多云和降雨天气下我国中亚热带人工林生态系统的碳交换过程及其对碳收支的贡献

针对传统的开路涡度相关系统降雨期间观测数据的缺失并且忽略多云天气下散射辐射的影响，从而导致陆地生态系统碳收支不确定性的科学难题。拟以我国南方降雨和多云天气较多的中亚热带人工针叶混交林为研究对象，以开路和闭路涡度相关系统平行观测为核心技术手段，获取生态系统碳交换的连续观测数据，特别是降雨条件下的观测数据，辅以土壤呼吸动态箱技术开展土壤呼吸及其组分的连续观测，评价基于开路涡度相关系统数据插补降水期间缺失数据的不确定性，阐明降水导致的土壤呼吸的变化及其对生态系统碳交换的影响，重点解析降水期间生态系统碳交换过程的环境控制机制；利用散射辐射观测数据，结合晴空指数计算客观评价多云天气下散射辐射对生态系统碳交换过程的影响，重点阐明多云天气下生态系统碳交换过程的环境控制机制；基于以上的连续观测数据，综合评价多云与降雨天气下生态系统碳交换过程及其对碳收支的贡献，为客观评价陆地生态系统碳收支提供科学依据。

基于涡度相关开路系统（OPEC）和闭路系统（CPEC）获取了2012-2015年千烟洲中亚热带人工针叶混交林通量观测数据。OPEC和CPEC的对比显示，一方面，二者的观测结果之间具有显著的相关性，但另一方面， CPEC的观测结果要略高于OPEC的观测值。通过对降水期间的数据分析，比较了降水期间CPEC观测数据和剔除后采用非线性回归插补得到估算数据之间的差异，结果显示CPEC的观测数据更能反映对环境变化的敏感性，但同时，在日尺度上，二者的差异不显著，其原因可能在于降水事件仅占观测记录的8%，从而导致剔除再插补方式的影响并不明显。为揭示散射辐射对生态系统碳交换的影响，首先采用了三种类型的设备开展了平行观测以确定散射辐射的动态变化，并评价不同散射模型的模型效果。研究表明，散射辐射呈现出与总辐射相似的变化规律，但在夏季散射辐射的增加幅度明显小于总辐射。模型验证结果表明，在高温、高光强的夏季，均出现了对散射辐射的过高估计。生态系统的碳交换在晴空指数为0.4-0.6时达到最大，并且在夏季对生态系统碳交换的促进作用最为明显，这与散射辐射增加引起的温度和水分胁迫降低有关。结合生态系统通量观测，土壤呼吸的连续测定表明，土壤呼吸和土壤+凋落物呼吸占生态系统呼吸的比例分别为27.5%和39.6%，而来自于群落的自养呼吸占主要部分。通过上述观测研究工作，为客观评价我国南方多雨地区中亚热带人工林生态系统碳收支提供科学数据和理论基础。