陳 晨, 賈 暢, 王晶苑, 唐亞坤,4, 陳云明,4

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 水土保持研究所, 陜西 楊凌 712100; 2.西北農(nóng)林科技大學(xué) 林學(xué)院,陜西 楊凌 712100; 3.中國(guó)科學(xué)院 地理科學(xué)與資源研究所 生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)與模擬院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100101; 4.西北農(nóng)林科技大學(xué) 黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 陜西 楊凌 712100)

全球變暖背景下，極端氣候事件發(fā)生頻率快速增加[1]，通過(guò)多個(gè)大氣循環(huán)模型預(yù)測(cè),極端降水事件發(fā)生頻率也將增加[2]，目前已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)之一。而由于陸地生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)能力有限并且敏感性較強(qiáng),極端氣候事件能夠?qū)ζ湓斐筛鼮閲?yán)重的破壞。碳循環(huán)過(guò)程作為驅(qū)動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)變化的關(guān)鍵因子，與生態(tài)系統(tǒng)水循環(huán)、養(yǎng)分循環(huán)和生物多樣性有著密切的耦合關(guān)系[3]。因此，碳循環(huán)過(guò)程的變化能夠綜合體現(xiàn)出陸地生態(tài)系統(tǒng)對(duì)極端氣候事件的響應(yīng)過(guò)程。我國(guó)人工林面積居世界首位，其碳循環(huán)過(guò)程變化將嚴(yán)重影響全國(guó)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)，而南方人工林占全國(guó)人工林面積的54.3%，因此準(zhǔn)確分析人工林生態(tài)系統(tǒng)碳通量對(duì)極端降水事件的響應(yīng)過(guò)程，有助于完善生態(tài)系統(tǒng)對(duì)極端氣候的響應(yīng)機(jī)制，為評(píng)估人工林適應(yīng)氣候變化的能力提供重要科學(xué)依據(jù)。極端降水事件主要表現(xiàn)出降水(precipitation，P)增多，氣溫(air temperature， TA)降低，伴隨著凈輻射(net radiation， RN)，土壤含水量(soil water content， SWC)等環(huán)境因子的變化。凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力(net ecosystem production, NEP)是在生態(tài)系統(tǒng)總初級(jí)生產(chǎn)力(gross ecosystem production, GEP)的基礎(chǔ)上減去生態(tài)系統(tǒng)呼吸(ecosystem respiration, RE)消耗，成為評(píng)價(jià)生態(tài)系統(tǒng)碳吸收能力的關(guān)鍵指標(biāo)[4]。GEP與RE對(duì)環(huán)境因子變化的響應(yīng)程度與方式可能會(huì)有所不同，但兩者都受溫度與降水的影響，尤其在生長(zhǎng)季初期更為敏感，初期降水與溫度變化能夠影響植物旺盛生長(zhǎng)季的碳通量[5]。已有研究[6]表明，在溫帶與寒帶地區(qū)，春季氣溫是影響加拿大道格拉斯冰原碳平衡年際變化的重要因素。另外降水通過(guò)影響土壤含水量進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)碳通量，影響程度受植物生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)水分需求的調(diào)控。凈生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力在不同生長(zhǎng)時(shí)期對(duì)降水與溫度變化的響應(yīng)存在差異[7]，土壤含水量不足能夠限制植物的光合作用與呼吸作用。目前分析極端氣候影響的研究多集中于單個(gè)因素，如生長(zhǎng)季初期低溫，降水的滯后效應(yīng)，以及生長(zhǎng)旺盛時(shí)期水分匱乏[8]的影響，但實(shí)際植物與大氣之間碳交換過(guò)程受輻射、溫度、水分等多種因子的共同控制，不同生長(zhǎng)時(shí)期可能存在多個(gè)因素的作用相互抵消，而且目前有關(guān)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)對(duì)極端降水響應(yīng)方面的研究主要集中于草地生態(tài)系統(tǒng)，主要通過(guò)增水控制試驗(yàn)途徑進(jìn)行，集中于森林生態(tài)系統(tǒng)的研究較少。因此人工針葉林不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期碳通量對(duì)極端降水事件的響應(yīng)差異，對(duì)完善極端天氣下人工林生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)與適應(yīng)機(jī)制有重要意義。

江西省吉安市千煙洲人工針葉林占該區(qū)亞熱帶森林總面積的41%，易受極端降水事件影響，在2010年4，6月份發(fā)生兩次較為明顯的極端降水事件，其降水量是2008年同時(shí)期的4.01與1.76倍[9]，為研究該地碳通量如何響應(yīng)極端降水事件提供了基礎(chǔ)條件。由于2009年是中度厄爾尼諾年，因此本研究主要以4，6月份兩次極端降水事件與2008年同一時(shí)間對(duì)比，分析千煙洲人工針葉林生長(zhǎng)初期與生長(zhǎng)旺盛時(shí)期碳通量對(duì)極端降水事件的響應(yīng)。主要研究目標(biāo)為分析不同生長(zhǎng)時(shí)期碳通量對(duì)極端降水事件的響應(yīng)差異，探討不同時(shí)期控制碳通量的主要環(huán)境因素，旨在闡明人工針葉林生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程對(duì)極端降水事件的響應(yīng)與適應(yīng)機(jī)制，為準(zhǔn)確評(píng)估氣候變化背景下人工針葉林凈生產(chǎn)力提供充足的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究站點(diǎn)位于江西省吉安市千煙洲生態(tài)試驗(yàn)站(26°44′29″N，115°03′29″E，海拔102 m)，屬于典型紅壤丘陵區(qū)，常年受亞熱帶季風(fēng)氣候影響，冬季主要風(fēng)向?yàn)槲鞅逼?，夏季東南偏南。人工林林齡為30 a左右，主要樹(shù)種為馬尾松(Pinusmassoniana)，杉木(Cunninghamialanceolata)和濕地松(Pinuselliottii)，冠層高度為12 m；林下植被灌木有黃端木(Adinandramillettii)、米飯花(Vacciniumsprengelii)等；草本有狗脊蕨(Woodwardiajaponica)、芒萁(Dicranopterisdichotoma)，暗鱗鱗毛蕨(Dryopterisatrata)等，植被覆蓋率在90%以上。成土母質(zhì)多為紅色砂巖、砂礫巖或泥巖，土壤機(jī)械組成為2.0～0.05 mm(17%)，0.05～0.002(68%)與0.002(15%)[10]。根據(jù)1989—2010年千煙州的氣象觀測(cè)，年平均氣溫為18.0 ℃，年平均降水量為1 509.0 mm，而3—10月份的溫度與降水量為23.9 ℃和1 050 mm。本研究使用2008與2010年的通量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，2010年4月與6月分別發(fā)生極端降水事件，以2008年相同時(shí)間作為對(duì)照。

1.2 通量和氣象觀測(cè)的儀器設(shè)備

本研究所使用的觀測(cè)數(shù)據(jù)取自位于試驗(yàn)站西南部上松塘的微氣象觀測(cè)塔上的開(kāi)路式渦度相關(guān)系統(tǒng)(OPEC)，系統(tǒng)安裝在大約3倍冠層高度(39.6 m)處，主要由開(kāi)路紅外CO2/H2O氣體分析儀(型號(hào)Li-7500, licorInc Lincoln, Nebraska)、三維超聲風(fēng)速儀(型號(hào)CSAT3, Campbell Scientific Inc., Logan Utah)和數(shù)據(jù)采集器(型號(hào)CR5000, Campbell Scientific Inc)構(gòu)成。原始數(shù)據(jù)頻率為10 Hz，數(shù)據(jù)采集器(型號(hào)CR5000, Campbell Scientific Inc., Logan Utah)在采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的同時(shí)計(jì)算通量數(shù)據(jù)30 min 的平均值并進(jìn)行存儲(chǔ)。

空氣溫度與相對(duì)濕度傳感器(型號(hào)HMP45C, Campbell)安裝在高度為23.6 m的防輻射罩內(nèi)。使用TDR探針(型號(hào)CS615-L, KIPP&Zonen)測(cè)量5 cm深度的土壤含水量。使用量子傳感器(型號(hào)Li190SB, Licor Inc.)觀測(cè)凈輻射量，降雨量用雨量計(jì)(型號(hào)52203, RM Young Inc., USA)監(jiān)測(cè)。使用3個(gè)CR10X數(shù)據(jù)采集器采集1 Hz的上述環(huán)境變量數(shù)據(jù)，記錄并存儲(chǔ)30 min的平均數(shù)據(jù)。由于系統(tǒng)故障導(dǎo)致常規(guī)氣象數(shù)據(jù)缺失的部分則采用滑動(dòng)平均法插補(bǔ)，詳細(xì)站點(diǎn)及數(shù)據(jù)材料描述見(jiàn)宋霞[11]的研究。

該觀測(cè)系統(tǒng)從2002年8月開(kāi)始正式運(yùn)行，至今運(yùn)行良好，本研究選取2008—2010年4，6月份CO2通量及小氣候數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.3 通量數(shù)據(jù)處理

本研究使用千煙洲通量觀測(cè)系統(tǒng)獲取的2008—2010年3 a的30 min碳水通量數(shù)據(jù)。儀器、下墊面等因素變化會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的缺失和異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。因此為獲得連續(xù)且有效的半小時(shí)數(shù)據(jù)，需對(duì)原始半小時(shí)通量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。具體處理步驟為： ①坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)(去除地形坡度的影響)； ②WPL校正(去除水熱傳輸引起的CO2通量變化)； ③儲(chǔ)存項(xiàng)計(jì)算； ④數(shù)據(jù)篩選，從數(shù)據(jù)集中刪除由于降雨，水凝結(jié)或者系統(tǒng)故障引起的異常數(shù)據(jù)。為避免在夜間穩(wěn)定條件下可能低估通量，剔除夜間摩擦風(fēng)速低于臨界摩擦風(fēng)速(u*， 0.2 m/s)時(shí)的通量觀測(cè)數(shù)據(jù)； ⑤數(shù)據(jù)插補(bǔ)，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失部分使用線性內(nèi)插法插補(bǔ)[12]。

1.4 遙感植被指數(shù)

本研究使用增強(qiáng)型植被指數(shù)(EVI)描述植被生長(zhǎng)和植被活動(dòng)特征，該指數(shù)綜合大氣阻抗植被指數(shù)和土壤修正植被指數(shù)的優(yōu)勢(shì)，減小土壤背景的變化以及大氣的干擾，作為植被狀況對(duì)極端氣候事件的響應(yīng)指標(biāo)被廣泛使用。本研究使用Oklahoma大學(xué)Earth Observation and Modeling研究組提供的8 d尺度500 m分辨率的MODIS光譜數(shù)據(jù)計(jì)算EVI(http:∥www.eomf.ou.edu/visualization/manual/)。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

2010年4，6月降水量為513.6和419.4 mm，分別是參考年份4，6月平均降水量的3.99和1.76倍，因此將2010年4，6月視為極端降水事件的代表月份。由于2019—2010年期間，厄爾尼諾現(xiàn)象向拉尼娜現(xiàn)象轉(zhuǎn)變，且在2009年7月份之前降水均小于月平均降水量，因此本研究選擇正常年份2008年對(duì)應(yīng)月份數(shù)據(jù)作為參考。首先使用SPSS 12.0進(jìn)行數(shù)據(jù)的正態(tài)分布與齊次性檢驗(yàn)，與參考年4，6月份日尺度氣象與通量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析以及差異顯著性檢驗(yàn)，使用Origin 9.2繪圖。

1.6 通徑分析

通徑分析能夠分析環(huán)境和生物因素對(duì)NEP的控制機(jī)制，其以多元回歸為基礎(chǔ)，不僅能夠建立自變量與因變量之間的控制路徑，還能區(qū)分出自變量對(duì)因變量的直接和間接控制作用[13]。直接通徑系數(shù)表示為環(huán)境因子對(duì)碳通量的直接影響程度，而間接通徑系數(shù)為某一環(huán)境因子影響另一環(huán)境因子進(jìn)而影響碳通量?？偼◤较禂?shù)是直接通徑系數(shù)和間接通徑系數(shù)的加和值。本研究通徑分析中使用的初始變量包括RN，TA，SWC與EVI。為了確保通徑分析的可靠性，首先采用逐步多元回歸分析來(lái)選擇進(jìn)入最終方程的自變量(p<0.05)。然后使用Amos(2003，ver.5.0; SPSSS Inc.)對(duì)所選變量進(jìn)行通徑分析，以解釋自變量對(duì)GEP和RE的直接與間接控制機(jī)制，并刪除不顯著的路徑(p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)境因素與EVI對(duì)極端降水事件的響應(yīng)

由圖1可以看出，2008與2010年，年均溫TA與降水量P分別為18.41 ℃和1 332.9 mm，以及18.37 ℃和1 854.3 mm，2010年較高的降雨量主要是由于4月(513.6 mm)和6月(419.4 mm)，相較于2008年分別增加了299.69%與76.07%。進(jìn)一步分析表明，與2008年相比，4月份RN減少41.02%，6月份減少31.61%，主要是由于極端降水事件發(fā)生時(shí)期云層增厚導(dǎo)致凈輻射降低，而降水的增加直接導(dǎo)致溫度降低與土壤含水量增加，2010年4月，6月份溫度分別降低15.97%和8.43%，SWC分別增加18.76%和22.91%，EVI分別減少32.62%和9.28%(p<0.001)。

圖1 研究區(qū)月尺度凈輻射(RN)、溫度(TA)、EVI、降水與土壤含水量(SWC)的變化

2.2 CO2通量的日變化及其影響因素

由圖2可以看出，與2008年4月相比，由于極端降水事件的發(fā)生，2010年4，6月份NEP均降低。配對(duì)樣本T檢驗(yàn)分析表明，4月份GEP降低0.71%，主要發(fā)生在第5～10 d，在第14 d達(dá)到最低點(diǎn)，RE減少2.84%，在第6～10 d，13～19 d均低于參考月份，且在第15 d達(dá)到最低值，4月份NEP降低22.87%，減少主要集中在第1～8 d。逐步線性回歸分析顯示，NEP，GEP與RN顯著正相關(guān)(R2>0.85 ，N=30,p<0.001)，RE與TA顯著正相關(guān)(R2=0.65，N=30，p<0.001)，此時(shí)生態(tài)系統(tǒng)碳通量主要受到能量影響。與2008年6月份相比，2010年6月份日尺度GEP降低3.57%，降低主要集中于13 d之后，而RE上升9.4%，在13 d之后均高于參照月份，NEP降低66.77%，也同樣在13 d之后降低。生態(tài)系統(tǒng)碳損失率則由0.79顯著增加為7.76(p<0.001，N=30)。逐步回歸分析顯示，NEP，GEP與RN顯著正相關(guān)(R2>0.65,N=30,p<0.001),RE與SWC負(fù)相關(guān)，與TA顯著正相關(guān)(R2=0.73，N=30，p<0.01)，6月份RE同時(shí)受到水分與能量影響。

通徑分析結(jié)果表明(圖3)，參考年4月份GEP與RN的相關(guān)性最大(直接通徑系數(shù)為0.81)，與EVI直接通徑系數(shù)為0.21，SWC與GEP呈負(fù)相關(guān)(-0.20)，在2010年4月份GEP與RN的直接通徑系數(shù)為0.93，與EVI直接通徑系數(shù)為0.17。對(duì)照組6月份GEP主要受RN，TA與SWC的共同作用，其中RN為影響GEP的主要影響因素，直接通徑系數(shù)為0.811，GEP還受到TA與SWC的負(fù)作用，且直接通徑系數(shù)為-0.23與-0.37，共同解釋0.84的GEP變化量，2010年6月份主要受到RN的作用，通徑系數(shù)為0.90而且解釋量變?yōu)?.82。

由圖4可知，參考年4月份日尺度NEP與RN，EVI正相關(guān)(直接通徑系數(shù)為0.77與0.11)，與，SWC負(fù)相關(guān)(-0.09)，2010年4月份NEP主要受到RN影響(0.93)，同時(shí)受到TA的負(fù)作用(-0.13)。2008年6月份NEP與RN正相關(guān)(0.75)，TA與SWC則負(fù)相關(guān)(-0.40與-0.43)，2010年6月份期間，直接通徑系數(shù)的絕對(duì)值均減小，RN變?yōu)?.81，TA變?yōu)?0.27，SWC為-0.34，同時(shí)NEP的解釋量由0.91變?yōu)?.84。

圖2 研究區(qū)2008年與2010年4，6月天尺度GEP，RE和NEP對(duì)比

注：A，C代表2008年4月，6月份；B，D代表2010年4月，6月份。下同。

圖4 研究區(qū)環(huán)境因子RN，TA，SWC與NEP關(guān)系的路徑分析

由圖5可知，2008年4月份RE主要受TA的影響(直接通徑系數(shù)為0.79)，其次受SWC與EVI的影響(直接通徑系數(shù)分別為0.15與0.24)。2010年4月份TA為RE的主要影響因素(直接通徑系數(shù)為0.72)也同樣受到EVI(0.25)與SWC(0.30)的影響。2008年6月份，EVI對(duì)RE的直接通徑系數(shù)為0.61，TA與SWC通徑系數(shù)分別為0.32與0.24。2010年6月份，EVI對(duì)RE的通徑系數(shù)減小為0.16，TA則上升為0.51，同時(shí)SWC則以0.79的直接通徑系數(shù)成為RE的主要影響因素。由表1可看出，在2008年4月，SWC分別與GEP，RE，NEP顯著負(fù)相關(guān)(R2>0.25，p<0.01，N=30)，在2010年4月極端降水之后，與RE相關(guān)性不明顯(N=30)，在2008年6月份，SWC與GEP與NEP顯著負(fù)相關(guān)(R2>0.35,p<0.01,N=30)，但與RE相關(guān)性不顯著，在2010年6月時(shí)則顯著正相關(guān)(R2=0.55，p<0.01，N=30)。

圖5 環(huán)境因子TA, EVI, SWC與RE關(guān)系的路徑分析圖

表1 2008年與2010年4，6月份土壤含水量與GEP，RE與NEP的相關(guān)性分析

注：*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；**表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

2.3 CO2通量的月變化

由圖6可知，2010年4和6月的NEP為22.60與14.34 g/(m2·month)，均明顯小于在參考月份的39.30與41.90 g/(m2·month)。4月份GEP以及RE的降低導(dǎo)致NEP減少，6月份NEP下降主要是由于GEP下降與RE增加導(dǎo)致，兩個(gè)月份的碳損失率平均為0.92，比參考年份4，6月的0.74高出約24%。

圖6 研究區(qū)月尺度GEP，RE與NEP對(duì)比

3 討 論

3.1 極端降水對(duì)GEP的影響

極端降水現(xiàn)象時(shí)期，云量增多導(dǎo)致凈輻射降低，4月份RN對(duì)GEP的直接通徑系數(shù)由0.77上升為0.93，6月份由0.82變?yōu)?.90，RN為GEP的主要影響因素(圖3)。凈輻射作為GEP的主要能量來(lái)源，控制植物生長(zhǎng)季內(nèi)GEP的變化，RN降低直接導(dǎo)致GEP降低，通過(guò)影響光照強(qiáng)度間接削弱植物的光合作用[14]。6月份植物進(jìn)入生長(zhǎng)旺盛時(shí)期，葉片發(fā)育較為完全，RN降低31.61%，導(dǎo)致GEP的降低3.57%。其次是溫度降低，溫度主要通過(guò)影響光合生化作用相關(guān)酶的活性進(jìn)而影響陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)[15]，EVI時(shí)間序列反映出生態(tài)系統(tǒng)明顯的季節(jié)性，可側(cè)面表示植物生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化。4月份植物處于生長(zhǎng)初期，此時(shí)植被恢復(fù)與葉片發(fā)育需要適宜的溫度，降溫推遲新葉片生長(zhǎng)，導(dǎo)致EVI減少32.62%，可能影響植物光合葉綠素含量與酶的活性[16]，進(jìn)而影響光合作用，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)GEP減少。6月份為植物生長(zhǎng)旺盛期，葉片發(fā)育穩(wěn)定且抵抗性增強(qiáng)，EVI降低9.35%。

3.2 極端降水事件對(duì)RE的影響

按照呼吸時(shí)消耗底物的差異，將生態(tài)系統(tǒng)呼吸(RE)分為自養(yǎng)呼吸(Ra)和異養(yǎng)呼吸(Rh)。其中Ra為植物必需的新陳代謝過(guò)程，以維持自身生命活動(dòng)，又可以分為維持呼吸和生長(zhǎng)呼吸。維持呼吸與溫度變化呈指數(shù)相關(guān)[17],生長(zhǎng)呼吸可由植被指數(shù)EVI反映，與光合作用均發(fā)生于氣孔，因此與GEP呈一定的比例。Rh是殘存有機(jī)質(zhì)(凋落物)微生物分解過(guò)程中向大氣釋放CO2的過(guò)程，主要受溫度、土壤含水量與有機(jī)質(zhì)含量的影響[18]。4月份極端降水事件導(dǎo)致溫度與EVI降低，TA成為影響RE的主要因素(圖5)，SWC與EVI的直接通徑系數(shù)均降低，RE降低3.01%，此時(shí)溫度降低對(duì)RE的削弱作用抵消SWC升高對(duì)RE的促進(jìn)作用。參考年6月份EVI為RE的主要影響因素，RE可能以植物呼吸為主，降水引起溫度降低，EVI降低9.28%，此時(shí)植物呼吸方面均降低。2010年6月份EVI通徑系數(shù)小于0.48，RE以異養(yǎng)呼吸為主[9]，而6月份RE增多可能與土壤呼吸的激發(fā)效應(yīng)有關(guān)。土壤呼吸的激發(fā)效應(yīng)主要是因?yàn)榈乇淼蚵湮锏姆纸鈱?dǎo)致，地表凋落物分解部分占土壤呼吸的8%～48%[19]，降水迅速改變地表凋落物的水分狀況，大量易變性有機(jī)底物淋溶釋放出來(lái)，促進(jìn)微生物分解；另一方面，可能與土壤有機(jī)質(zhì)分解速率的變化有關(guān)，降水使土壤含水量增加，可能使微生物數(shù)量增加并且活性增強(qiáng)，促進(jìn)了易分解有機(jī)底物的可利用性與擴(kuò)散作用[20]，導(dǎo)致土壤呼吸增強(qiáng)。劉博奇[21]在小興安嶺典型溫帶森林研究中也發(fā)現(xiàn)降水引起土壤呼吸的增強(qiáng)，而王磊[22]發(fā)現(xiàn)降水導(dǎo)致濕地松和尾巨桉人工林土壤總呼吸明顯升高。

3.3 極端降水事件對(duì)NEP的影響

極端降水事件導(dǎo)致2010年4月份NEP降低22.87%，6月份降低65.77%，4和6月份GEP減少7.36%與3.58%9.56%，4月份NEP的變化是因?yàn)镚EP與RE的降低，而6月份NEP變化幅度較大則主要是因?yàn)?月份RE減少2.84%，6月份RE增加12.8%(圖6)。結(jié)果表明，不同生長(zhǎng)時(shí)期降水都會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)NEP降低，但4月份降低主要是因?yàn)镚EP，RE同時(shí)降低，但GEP降低程度超過(guò)了RE。而6月份降低則是GEP的降低以及RE的增加。生長(zhǎng)階段不同，GEP與RE對(duì)極端降水事件的響應(yīng)程度與方式存在差異，造成NEP下降程度不同。極端降水事件導(dǎo)致6月份植物光合作用降低[17]，引起土壤呼吸激發(fā)效應(yīng)。本研究與Griffis[23]等人在北方落葉闊葉林的研究結(jié)果相似，NEP隨著RE的升高以及GEP的降低而下降。而張雷明[24]等人研究中由于RE增長(zhǎng)以及GEP的降低生態(tài)系統(tǒng)甚至轉(zhuǎn)變?yōu)樘荚?，同樣的情況也發(fā)生在溫度增高導(dǎo)致RE增多的高山草甸生態(tài)系統(tǒng)[51]。關(guān)于外界干擾導(dǎo)致GEP與RE響應(yīng)差異的研究多集中于季節(jié)性干旱[10]，而極端降水事件影響森林生態(tài)系統(tǒng)的光合作用與呼吸作用，發(fā)生于不同生長(zhǎng)時(shí)期影響程度會(huì)有所差異。本研究只分析了2010年4，6月份范圍內(nèi)的極端降水事件，強(qiáng)度與次數(shù)較為單一,缺少足夠數(shù)據(jù)支持。因此要明確不同強(qiáng)度極端降水事件對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)碳通量的影響，還需長(zhǎng)時(shí)間并且持續(xù)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行觀測(cè)，在明確事件發(fā)生強(qiáng)度、時(shí)間及頻率的基礎(chǔ)上，分析對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)碳收支過(guò)程的影響，完善整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)森林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)不同強(qiáng)度極端降水事件的響應(yīng)機(jī)制，為準(zhǔn)確評(píng)估極端降水事件下森林生產(chǎn)力提供理論及數(shù)據(jù)支持。

4 結(jié) 論

(1) 極端降水事件導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)NEP降低，發(fā)生時(shí)期不同，GEP以及RE的響應(yīng)程度與方式存在差異。4月份降低主要是因?yàn)镚EP，RE都降低，而GEP降低程度超過(guò)了RE，但6月份降低則是GEP的降低以及RE的增加導(dǎo)致降低幅度更大。

(2) 極端降水事件發(fā)生于不同生長(zhǎng)時(shí)期造成NEP減少量有所差異，4月份NEP降低22.87%，GEP降低7.36%，RE降低2.84%。6月份GEP降低3.58%，NEP降低65.77%，RE增加12.8%。

(3) 2008年4月份，RN與NEP，GEP正相關(guān)，TA為影響RE最主要因子，2010年4月份，RE與TA正相關(guān)。2008年6月份GEP與RN正相關(guān)，NEP與SWC，TA負(fù)相關(guān)，EVI為RE的主要影響因素，2010年6月份，SWC成為RE的主要影響因素，同時(shí)也受到TA的影響。

致謝：感謝中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測(cè)與模擬院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，以及千煙洲站提供通量觀測(cè)數(shù)據(jù)。