李新玉，耿紹波，趙淑琴，佟志彬，王 晶，張俊英

（1.河南西平縣林業(yè)局，河南 西平463900；2.北京林業(yè)大學(xué) 水土保持學(xué)院，水土保持與荒漠化防治教育部重點實驗室，北京100083；3.河北省林業(yè)局，石家莊050081；4.河南省林業(yè)科學(xué)研究院，鄭州450003；5.邢臺市林業(yè)局，河北 邢臺054000）

氣候變化和全球變暖使陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳源／碳匯問題成為當(dāng)前全球生態(tài)學(xué)研究的熱點問題之一。作為陸域生態(tài)系統(tǒng)碳吸收能力最強的碳庫，森林生態(tài)系統(tǒng)碳交換特征及其環(huán)境控制機理研究已經(jīng)成為全球氣候變化研究的焦點問題。20世紀(jì)80年代初，渦度相關(guān)法（eddy covariance）開始應(yīng)用到森林碳交換研究中［1］。目前，渦度相關(guān)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于陸地生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收與排放測定中，該方法已經(jīng)成為通量觀測網(wǎng)絡(luò)FLUXNET的標(biāo)準(zhǔn)觀測方法［2］。

目前，針對生長季碳交換特征的研究已有很多［3－4］，但在非生長季，由于植被、凋落物及土壤微生物的呼吸作用，生態(tài)系統(tǒng)碳交換通常表現(xiàn)為碳釋放，特別是冬季持續(xù)時間較長的寒帶及溫帶森林，它們在非生長季釋放出大量的CO2，很大程度上決定了該地區(qū)全年的碳源和碳匯強度［5］。但由于非生產(chǎn)季觀測期間易受雪、霜以及低溫條件的限制，相關(guān)的研究［6－7］開展得并不多，已成為生態(tài)系統(tǒng)碳通量研究的薄弱時間環(huán)節(jié)。特別是我國淮北農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，開展的研究更少。因此本文結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀缶钟^測數(shù)據(jù)，對雪、霜以及霧等因子對生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的影響進行初步研究。

1 研究區(qū)概況

實驗地點選在河南省西平縣淮北平原農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)定位研究站，該站位于河南省西平縣五溝營鎮(zhèn)五溝營農(nóng)場內(nèi)，與縣老王坡農(nóng)場相接，人工楊樹林面積共有168hm2，人工楊樹林內(nèi)混植作物為冬小麥。

該區(qū)地處北亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)，屬亞濕潤大陸性季風(fēng)氣候。氣候溫和，四季分明，雨量充沛，光照充足，無霜期長。年平均氣溫14.8℃，年平均降水量852mm，年日照時數(shù)2 157.2h，全年無霜期233d，積溫≥0℃持續(xù)時間319d，此間≥0℃的積溫為5 386.9℃，≥10℃的積溫為4 782℃。春季多西北風(fēng)，夏季多東南風(fēng)，平均風(fēng)速2.3m／s。生態(tài)站所在地土壤可分為三類：黃棕壤、砂姜黑土、潮土。其中黃棕壤占36.9%，砂姜黑土43.9%，潮土占19.2%。土壤有機質(zhì)含量多在1.39%以上，速效磷5～92mg／kg，速效鉀含量平均為99mg／kg，土壤pH值6.5～7.5。人工楊樹林林分組成單一，喬木層只有楊樹，平均樹高12.2m，平均胸徑為12cm。草本植被層中物種亦不豐富，共有12種植物，在調(diào)查地中草本植物種類較少但物種個體數(shù)較多，其植被覆蓋率可達90%以上。該區(qū)水流屬淮河流域的洪、汝水系，站點所在地為老王坡滯洪區(qū)，最大滯洪量1.76億m3，最大淹沒面積142km2。

2 研究方法

2.1 實驗觀測

渦度相關(guān)觀測系統(tǒng)（EC系統(tǒng)）安裝在鐵塔18m（1.5倍林冠高）處，觀測日期為2009年9月29日（楊樹開始落葉）至2010年3月4日（植被開始萌芽）。電力供應(yīng)采用太陽能電池板，并且使用蓄電池作為連續(xù)非間斷電源。系統(tǒng)組成是1臺CR3000數(shù)據(jù)采集器、1臺CSAT3超聲風(fēng)速儀、1臺LI7500CO2／H2O分析儀、CR3000控制測量、運算及數(shù)據(jù)存儲；CSAT3測量三維風(fēng)速和超聲虛溫；LI7500測量CO2、H2O和大氣壓力。CSAT3、LI7500以SDM方式輸出。CR3000數(shù)據(jù)采集器有4M內(nèi)存。系統(tǒng)工作時計算在線通量，并存貯通量數(shù)據(jù)和時間系列數(shù)據(jù)。

同時，塔上還安裝了微氣象觀測系統(tǒng)，包括3層大氣溫濕度傳感器（HMP45C），安裝高度為6，10.5，15m。三層風(fēng)速儀，安裝高度為6，10.5，15m。一個風(fēng)向標(biāo)，安裝高度為15m。冠層上凈輻射（CNR－1）和光合有效輻射傳感器設(shè)于18m（Li－190Sb）。觀測塔21m高度處安裝有雨量測量裝置（TE525）。土壤中安裝了3層土壤濕度傳感器（257－L），深度分別為5，20，45cm。土壤熱通量板（HFP01），設(shè)置地下5 cm處一個；地下部分觀測的數(shù)據(jù)原始采樣頻率為0.5Hz，通過數(shù)據(jù)采集器（CR 1000）采集并按30min計算平均值進行存儲。

另外，在渦度相關(guān)觀測系統(tǒng)20m附近還安裝有LI－8100開路式土壤通量測量系統(tǒng)，全天候觀測試驗地的土壤呼吸，觀測期間無洪水淹沒。

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1 渦度通量計算 CO2渦度通量通過垂直風(fēng)速 與CO2濃度c脈動值的協(xié)方差計算獲得，上橫線表示單元數(shù)據(jù)平均。在此，通量平均化時間為30min，正通量值表示CO2從森林向大氣傳輸，負值與之相反。

2.2.2 WPL修正 當(dāng)紅外氣體分析儀實測的CO2或H2O脈動量是氣體濃度而非混合比時，為消除下墊面與大氣間感熱與潛熱產(chǎn)生的密度脈動效應(yīng)，必須對渦度通量做相應(yīng)的修訂，即 WPL修訂，其修正公式為

式中：Fc－WPL——WPL 修 訂 項 ［（mg／（m2·s）］；c——CO2濃度（mg／m3）；T——虛溫（℃）；μ——干燥空氣和水汽分子質(zhì)量之比；ρa——干燥空氣密度（mg／m3）；ρv——水汽密度（mg／m3）；Ta——空氣溫度（℃）［8］。

2.2.3 二次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn) 對離線數(shù)據(jù)采用二次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)進行地形、儀器傾斜影響訂正，具體步驟為：首先以z軸為中心軸旋轉(zhuǎn)x和y軸從而使v＝0，然后在使x軸的方向與主導(dǎo)風(fēng)向一致的前提下，以y軸為中心軸旋轉(zhuǎn)新的坐標(biāo)系統(tǒng)的x軸和y軸，從而使w＝0。

2.2.4 數(shù)據(jù)剔除 為了得到準(zhǔn)確代表植被－大氣間碳交換量的數(shù)據(jù)，并減少噪音數(shù)據(jù)的干擾，并盡可能地利用原始晴好天氣的數(shù)據(jù)而減少人為干擾，在數(shù)據(jù)處理過程中運用SAS數(shù)據(jù)處理軟件，對數(shù)據(jù)進行了以下處理：（1）剔除同期有降水的通量數(shù)據(jù)；（2）找到偏離物理正常閾值范圍的單數(shù)據(jù)點，并用連續(xù)平均值取代；（3）剔除高于6倍標(biāo)準(zhǔn)差（6σ）的30min均值數(shù)據(jù)；（4）剔除穩(wěn)態(tài)測試中非常穩(wěn)定和非常不穩(wěn)定的數(shù)據(jù)。（5）剔除數(shù)據(jù)有效樣本數(shù)少于15 000的數(shù)據(jù)。

2.2.5 數(shù)據(jù)插補 利用渦度相關(guān)法評價生態(tài)系統(tǒng)碳收支狀況需要獲得連續(xù)的通量觀測數(shù)據(jù)，但在長期通量觀測過程中往往存在數(shù)據(jù)的缺損。同時數(shù)據(jù)剔除過程中也會剔除部分?jǐn)?shù)據(jù)，因此需要對數(shù)據(jù)進行插補。在此，運用SAS數(shù)據(jù)處理軟件只對于短時間（＜2h）的數(shù)據(jù)采用線性內(nèi)插法填補，對于長期缺失數(shù)據(jù)，本論文剔除后不予插補。

3 結(jié)果與分析

3.1 CO2通量變化特征

3.1.1 生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化及季節(jié)變化特征

從圖1中可以看出，非生長季農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)CO2通量具有明顯的季節(jié)變化和日變化趨勢，早春變化最大，秋末次之，冬季較小，其通量變化范圍為－0.42～0.27mg／（m2·s）。農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)在整個非生長季白天仍表現(xiàn)為吸收CO2，這主要是由生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)冬小麥光合作用所致。

在秋末和冬季，生態(tài)系統(tǒng)CO2通量在00：00－10：00表現(xiàn)為碳源，通量值較穩(wěn)定，大多為0～0.1 mg／（m2·s），在上午10：00左右，生態(tài)系統(tǒng)與大氣CO2交換達到平衡，繼而生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樘嘉?。?0：00－5：30左右為負通量，整個生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為碳吸收，峰值出現(xiàn)在13：00－14：00，期間CO2通量較為穩(wěn)定，變化不大。到5：30左右，生態(tài)系統(tǒng)與大氣CO2交換再次達到平衡，從5：30至次日10：00，生態(tài)系統(tǒng)又表現(xiàn)為碳釋放，通量值亦較穩(wěn)定，大多為0～0.1mg／（m2·s）。在早春，冬小麥開始返青，楊樹開始吐葉，生態(tài)系統(tǒng)在白天開始表現(xiàn)為強的碳吸收，CO2通量為－0.2～－0.4mg／（m2·s），是秋末和冬季的數(shù)倍，碳吸收時間為8：30－18：30，比秋末和冬季延長2.5h，從18：30至次日8：30生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為碳釋放，碳通量波動較大，尤其在18：30－24：00時段，表現(xiàn)為碳通量比秋末和冬季的要高，說明該時段初春生態(tài)系統(tǒng)的呼吸比較活躍。

圖1 農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)CO2通量不同月份日變化過程

圖2顯示的是農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)在非生長季選取晴好天氣所得出的逐天CO2通量變化，從圖2可以看出，非生長季的秋末和冬季，生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間的CO2交換較為穩(wěn)定，其通量值基本為－5～5g／（m2·d），期間大量負值的出現(xiàn)與農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)中的冬小麥密切相關(guān)，說明冬小麥在其非生長季亦能進行微弱的光合作用。初春，生態(tài)系統(tǒng)的CO2交換由穩(wěn)定轉(zhuǎn)為活躍，通量值變化幅度較大，在0～－26 g／（m2·d）上下浮動，生態(tài)系統(tǒng)開始轉(zhuǎn)變?yōu)槊黠@的碳吸收過程，由此可以得出整個非生長季生態(tài)系統(tǒng)碳通量為－57.74g／（m2·d），表現(xiàn)為微弱的碳匯。

圖2 農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)CO2通量非生長季變化過程

3.1.2 土壤呼吸速率變化特征 在觀測生態(tài)系統(tǒng)通量的同時，還對該生態(tài)系統(tǒng)的土壤呼吸速率做了研究，由圖3可以看出，非生長季土壤呼吸可以明顯分為三個層次，10月和3月算第一層，11月算第二層，12月、1月、2月算第三層。10月和3月的土壤呼吸尚屬活躍階段，土壤呼吸速率為0.08～0.1mg／（m2·s），峰值明顯，出現(xiàn)在12：00和13：30，10月峰值可達0.12mg／（m2·s）；11月土壤呼吸速率明顯下降，大多為0.06～0.08mg／（m2·s），峰值明顯，出現(xiàn)在中午12：00；12月、1月、2月土壤呼吸微弱，其速率為0.02～0.06mg／（m2·s），且峰值不明顯，出現(xiàn)在14：00－15：00。土壤呼吸主要包括植物根系呼吸和土壤微生物呼吸［9］，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是在10月和3月，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)植物生理功能正常，其根系進行呼吸作用從而產(chǎn)生CO2，加上土壤微生物的呼吸作用，使得此時土壤呼吸表現(xiàn)活躍，11月，楊樹葉已落盡，林地內(nèi)草本植物除冬小麥外都已枯萎，而冬小麥的生理活動也受到了限制，植物根系呼吸作用也變得微弱，而此時的溫度尚未完全限制微生物的活動，使得土壤呼吸較為活躍，再到12月、1月、2月，溫度的下降使土壤表層微生物的生理活動也受到了限制，只有冬小麥和土壤深處的微生物進行微弱的呼吸作用，導(dǎo)致土壤呼吸表現(xiàn)不活躍。

圖3 農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸速率不同月份日變化過程

3.1.3 植被層CO2通量變化特征 本文中植被層碳通量的計算采用晴好天氣白天生態(tài)系統(tǒng)通量減去對應(yīng)的土壤呼吸通量。植被層碳通量不同月份日變化過程如圖4所示。很多研究已表明，生態(tài)系統(tǒng)夜間碳通量存在低估問題，即晚上由渦度相關(guān)系統(tǒng)所觀測的整個生態(tài)系統(tǒng)與大氣界面之間的碳通量，比之生態(tài)系統(tǒng)呼吸作用所產(chǎn)生的 CO2通量要?。?0－12］，所以，對于植被層部分，只選取晴好天氣的白天部分做研究?？梢钥闯觯麄€非生長季地表以上的植物部分白天光合作用要大于其呼吸作用，表現(xiàn)為碳吸收。初春3月的碳通量比其他月份都要突出，這與這一時期楊樹的發(fā)芽、展葉，冬小麥的返青和林內(nèi)雜草的生長密切相關(guān)，該月峰值出現(xiàn)在12：30左右，較之其他月份峰值（14：00左右）有所提前。白天地上植物部分對于整個生態(tài)系統(tǒng)碳通量的貢獻要高于土壤呼吸，成為生態(tài)系統(tǒng)白天碳通量的主要影響部分。

圖4 農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)植物部分白天CO2通量不同月份日變化過程

3.2 生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的環(huán)境影響機制

影響生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的主要環(huán)境因素有光合有效輻射［2，13］、溫度［10，14］和濕度［15－17］等。影響土壤呼吸速率的主要環(huán)境因子為土壤溫度和土壤濕度［7，18］，而本實驗時間為生態(tài)系統(tǒng)的非生長季，光合有效輻射對生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)主要通過影響溫度和水分來實現(xiàn)，因此本論文不分析光合有效輻射的影響，只分析溫度和濕度對生態(tài)系統(tǒng)碳通量的影響。

3.2.1 土壤溫度對生態(tài)系統(tǒng)CO2通量和土壤呼吸的影響 在數(shù)據(jù)的前期處理中，發(fā)現(xiàn)5cm土壤呼吸速率和生態(tài)系統(tǒng)CO2通量與土壤溫度的擬合關(guān)系最好，因此本論文將重點分析5cm土壤溫度對生態(tài)系統(tǒng)CO2通量和土壤呼吸的影響。

（1）日內(nèi)尺度溫度的影響。選取每個月中旬左右的晴好天氣的數(shù)據(jù)，取其各時刻的平均值，對5cm土壤溫度和土壤呼吸速率進行回歸方程擬合，擬合過程選擇擬合關(guān)系最好的方程建立回歸模型。

表1 不同月份日內(nèi)尺度5cm土壤溫度與土壤呼吸速率和生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的擬合關(guān)系

從表1可以看出，不同月份，所建立的擬合模型不盡相同，整個非生長季擬合關(guān)系較好的一般為二次方程。5cm土壤呼吸速率與土壤溫度在日內(nèi)尺度上具有很好的相關(guān)性，尤其是10月和3月，相關(guān)系數(shù)高達0.9以上，呈極顯著相關(guān)，這說明5cm土壤溫度是決定土壤呼吸強度的一個重要因素，而5cm土壤溫度與生態(tài)系統(tǒng)CO2通量之間相關(guān)性并不明顯，比較5 cm土壤溫度與土壤呼吸速率和生態(tài)系統(tǒng)碳通量的相關(guān)性可以看出，5cm土壤溫度與土壤呼吸速率多呈正相關(guān)，而與生態(tài)系統(tǒng)CO2通量全部呈負相關(guān)關(guān)系，這說明溫度升高，促進土壤碳釋放的同時，也促進了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)冬小麥群落的碳吸收，這是生態(tài)系統(tǒng)CO2通量與5cm土壤溫度相關(guān)性差的一個原因，另外，晚上CO2通量的低估問題和大氣湍流運動具有的隨機性使生態(tài)系統(tǒng)CO2通量和5cm土壤溫度的相關(guān)性較差。

（2）日際尺度土壤溫度的影響。從整個生長季的相關(guān)關(guān)系來看，土壤呼吸速率與5cm土壤溫度存在良好的相關(guān)性，而生態(tài)系統(tǒng)CO2通量與5cm土壤溫度的相關(guān)性很差。這是因為渦度相關(guān)系統(tǒng)測定的是整個生態(tài)系統(tǒng)表面與大氣界面之間的CO2交換，生態(tài)系統(tǒng)吸收或釋放CO2，并不能直接傳到生態(tài)系統(tǒng)與大氣界面上，以釋放CO2為例，在理想狀態(tài)下生態(tài)系統(tǒng)呼吸產(chǎn)生的CO2經(jīng)大氣的湍流和濃度擴散作用會逐漸上升至渦度相關(guān)系統(tǒng)采樣界面，但是，現(xiàn)實中的大氣運動是復(fù)雜的，例如，晚上過于穩(wěn)定的大氣狀況或者大氣的平流運動都會影響CO2的正常傳送，致使渦度相關(guān)系統(tǒng)測定的CO2通量與實際不符，而長期的大氣運動更是存在各種不確定性因素，從而表現(xiàn)為與環(huán)境因子的相關(guān)性較差（圖5）。

圖5 農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)非生長季土壤呼吸速率、CO2通量與5cm土壤溫度的擬合關(guān)系

表2 不同月份日內(nèi)尺度5cm土壤含水量與土壤呼吸速率和生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的擬合關(guān)系

3.2.2 土壤含水量對生態(tài)系統(tǒng)CO2通量和土壤呼吸的影響

（1）日內(nèi)影響規(guī)律。選取每個月中旬左右的晴好天氣的數(shù)據(jù)，取其各時刻的平均值，對5cm土壤含水量和土壤呼吸速率進行回歸方程擬合，詳見表2。

與相同深度土壤溫度對土壤呼吸速率的影響相比，5cm處土壤含水量對土壤呼吸速率的影響較小，表現(xiàn)為兩者的相關(guān)性不高，僅3月兩者呈現(xiàn)出極顯著相關(guān)，這說明土壤溫度比土壤含水量對土壤呼吸的影響更為顯著。而土壤含水量對生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的影響較之土壤溫度的影響整體相差不大，土壤含水量對土壤呼吸速率影響亦不顯著。從相關(guān)性來看，土壤呼吸與土壤含水量大多呈正相關(guān)，而生態(tài)系統(tǒng)的CO2通量與土壤含水量大多呈負相關(guān)關(guān)系，這與前面所分析的土壤溫度對兩者的影響機理相似。

（2）日際影響規(guī)律。從整個非生長季來看，土壤呼吸速率和生態(tài)系統(tǒng)CO2通量與土壤含水量的相關(guān)性不大。這是因為該地位于泄洪區(qū)，地下水位低，觀測期間降水較多，土壤水分充足，不存在水分脅迫，能滿植物和土壤微生物的生理需求，因此，兩者受土壤含水量的影響小，詳見圖6。

3.2.3 特殊天氣對碳通量的影響

（1）雨天前后的比較。從圖7可以看出，降雨前后生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化規(guī)律變化不大，從CO2通量收支的日總值來看，三個月份的CO2通量分別由降雨前的1.38，0.03，1.20g／（m2·d），變?yōu)榻涤旰蟮?.31，－0.55，－4.94g／（m2·d），可見降雨有利于碳吸收，這可能有兩方面的原因：一是因為降雨過程中，雨水堵塞了土壤孔隙，使得土壤微生物的呼吸作用受到了限制，從而減少了CO2的釋放；另外，雨過天晴，空氣通透性增加，光照相對增強，加強了冬小麥的光合作用，增加了CO2的吸收。

圖6 農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)非生長季土壤呼吸速率、CO2通量和5cm土壤含水量的擬合關(guān)系圖

圖7 不同月份雨天對農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化的影響

（2）霧天對碳通量的影響。從圖8可以看出，霧天后CO2日變化存在一段CO2釋放高峰，12月份出現(xiàn)在0：00－10：00，而1月份出現(xiàn)在12：00－20：00，從數(shù)值來看，12月和1月的CO2通量分別由－1.63，3.57g／（m2·d）變?yōu)殪F天后的1.58，5.04g／（m2·d），可以看出，霧天后碳釋放有增加的趨勢。這是因為霧天大氣狀況穩(wěn)定，湍流不發(fā)育，生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的CO2僅靠擴散作用分散到更高的大氣中，霧天后，大氣活動恢復(fù)正常，湍流發(fā)育活躍，儲存在林內(nèi)的CO2很快通過渦度相關(guān)系統(tǒng)界面，這就會出現(xiàn)一段時間內(nèi)CO2突增現(xiàn)象，導(dǎo)致霧天后CO2日總釋放量要高于霧天前。這與Grace［19］在雨季和旱季對亞馬遜盆地中部一塊最大的熱帶雨林進行的通量觀測所發(fā)現(xiàn)的“清晨CO2通量突增現(xiàn)象”產(chǎn)生的原因類似。

圖8 不同月份霧天對農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化的影響

（3）雪天前后的比較。雪天前后CO2通量日變化規(guī)律差別不大，但是雪天后的CO2日總釋放量增多，雪前CO2通量為0.38g／（m2·d），雪后為1.12 g／（m2·d），這可能是因為積雪對CO2有一定的富集作用［6］，雪天后，天氣放晴，積雪融化，富集的CO2釋放出來，表現(xiàn)為雪后比雪前碳釋放量增多（圖9）。

（4）復(fù)雜混合性天氣對CO2通量的影響。另外選擇了雨、雪、霧、淞天氣的時日，分析復(fù)雜混合性天氣對CO2通量的影響。從圖10可以看出，復(fù)雜混合性天氣對生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化規(guī)律影響不大，從數(shù)值上來看，復(fù)雜混合性天氣狀況下，11月和12月日CO2總通量值分別由1.84，－0.59g／（m2·d）變?yōu)椋?.99，－0.93g／（m2·d）。雖然該天氣中有雪和霧，但是經(jīng)歷該天氣后，生態(tài)系統(tǒng)CO2通量較之前有增加的趨勢，這是因為混合天氣中還有降雨，降雨破壞了積雪對CO2的富集作用，同時還能消去霧氣，提高了大氣的湍流運動，使得因積雪和霧氣富集到土壤和林內(nèi)的CO2很快擴散出去，而該種復(fù)雜混合型降水天氣過后，天氣一般比降水前要晴朗，太陽輻射相對要增強，使得農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)的光合作用增加，因此生態(tài)系統(tǒng)CO2通量在經(jīng)歷雨雪天氣后有增加的趨勢。

圖9 雪天對農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化的影響

圖10 不同月份復(fù)雜混合型天氣對農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化的影響

4 結(jié)論

（1）在非生長季，農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的CO2通量具有明顯的日變化和季節(jié)變化特征，在日變化上，生態(tài)系統(tǒng)CO2通量在中午2：00左右達到高峰，白天呈現(xiàn)出負值，表現(xiàn)為碳吸收；而在月變化上，秋末和初春呈現(xiàn)出明顯的碳吸收。

（2）在非生長季，農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)CO2通量受土壤溫度、土壤含水量等環(huán)境影子的影響較小，而土壤呼吸通量受環(huán)境因子的影響較大。土壤5cm溫度對土壤碳通量的日變化影響顯著，尤其是10月和3月，可達到極顯著水平；而就整個非生長季來看，土壤碳通量與土壤溫度的相關(guān)關(guān)系較為顯著。相比較而言，農(nóng)林復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)CO2通量受土壤溫度的影響較小，兩者的相關(guān)性較低，此外，在整個非生長季兩者的相關(guān)性都較差。

（3）與5cm土壤溫度相比，5cm土壤含水量對土壤呼吸和整個生態(tài)系統(tǒng)碳通量的影響均較小。表現(xiàn)為不論是日變化和整個生長季上，兩者的相關(guān)性均較差。

（4）通過分析和研究降水對生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的影響發(fā)現(xiàn)，碳通量觀測期間的降雨和復(fù)雜的降水過程（如雨夾雪等）對生態(tài)系統(tǒng)CO2通量具有一定的影響。表現(xiàn)為降雨和雨雪過后，生態(tài)系統(tǒng)的碳吸收有增加趨勢，而降雪和霧天過后生態(tài)系統(tǒng)碳釋放能力有增加趨勢。

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