态变化
• 4.3.2 草地早熟禾草坪冠层结构参数与蒸散量的相关性
• 4.3.3 草地早熟禾草坪蒸散量的冠层估测函数
• 4.4 不同冠层高度及盖度下作物系数Kc值
• 4.4.1 参考作物潜在蒸散量和坪草系数的计算
• 4.4.2 不同冠层高度及盖度下草地早熟禾的坪草系数
• 4.5 关于草地早熟禾草坪冠层结构对蒸散量影响的讨论
• 4.6 小结
• 5 草地早熟禾草坪冠层结构对二氧化碳交换的影响
• 5.1 不同冠层高度对草地早熟禾草坪二氧化碳交换的影响
• 5.1.1 不同冠层高度下草地早熟禾草坪二氧化碳交换差异
• 5.1.2 不同冠层高度下草坪群落二氧化碳交换季节波动
• 5.1.3 冠层高度对草坪群落二氧化碳交换的影响
• 5.2 冠层结构对草地早熟禾草坪群落二氧化碳交换特征的影响
• 5.2.1 冠层结构参数与草地早熟禾草坪群落二氧化碳交换的关系
• 5.2.2 冠层高度对草地早熟禾草坪群落碳交换能力的影响
• 5.3 草地早熟禾草坪冠层结构对二氧化碳交换影响的讨论
• 5.4 小结
• 6 草地早熟禾草坪蒸散量、二氧化碳交换及的气象因子的关系
• 6.1 草地早熟禾草坪蒸散量与气象因子间的关系
• 6.1.1 各气象因子与草地早熟禾草坪蒸散量的关系
• 6.1.2 蒸散与气象因子关系的拟合曲线
• 6.2 草地早熟禾草坪二氧化碳交换与气象因子间的关系
• 6.3 草地早熟禾草坪二氧化碳交换与蒸散量间的关系
• 6.4 草地早熟禾草坪二氧化碳交换、蒸散量与气象因子间关系的讨论
• 6.5 小结
• 7 结论与讨论
• 7.1 主要结论
• 7.2 问题讨论
• 参考文献
• 中英文名词术语对照表
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢