鼎湖山針闊葉混交林CO2濃度及通量變化特征

黃俊 麥博儒 鄧雪嬌 等

摘?要：該研究采用珠三角典型森林植被生態系統的鼎湖山南亞熱帶常綠闊葉林通量觀測站2012年CO2通量資料和氣象資料，分析了CO2通量、凈生態系統CO2交換量及CO2濃度的變化特征，及其與氣象因子的關系。結果表明：（1）CO2濃度日變化呈“一峰一谷”變化形態，在夜間或日出前后出現最大值，在午后到達最小值;CO2通量日變化呈“單谷”曲線，在白天中午前后到達最小值（負值），夜間和早晨較高（正值）。（2）CO2通量季節平均值的高低依次為春季>夏季>冬季>秋季，CO2濃度季節平均值的高低次序則為冬季>春季>秋季>夏季，即非生長季高于生長季節，這可能與植物物候的季節變化所引起的 CO2源匯強度改變有關。（3）2012年鼎湖山森林生態系統的CO2年均濃度為664.7 mg·m-3，CO2通量年均值為-0.079 mg·m-2·s-1，NEE為-611 g C·m-2·a-1，表明鼎湖山針闊葉混交林近年來處于快速生長過程中，具有較強的碳匯功能。（4）CO2通量及濃度與氣溫、飽和水氣壓差均成顯著負相關關系，其中CO2濃度與氣溫的相關性最高，其次為飽和水汽壓差，表明氣溫和飽和水汽壓差是影響CO2濃度和通量的關鍵氣象因子。受人類活動及氣候變化的影響，近年來鼎湖山森林生態系統的碳匯功能有所增強。

關鍵詞：針闊葉混交林，CO2通量，渦度相關法，鼎湖山

Abstract：We analyzed the variation characteristics of the CO2 flux，net ecosystem CO2 exchange （NEE），CO2 concentration and the relationship with meteorological variables on the basis of the CO2 flux data and meteorological data of the southern subtropical evergreen broad-leaved forest flux observation station of Dinghu Mountain，a typical forest vegetation ecosystem in the Pearl River Delta. The research results were as follows：（1） The diurnal variation of CO2 concentration appeared to be in the form of “peak-valley”. Specifically，the CO2 concentration variation was nearly at its peak at night or around sunrise. And the CO2 concentration variation was nearly at its valley in the afternoon; Diurnal variation of CO2 flux generally appeared to be a “valley” curve，approaching minimum value （negative） around noon and reaching maximum （positive） in the morning and at night. （2） The seasonal average of CO2 flux could be shown as the following order：spring> summer> winter> autumn. The order of the seasonal average of CO2 concentration could be shown as the following order：winter> spring> autumn> summer，from which we could find that the non-growth season was higher than the growth season in that it was related to the seasonal variation of CO2 source/sink intensity caused by the seasonal variation of plant phenology. （3） In 2012，the average annual concentration of CO2 in Dinghushan forest ecosystem was 664.7 mg·m-3. The annual mean value of CO2 flux was -0.079 mg·m-2·s-1，and net ecosystem CO2 exchange capacity （NEE） was -611 g C·m-2·a-1，which indicates that mixed confer-broadleaf forest at the Dinghu Mountain has strong carbon sink function in rapid growth during recent years. （4） CO2 flux and CO2 concentration had a significantly negative correlation with the temperature and the pressure difference of saturated water，of which the correlation between CO2 concentration and the temperature was the highest，and the second was the saturated vapor pressure difference，which indicates that the temperature and saturated vapor pressure difference are the key meteorological factors that affect CO2 flux and CO2 concentration. We found that carbon sink function of Dinghu Mountain forest ecosystem had been enhanced in recent years，which could be influenced by human activities and climate change.

Key words：coniferous and broad-leaved mixed forest，CO2 flux，eddy covariance method，Dinghu Mountain

二氧化碳（CO2）作為全球大氣中最重要的溫室氣體，其濃度正以平均每年3.93 mg·m-3的速度增加，它對全球氣候變暖的貢獻率高達60%（Nisbet & Myers et al.，2007;Prentice et al.，2011;刁一偉等，2015）。森林約占整個陸地表面的40%，是陸地上面積最多且復雜的生態系統，具有獨特的生態結構特征及功能，它與大氣中的CO2交換頻繁，其碳交換量約占陸地生態系統的90%，能貯存的碳量約是大氣中的3倍（Rollinger et al.，1998）。植物通過光合作用吸收大氣中的 CO2并長期地儲存于生態系統中，同時自身呼吸、土壤微生物呼吸及枯枝落葉分解等過程又會釋放CO2 （Nisbet & Myers et al.，2007;Wofsy et al.，1993;吳家兵等，2003），掌握森林生態系統的CO2通量及濃度變化特征，對評估森林生態系統碳循環、碳源匯特征及氣候變化具有重要意義。

近年來，國內已對CO2濃度及通量開展了較多研究，基于渦動相關系統開展CO2濃度及通量的變化規律方面得到了廣泛應用（張彌等，2010）。張法偉等（2012） 研究草原凈生態系統的CO2通量特征及影響因子，其生長季NEE主要受氣溫的影響。陳曉峰等（2016）采用7層CO2觀測和渦度相關系統對安吉亞熱帶毛竹林生長季林的CO2濃度和通量進行了長時間的觀測和研究。徐志偉等（2016）利用靜態箱-氣相色譜法對廣州市海珠湖濕地公園CO2通量季節性變化特征以及相關環境因子進行了研究。彭鳳姣等（2017）、徐勇峰等（2018）采用渦度相關法分別對大九湖泥炭濕地和洪澤湖濕地典型楊樹林生長季的CO2通量進行了觀測，對比分析了生長季與非生長季節CO2 通量的變化特征及其影響因素，發現洪澤湖水位變化通過影響土壤水分進而可能導致濕地碳匯功能的改變。此外，隨著遙感技術的發展，利用遙感手段也可以用來研究森林生態系統CO2濃度及通量的時空變化特征，再結合地面觀測數據，可以進一步提高CO2源匯評估的準確性（Saeki et al.，2009;布然等，2015;Bu et al.，2015）。

珠江三角洲地區（簡稱珠三角）的生態系統是一個多元化綜合且復雜的生態系統（麥博儒等，2014），其包括南亞熱帶森林、綠地、草地及農田等生態系統。珠三角是中國經濟貿易最為發達的地區之一，隨著工業化和城市化的快速發展，溫室氣體的排放總量迅速增加，且具有明顯的區域性特點（鄧雪嬌等，2006）。近年來，有關珠三角地區不同生態系統的CO2通量研究逐步展開，并取得一些階段性的研究成果，發現在不同的區域、不同植被類型的CO2濃度及通量變化及其對氣象因子的響應規律并不完全一致（張倩媚等，2002;閆俊華等，2003;周存宇等，2004;王春林等，2006，2007）。受城市建設及氣候變化的影響，森林生態系統CO2濃度、通量及固碳效益也會發生變化，關于森林生態系統尤其是南亞熱帶森林生態系統的CO2通量及其與氣象因子關系在近幾年的研究工作中相對較少。南亞熱帶森林生態系統擁有豐富多樣的物種數及復雜的群落結構，對區域生態系統碳平衡具有重要調節作用 （Zhou et al.，2003），南亞熱帶森林的碳源匯評估已成為大家研究的熱點。鼎湖山針闊葉林作為珠三角地區典型的南亞熱帶常綠闊葉林，是南亞熱帶地區最具特色和研究價值的地區之一（張倩媚等，2002）。本研究用珠三角地區森林生態系統鼎湖山通量觀測站2012年的數據，研究分析鼎湖山的CO2通量及濃度變化特征，與前人部分研究成果進行對比，并分析影響其變化的關鍵氣象因子，為珠三角地區的碳源匯、碳循環研究提供參考依據。

1?材料與方法

1.1 研究區概況

鼎湖山自然保護區位于廣東省肇慶市 （112°30′—112°33′ E，23°09′—23°11′ N），主要為丘陵和低山，海拔在14～1 000 m之間，鼎湖山的植被是北回歸線上保留較豐富的南亞熱帶地帶性植被，為典型的南亞熱帶常綠闊葉林，主要為錐栗（Castanopis chinensis）、荷木（Schim asuperba）、厚殼桂（Cryptocarya chinensis）等群落（王春林等，2006）。季風常綠闊葉林樣地的土壤類型為赤紅壤，pH值為3.86，厚度為60～90 cm，地面枯枝落葉層厚度為1～3 cm，覆蓋度為80%～90%。氣候類型屬于南亞熱帶季風濕潤型氣候，10月至次年3月為干季，4—9月份為濕季，且光、熱、水氣候資源較豐富（年太陽輻射約為4 665 MJ·m-2·a-1，年均日照時數為1 433 h，年均氣溫為21.0 ℃，1月的平均氣溫最低為12.0 ℃，7月的平均氣溫最高為28.0 ℃，年均相對濕度為82%，年均降水量1 956 mm，其中76%的降水集中在4—9月）（王春林等，2007）。

1.2 數據觀測及處理

鼎湖山南亞熱帶常綠闊葉林通量觀測站安裝針闊葉混交林內，海拔高度為240 m，位于鼎湖山自然保護區核心區，是中國科學院通量網（ChinaFLUX）中森林生態系統觀測站點的成員之一。渦度相關觀測系統安裝在通量觀測塔上第5層平臺（高度27 m），主要觀測設備為三維超聲風溫儀（CSAT3，Campbell Inc，USA）及開路CO2/H2O分析儀（Li-7500，Li Cor Inc，USA），數據采集器（CR3000，Campbell Inc，USA）原始采樣頻率為10 Hz，依據渦度相關方法在線計算并存儲30 min平均的CO2通量（Fc）和摩擦速度（u*）等數據。在線計算時，軟件自動進行了虛溫訂正和空氣密度變化訂正（Webb et al.，1980;Schotanus et al.，1983）。氣溫、風速、降水、相對濕度等常規氣象觀測由CR10X-TD數據采集器采集并記錄30 min平均值。本研究資料的觀測時段為2012年，觀測時對通量設備進行了零點及跨度的標定及校準，其中因設備故障原因3月和4月常規氣象數據缺測，11月通量數據缺測。

將2012年30 min平均的通量數據和氣象數據進行時間一致性匹配，此外還受儀器設備故障、降雨、大氣運動等影響會導致數據異常及缺失，需要對數據進行質量控制，剔除符合如下任意一個條件的30 min記錄。具體如下：（1）同期出現降雨;（2）大氣湍流不充分，摩擦速度u*低于0.2 m·s-1;（3） CO2通量有效數據范圍為-2.0～2.0 mg·m-2·s-1，CO2濃度有效數據范圍為500～800 mg·m-3，水汽濃度有效數據范圍為0～40 g·m-3，超出以上有效范圍的數據則剔除（孫春健等，2012）;（4）有明顯異常突出的數據。

1.3 研究方法

渦度相關法（eddy covariance method）是通過脈動觀測值直接計算湍流輸送量（湍流通量）的一種方法，也稱為湍流脈動法（Baldocchi et al.，1988）。CO2通量的計算公式：

Fc=ω′ρc′（1）

式中，ω′為垂直風速與平均值的瞬時偏差（即擾動值），ρ′c是空氣中CO2密度的瞬時擾動值，ω′ρ′c是瞬時垂直風速和空氣中CO2密度的協方差（賈慶宇等，2010;何奇瑾等，2006）。渦度相關法是最直接的測定方法，它可以穩定地監測到10 Hz的脈動值和在線計算其協方差量（何齊瑾，2006），該技術已成為國際通量觀測網絡（FLUXNET）的主要觀測技術（Baldocchi & Vogel，1996）。該公式使用時需要做以下假設：（1）大氣準平穩湍流;（2）水平方向上均勻混合（平流可以忽略）;（3）在近地面存在常通量層;（4）影響通量的渦旋都已被測量到;（5）設備能夠監測到的通量為觀測所在的下墊面的通量（王介民等，2007）。

飽和水汽壓差（vapor pressure deficit，簡稱VPD）是指某一空氣溫度下飽和水汽壓與實際水汽壓的差值（Rogers et al.，1996）。它是植被蒸散作用的重要驅動要素之一，同時也是生態模型中進行植物水和碳通量模擬最重要的氣候因子之一 （張紅梅等，2014）。它影響著植物葉子氣孔的閉合，從而控制植物蒸騰及光合作用等生理過程，進而影響植物的生長發育（Jarvis et al.，1976）。VPD可由大氣相對濕度（RH）和氣溫（T）估算得出（Richard et al.，1998）。計算公式：

VPD=0.611×e17.27×TT+273.2×1-RH100（2）

凈生態系統CO2交換量（net ecosystem exchange，NEE）表示生態系統中植物進行光合作用、生物及非生物呼吸或消耗大氣中的CO2引起的生態系統碳儲量的變化（Garratt，1975）。NEE可用下述方程描述：

NEE=Fc+Fs（3）

式中，Fc為CO2通量的觀測值，Fs為觀測高度以下CO2儲存量。當u*較低時，表明在垂直方向大氣湍流比較微弱，大部分的CO2被儲存在空氣中，使得Fs較大;當u*較高時，表明垂直方向大氣湍流比較旺盛，植物與大氣中的CO2交換能力增強，使得Fc較大（孫春健等，2012）。在凈生態系統CO2交換量計算的過程中假設大氣的垂直湍流是充分的，平流通量和水平湍流通量可忽略（Wofsy et al.，1993;Law et al.，1999）。

通常，Fs可用多層CO2濃度變化和單層CO2濃度變化這兩種方法來估算（Hollinger et al.，1994;Griffis et al.，2003）。根據前人已有的研究，Fs采用單層CO2濃度變化方法計算的結果與用多層CO2濃度變化測量基本一致（Aubinet et al.，2001;閆俊華等，2003;孫春健等，2012），且對全年NEE的影響較小。由于本文的研究數據只有一層觀測數據，因此，根據Hollinger et al.（1994）的方法對單層CO2濃度變化進行Fs的估算。計算方法：

Fs=ΔC（z）Δt×Δz（4）

式中，Δz為通量設備離地面距離（取27 m）;ΔC（z）為CO2濃度兩次觀測的變化量| [CO2]t- [CO2]（t-Δt）|;Δt為兩次觀測數據時間間隔（取1 800 s）?？紤]到篩選的數據是在湍流充分（u*>0.2 m·s-1）的情況下，因此需要進一步進行數據質控，剔除符合以下條件的數據：Fs>0.3 mg·m-2·s-1，| [CO2]t- [CO2]（t-Δt）|>20 mg·m-3，以減少異常突出的數據（孫春健等，2012）。

在進行統計時，本文日均值、月均值、年均值均為相應時段內數據的算數平均值，數據間的相關性使用Pearson相關系數來表示。

2?結果與分析

2.1 氣象要素年變化總體特征

鼎湖山2012年氣象要素的年變化情況如圖1所示。年平均氣溫為19.9 ℃，比歷年平均氣溫偏低1.1 ℃（王春林等，2016），日平均氣溫變化范圍2.5～30 ℃，夏季8月最高，冬季1月最低;年平均相對濕度為85%，比歷年平均相對濕度偏高3%（閆俊華等，2003），日平均相對濕度變化范圍50%～100%，常年比較濕潤，最小值出現在秋季10月份;年平均VPD為0.4 kPa，日平均VPD變化范圍0～1.4 kPa，最大值出現在夏季8月，春夏季節較高，秋冬季節較低。根據常年統計資料，鼎湖山亞熱帶常綠針闊葉混交林的4月至9月為雨季，10月至翌年3月為旱季，2012年4—10月由于同期的氣溫較高和植被生長旺盛，水分消耗較大，使得4—10月的VPD高于旱季;年平均風速（V）為1.7 m·s-1，日平均V變化范圍0～5.8 m·s-1，最大V出現在夏季7月。受地形影響，鼎湖山全年主導風向為東北偏北風及西南風為主。

2.2 CO2通量及濃度日平均總體變化特征

圖2為鼎湖山2012年CO2濃度、Fc、Fs及NEE的日平均值變化情況，其中上“T”表示該日最大值，下“T”表示該日最小值，中間黑實線為日平均值，垂直虛線為連接線。從圖2可以看出，2012年鼎湖山森林生態系統Fc逐日平均變化范圍在-0.516～0.373 mg·m-2·s-1之間，年均值為-0.079 mg·m-2·s-1;Fs逐日平均變化范圍在-0.082～0.222 mg·m-2·s-1之間，年均值為-0.004 mg·m-2·s-1;CO2濃度逐日平均變化范圍在608.21～768.7 mg·m-3，年均值664.7 mg·m-3;凈生態系統NEE逐日平均變化范圍在-1.183～0.368 mg·m-2·s-1，年均值為-0.063 mg·m-2·s-1。Fc和NEE年均值均為負值，森林生態系統吸收CO2，表明鼎湖山針闊葉混交林森林生態系統全年表現為碳匯。

2.3 CO2濃度及通量的日變化特征

選取2012年四季典型月份的Fc、Fs、NEE和CO2濃度數據，將每30 min數據進行平均統計，得到不同季節代表月份的平均日變化，如圖3所示。從圖3可以看出，代表四季的典型月份的Fc、Fs、NEE日變化特征規律明顯，且具有較好的一致性。

Fc、Fs、NEE日變化一般呈“單谷”曲線，早晚及夜間較高為正值，變化幅度較小，白天為負值，變化幅度較大，且在早上7：00—9：00由正轉負，傍晚17：00—19：00由負轉正（圖3）。白天9：00—17：00均為負，在中午13：00前后到最小值（負值），NEE明顯受光合有效輻射控制，植物通過光合作用吸收CO2，CO2通過湍流交換作用由冠層上方大氣向下進行傳輸，冠層CO2濃度呈下降趨勢，冠層Fc、Fs、NEE基本為負，生態系統表現為碳匯，其秋冬季的變化幅度較大，春夏季的變化幅度較小。夜間18：00到翌日8：00基本為正值，受擾流的影響，部分時段通量為負，另外受光合有效輻射減弱的影響，植物停止光合作用開始轉換為呼吸作用釋放CO2，土壤的呼吸作用也會釋放CO2，加上夜間近地面層出現逆溫較為穩定，冠層內CO2逐漸累積而上升高于冠層上方大氣中的CO2濃度，CO2通過大氣湍流交換作用緩慢向上傳輸，使得Fc、Fs、NEE就以正號居多，且夜間由于光合有效輻射為0，此時NEE等于生態系統總呼吸Reco，生態系統總體表現為碳源;而CO2濃度日變化一般在

呈“一峰一谷”型的變化曲線，鼎湖山南亞熱帶常綠針闊葉混交林在清晨7：00—8：00的CO2濃度最高，日出后濃度逐漸降低，在16：00后達到最低值，之后又開始逐漸升高，這與溫帶落葉闊葉林（焦振等，2011）CO2濃度的“單峰”型和西雙版納熱帶季節雨林（譚正洪等，2008）的“雙峰”型曲線不同，可見處于不同地區的森林的CO2濃度日變化特征有一定的差異。從各月對比來看，其中7月份的CO2濃度日變化特征與Fc量具有較好的一致性，Fc隨CO2濃度的降低而降低、升高而升高，其余月份CO2濃度日變化特征與Fc相反，當Fc降低時，CO2濃度升高，而Fc升高時，CO2濃度降低。

每天CO2向下傳輸的Fc最大值出現在正午左右，2012年鼎湖山Fc最大值平均在-0.5～-0.68 mg·m-2·s-1，與前人研究的結果相比（表1），低于生長季節的北方楊樹林（Black et al.，1996）、溫帶落葉闊葉林（Baldocchi & Vogel，1996）、溫帶黑杉林（Michael et al.，1997），而高于生長季節的北方松林（Baldocchi & Vogel，1996），與2003年鼎湖山常綠針闊葉混交林 （王春林等，2006） 和亞熱帶人工針葉林（劉允芬等，2004）相接近。

2.4 CO2通量及濃度的季節變化特征

Fc月平均值的時間序列如圖4所示。全年Fc逐月平均變化范圍在-0.15～0.017 mg·m-2·s-1（圖4：a），Fc月平均值最大出現在春季4月，最小值出現在秋季10月。鼎湖山森林生態系統Fc大部分處于0值以下，只有4月Fc平均值為正（0.007 mg·m-2·s-1），其余月的Fc月均值均為負，各月變化中，9月變化幅度最大，3月變化幅度最小。鼎湖山Fc季節平均值均為負值，總體表現為春季>夏季>冬季>秋季。其中，4月Fc平均值為正，可能與華南地區4月開始進入汛期雨季有關，根據鼎湖山附近的四會國家基本氣象站（距離20 km）觀測到的降水統計結果顯示（鼎湖山3、4月氣象觀測資料缺測），4月累積降水量達379.5 mm，為全年最大月份，降水多可能使得植物光合作用效果降低。

Fs月平均值的時間序列如圖4：b所示。Fs月平均變化范圍為-0.011～0.003 mg·m-2·s-1，最大值出現在7月，最小值出現在10月（負值最大），除了2月和7月為正值外，其余各月均為負值。Fs在月尺度上也不為0，說明平流或泄流作用對月尺度Fs有影響，2月Fs為0.000 5 mg·m-2·s-1，最接近于0 ，說明受平流或泄流的影響最小;7月正值最大，10月負值最大，可能是由于該月的垂直對流和水平風速比較大，在強湍流交換條件下，生態系統容易產生平流或泄流作用。因此，在估算凈生態系統NEE月時間尺度時，需要考慮生態系統的Fs。

CO2濃度月平均值的時間序列如圖4：c所示。全年CO2濃度逐月平均變化范圍為632.1～721.4 mg·m-3，CO2濃度月平均最大值出現在冬季1月，12月次之，最小值出現在夏季8月，在各月變化中，4月濃度變化幅度最大，3月變化幅度最小。非生長季CO2濃度高于生長季節，這與植物的生長季節有關，夏季植物生成茂盛，吸收大氣中的CO2較多，因此8月CO2濃度較低。冬季CO2濃度較高，可能與由于光照較少，溫度低，植物生長受到抑制，弱的光合作用對CO2的消耗降低有關。另外，冬季CO2濃度較高，可能還受周邊城市燃燒及污染排放等方面因素的影響。

凈生態系統NEE月平均值的時間序列如圖4：d所示。NEE逐月變化范圍為-0.192～-0.009 mg·m-2·s-1，各月均表現為負值，其中9月、10月和1月森林的固碳能力最強，4月固碳最弱，表明森林生態系統是較強的碳匯。鼎湖山2012年NEE年平均值為-0.063 mg·m-2·s-1，為了方便對比，對其進行單位轉換后為-611 g C·m-2·a-1。根據相關文獻整理了國內外典型生態系統的NEE年平均值，從表2可以看出，鼎湖山生態系統的NEE年平均值除了略低于千煙洲（劉允芬等，2004）的人工針葉林外，均高于其他國內外不同學者得出的不同森林生態系統的NEE，總體符合NEE隨緯度增加而遞減的普適規律（Falge et al.，2001）。

2.5 影響CO2濃度及通量氣象因子

各季節Fc、Fs、NEE及CO2濃度與氣象要素之間的相關性分析如表3所示。Fc、Fs、NEE及CO2濃度與氣溫、飽和水氣壓差均成負相關，與相對濕度和水平風速成均正相關。在夏季，Fc、Fs、NEE及CO2濃度與氣溫、飽和水氣壓差的相關均高于相對濕度和水平風速的相關性，這說明氣溫和飽和水汽壓差對Fc、Fs、NEE及CO2濃度影響較大。當氣溫越高，飽和水汽壓差越大，Fc、Fs、NEE的值越小，植物進行CO2交換越強。

NEE與氣溫在夏秋季節的相關性高于冬春季節，表明在夏半年，光合作用較強，此時氣溫對植物進行光合作用的影響大于其呼吸作用，氣溫越高，植物的光合作用越強;而在冬半年，光合作用較弱，氣溫對植物的呼吸作用的影響大于其光合作用，氣溫越高，植物的呼吸作用會越強。NEE與VPD的相關系數全年也均表現為負相關，其相關系數-0.137，說明VPD對植物光合作用的影響大于呼吸作用，其主要原因是VPD越高，植物的氣孔導度就越大，植物與大氣的CO2交換就越活躍（孫春健等，2012）。

CO2濃度與氣溫的相關度最高，全年相關性高達-0.907，說明在南亞熱帶常綠闊葉林氣溫是影響CO2濃度的關鍵氣象因子。氣溫升高會加速植物和微生物的新陳代謝，植物光合作用大于呼吸作用，森林生態系統表現為碳吸收，從而使得大氣中的CO2濃度降低（圖5）。

3?討論與結論

本研究中，CO2濃度和Fc有明顯的日變化特征，Fc、Fs、NEE日變化一般呈“單谷”曲線，在白天中午前后到最小值（負值），夜間和早晨較高（正值）;CO2濃度日變化一般在呈“一峰一谷”曲線，在夜間或日出前后出現最大值，隨著太陽出來后濃度降低，在午后降至最小值，日落之后又開始逐漸上升。相關的研究表明，在理想條件下生態系統是沒有平流或泄流作用的，夜間湍流較弱時，Fs會被日出后植物的光合作用平衡掉，所以在日尺度及更長時間的尺度上Fs應該為0（Aubinet et al.，1999）。因此，在計算中長時間尺度的NEE時可以忽略Fs（Lee，1998;吳家兵等，2005）。但在本研究中發現Fs在日及年時間尺度上都不為0，說明了鼎湖山森林生態系統夜間存在平流或泄流作用，使得生態系統夜冠層中白天減小與夜間存儲的CO2無法達到平衡（張彌等，2010），即導致Fs不為0。因此，對于森林等高大植被而言，冠層Fs對生態系統的NEE也具有重要影響（Hollinger et al.，1994;張彌等，2010），在進行碳源匯評估時不可忽略。

本研究中，CO2通量和CO2濃度有明顯的季節變化特征，CO2通量年均值為-0.079 mg·m-2·s-1，CO2濃度年均值664.7 mg·m-3;非生長季CO2濃度高于生長季節，這主要是受由植物物候的季節變化所引起的CO2源匯強度的改變所控制，此外也與珠三角地區區域CO2源排放因素的影響有關。

本研究中，估算得到的鼎湖山森林生態系統2012年的年平均NEE為-611 g C·m-2·a-1，高于鼎湖山2003年的通量觀測結果和亞熱帶人工針葉林通量觀測結果，顯著高于我國北方森林和北美森林，符合NEE隨緯度增加而降低的普適規律，說明鼎湖山針闊葉混交林近年來正在快速生長，使得其碳匯功能有所增強。這可能與鼎湖山處于珠三角西側，受珠三角地區人口密度高、城市化速度快、及經濟迅速等人類活動的顯著影響，使得2003年以來珠三角地區的CO2濃度逐年增加，根據衛星遙感資料監反演得到的2003年至2009年粵西地區和珠三角地區對流層CO2柱濃度的年均增長率分別為1.82×10-6、1.65×10-6 g C·m-2·a-1，均高于同時期全球的平均水平（麥博儒等，2014）。此外，鼎湖山光、溫、水等資源比較充沛，利于森林植被向地帶性群落演替的快速生長，有利于植物吸收CO2，使得其碳匯功能加強。

本研究中，CO2通量、NEE及CO2濃度與氣溫、飽和水氣壓差VPD均成顯著負相關關系，與相對濕度和水平風速均成顯著正相關關系，氣溫和飽和水汽壓差VPD是影響CO2濃度和通量的關鍵氣象因子。此外，森林生態系統的碳收支還與林冠下層植被光合作用、呼吸作用以及土壤呼吸作用等有關。前人的相關報道顯示，林冠下層的呼吸及土壤呼吸在混交林森林生態系統的碳源匯中具有重要作用，其強度可以占整個森林生態系統呼吸量的30%～80%（Davidson et al.，2006;鄭澤梅等，2009）。本研究由于缺乏輻射和土壤溫度等觀測資料，無法計算生態系統總呼吸量Reco，導致NEE的估算誤差可能較大。

致謝?感謝廣東鼎湖山南亞熱帶常綠闊葉林通量觀測站提供數據支持。

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