利用叶片荧光参数估算油蒿灌丛群落生态系统生产力

编号 zgly0001741500

文献类型 期刊论文

文献题名 利用叶片荧光参数估算油蒿灌丛群落生态系统生产力

作者 靳川  李鑫豪  蒋燕  徐铭泽  贾昕  田赟  刘鹏  查天山 

作者单位 北京林业大学水土保持学院  宁夏盐池毛乌素沙地生态系统国家定位观测研究站  北京林业大学水土保持国家林业局重点实验室 

母体文献 生态学报 

年卷期 2022,42(7)

页码 2899-2909

年份 2022 

分类号 R28 

关键词 光合作用  叶绿素荧光  生态系统生产力  叶面积指数 

文摘内容 生态系统生产力(GEP)在全球碳循环中具有重要意义,但其准确估算仍然是一个挑战。近年来,叶绿素荧光和冠层GEP的关联成为生态学的研究热点,关系尚不清楚且存在广泛争议。于2015年对宁夏盐池毛乌素沙地荒漠灌木油蒿(Artemisia ordosica)灌丛生态系统碳交换(NEE)特征进行连续观测,使用多通道荧光监测仪对通量贡献区内油蒿叶片的实时荧光(Fs)和光下荧光(F_(m)′)进行原位连续监测,叶面积指数(LAI)、归一化植被指数(NDVI)以及环境因子同步观测。利用光合有效辐射(PAR)、LAI和实际光化学效率(ΦPSII)等参数构建基于叶绿素荧光的生态系统生产力(GEP_(ChlF))模型,探究叶片和冠层尺度不同参数对环境因子波动的响应,比较分析GEP_(ChlF)和基于涡度相关法监测生态系统生产力(GEP_(EC))相关性及GEP_(ChlF)的适用性。研究发现,ΦPSII和NEE日变化规律一致,ΦPSII、GEP_(ChlF)和GEP_(EC)由PAR控制,受空气温度(Ta)和饱和水汽压差(VPD)调控,土壤含水量(SWC)和ΦPSII呈显著正相关(P《0.01)。PAR处于400—800μmol m^(-2 )s^(-1)时,GEP_(ChlF)与GEP_(EC)线性关系最优,斜率为0.627(R^(2)=0.67,P《0.01);弱光下GEP_(ChlF)的低估可能是由于冠层实际光能拦截率高造成;强光下GEP_(ChlF)显著高于GEP_(EC),呈非线性关系,可能是GEP_(EC)基于夜间温度敏感性所拟合的生态系统呼吸(R_(e))无法预测光呼吸部分所导致。GEP_(ChlF)具有荧光参数的特性,对环境波动更加敏感,和环境因子相关性优于GEP_(EC)。结果表明,高辐射、极端温度、高蒸腾和干旱是限制叶片和冠层尺度下油蒿光合过程的主要胁迫因素。本研究构建的荒漠生态系统光合过程模型GEP_(ChlF)能够替代GEP_(EC)作为一个良好的冠层尺度生态参数,所提出的空间尺度上推方法可为促进区域可持续发展提供数据支撑和决策参考。