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屋顶绿化是现阶段城市绿化的热点,不受城市的环境、地形限制,发展势头迅猛,对城市环境改善有积极意义。本研究在2018年5月-2019年10月期间,分别利用箱式法和蓄积量法,对郑州市CBD屋顶绿化生态系统的CO2通量、碳储存总量及其相关的生物、环境因子进行了长期高密度的监测,分析了不同时间尺度上屋顶绿化生态系统呼吸(ER)、总生态系统生产力(GEP),净生态系统交换量(NEE)之间的变化特征及其与环境因子之间的关系,以期减少生态系统碳收支状况的不确定性,探索碳循环动态与环境因素间的响应机制,预测未来碳循环的动态变化趋势,进而评价屋顶绿化生态系统在碳汇层次上对环境所做出的贡献,同时为屋顶绿化的优化管理提供科学的依据。结果表明:(1)2018年屋顶绿化生态系统的生长季(2018年5月-10月)平均气温为25.1℃,略高于2019年(2019年5月-10月,24.8℃)生长季大气温度,其中12月底达到最低温度-3.5℃;研究区域的大气压强全年变化趋势与温度相反,冬季高而夏季低,呈U型变化趋势;2019年生长季较2018年生长季雨水增多,总降雨量分别为545.6mm和479.1mm,而在2018-2019年非生长季(2018年11月-2019年4月)雨水极少,总降雨量仅为88.4mm;太阳辐射的全年观测数据整体走势为单峰状态,以季节为时间尺度,根据数值由高到低排列顺序为:夏季、秋季、春季、冬季,在2018年6月达到最高值,为30.93 MJ·m-2d-1,在12月达到最低值,为3.34 MJ·m-2d-1。(2)郑州市CBD屋顶绿化生态系统在2018年11月-2019年2月期间表现为碳源,NEP最大值为-0.32 g C m2(2018年12月);而在2018年生长季(2018年5-10月)、2019年生长季(2019年5-10月),NEP(总生态系统生产力)分别为185.5 g Cm2、344.7 g C m2,全观测期总生态系统生产力为2390.7 g C m2,生态系统呼吸共计1808.4 g C m2,整个时期的固碳效率(ECSE)为22.9%,且两个生长季都表现为强碳汇功能。(3)本研究中屋顶绿化生态系统的NEE日变化曲线呈不对称分布,在生长季均为双峰曲线,出现短暂的“午休现象”,而在非生长季均是单峰曲线;NEE最大值出现在2019年10月的9:00左右,为-14.30±0.504 μ mol CO2m2s-1;各月份GEP与NEE变化趋势同步,;ER在整个时期都呈单峰曲线,最大值10.28±0.305 μ mol CO2 m2s-1(15:00),时间为2019年7月。(4)环境因子通过影响生态系统光合作用和呼吸作用从而影响NEE。ER、GEP与温度之间均有显著的指数关系(p<0.01),回归方程分别是yER=0.277e0.096x(R2=0.623)、yGEP=0.058e0.145x(R2=0.338),生态系统呼吸的温度敏感系数(Q10)为2.614;水汽分压与ER、GEP之间呈二次函数变化,且具有显著的相关性,R2分别是0.473和0.290,但是两者对过高水汽分压的适应能力不同,分别在30 kPa、35 kPa时,达到阈值。蒸散量与GEP的相关性(R2=0.465)高于与ER的相关性(R2=0.352),当蒸散量大于1.8 nmol H2O m-2 s-1会限制光合作用的进行,ER不受其影响。(5)利用碳蓄积量法测得郑州市CBD屋顶绿化土壤、植物地上部和地下部的最大有机碳密度分别为 1071.8 g/m2(RG-13)、453.3 g/m2(RG-2)和 4.8 g/m2(RG-13),而各自有机碳总储量分别为46.91 t、13.13 t和2.50 t,有机碳主要储存在土壤当中。