华东沿海稻麦轮作区生态系统能量闭合度和CO2通量特征研究

为科学评估华东沿海水稻-小麦轮作(简称"稻麦轮作")农田生态系统能量通量变化特征和固碳能力,基于2019—2020年涡度相关系统观测的稻麦轮作全生育期通量数据,经质量控制,研究分析了太阳净辐射(Rn)、潜热通量(LE)、显热通量(H)、土壤热通量(G)、CO2通量(FC)多时间尺度变化特征和稻麦轮作系统固碳量及其环境影响因子.结果表明:有效能量和湍流通量能量平衡比率为0.80,能量闭合度较高,说明通量观测数据可靠.月均LE和Rn年内变化总体均呈"倒U型",两者变化基本同步,峰值主要在5—8月,谷值主要在1—2月、11—12月.H和G的波动幅度明显小于LE和Rn.日内逐小时FC呈"U型"单峰二次曲线,总体为白天吸收CO2、夜间排放CO2,CO2日吸收峰值主要出现在10:00—12:30;逐日FC和逐月FC在年内总体呈"W型"变化特征,全年碳排放时段主要集中在1月、6月、11—12月,其余均为碳吸收,吸收峰值分别在冬小麦拔节孕穗期(3—4月)和水稻拔节孕穗期(8月).2019年和2020年的2—5月冬小麦生长期的固碳量分别为387.4 g(C)?m?2和382.2 g(C)?m?2,7—10月水稻生长期的固碳量分别为678.2 g(C)?m?2和599.7 g(C)?m?2;白天,若气温升高,冬小麦和水稻的CO2吸收能力会随之增强,但当饱和水汽压差高于1.7 kPa时,会降低这种吸收趋势,夜间主要是受气温影响.由此可见,沿海稻麦轮作农田生态系统碳吸收能力有着明显的日变化和季节变化,全年尺度上是碳汇,且为强固碳区.