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20世纪80年代以来,气候变暖已成为全球性的环境问题,CO2是全球变暖的最主要因素。人类活动导致全球C02浓度升高,进而引发气候变暖,因此减少C02的排放量成了世界各国政府面临的重要任务。作为发展中大国的中国,减排压力越来越大。对于我国而言,人工林作为我国碳贸易谈判的重要筹码,研究我国各种人工林碳平衡状况显得尤为重要。另一方面,因天然橡胶干胶价格上涨,橡胶树种植面积在热带地区迅速扩大,产生负面影响,引发诸多争议,对热区种植橡胶树产生反感、抵触甚至反对的声音时有发生。为正确评价橡胶林生态系统碳汇效益,本文采用生物量调查法和涡度相关法相结合的方法,对海南岛橡胶林生态系统2009～2013年碳储量和碳平衡特征及其环境调控机理进行研究,结论如下：1、利用生物量清查法和模型模拟法对海南岛儋州西部橡胶林生态系统橡胶林各个子碳库进行估算,并探讨了土壤呼吸变化特征及其影响因子。橡胶树植被生物量平均植被总碳库为35.39tC-hm-2,土壤有机碳库为94.96tC·hm-2,凋落物碳库为2.86tC·hm-2,合计总量为133.21t·hm-2。橡胶林植被碳库年增长量为4.61tC·hm-2·a-1,林下植被年增长量为1.11tC·hm-2·a-1,割胶带走干胶含有的碳总量为1.41tC·hm-2·a-1,加上凋落物碳增量2.86tC·hm-2·a-1,获得橡胶林净生态系统交换量为-9.99tC·hm-2·a-1。橡胶林的林龄大小、经营管理水平、土壤质地、凋落物量累积与分解以及割胶等因素是影响橡胶林碳蓄积的主导因子,为提高橡胶林生态系统碳蓄积量和碳固存量,采取合理的经营抚管措施必不可少。橡胶林土壤呼吸不同季节的日变化基本表现为单峰曲线,而月变化则整体表现双峰型。分离量化土壤呼吸各个组分,各组分碳排放量大小基本表现为：土壤异养呼吸>根系呼吸>凋落物呼吸>矿质土壤呼吸。土壤总呼吸年排放碳量介于10.03t·hm-2·a-1～11.96t·hm-2·a-1之间。土壤温度是影响土壤呼吸的重要因子。根据土壤呼吸速率与土壤温度回归指数方程,计算橡胶林土壤呼吸Q10值在1.14～2.37之间。水分对土壤呼吸速率的影响经常受多种因素综合作用。2、从湍流数据质量评价、能量平衡闭合分析和通量足迹与源区分析等3个方面进行分析表明橡胶林生态系统进行通量观测可行,获取的数据可靠。利用湍流稳态测试及垂直风速湍流整体性检验相结合的方法对橡胶林通量观测的3类通量数据进行质量评价,橡胶林生态系统湍流通量数据质量相对较高,3类通量数据中高质量数据占比在52%～63%之间,仅有10%～16%之间数据质量较差。橡胶林生态系统全年冠层净辐射、感热通量和潜热通量日变化均表现规则的单峰型。绝大部分净辐射能量用于潜热蒸散,其次用于感热输送。分析不同时间尺度的能量平衡状况,橡胶林生态系统能量平衡比率在87%左右,有13%的能量不知去向,并分析了能量平衡不闭合的原因。应用FSAM通量源区模型,分析橡胶林50m高通量观测塔通量足迹及源区分布,在大气处于不稳定状态时,通量源区面积较小；在大气处于稳定状态下,通量源区面积较大。在盛行风方向1100～2500上,在生长季节不稳定大气条件下,橡胶林80%信息源区位于迎风方向范围在0～758m之间,在生长季节稳定条件下,橡胶林80%信息源区位于迎风方向范围为0～1858m。结果表明,橡胶林生态系统通量观测可行,数据质量可靠,适合研究要求。3、从对橡胶林生态系统环境因子年变化状况分析入手,探讨了橡胶林生态系统碳通量3个分量的动态特征及其对环境驱动因子的响应情况。海南岛橡胶林不同季节日气温动态均呈单峰型曲线。光合有效辐射(PAR)无论旱雨季节均呈单峰型曲线。饱和水汽压差(VPD)不同季节全天变化为单峰型曲线,全年水汽亏缺不明显。橡胶林全年土温为单峰型变化,值介于18.79～27.62℃间,土壤体积含水量全年呈不规则折线变化。海南岛橡胶林所有季节净生态系统碳交换量(NEE)日动态均为单峰型曲线；NEE白天为负即碳吸收,夜间为正即碳排放。全年NEE逐日变化为近似呈U形曲线。橡胶林生态系统年均总NEE为-11.10tC-hm-2·a-1,固碳能力很强。半小时尺度上橡胶林NEE的主要驱动因子是光合有效辐射PAR、饱和水汽压差VPD和地表以下5cm土壤温度,NEE与各因子间的逐步回归方程为：NEE=-0.001PAR+0.096VPD-0.10T_-5-0.243。在月尺度上橡胶林NEE与当月降水量、叶面积指数(LAI)均值均呈极显著负相关。另外,外界环境CO2浓度和人类活动等也会影响橡胶林生态系统NEE。橡胶林所有季节生态系统呼吸(Re)日动态均为单峰型曲线；全年Re为正值,均为碳排放；白天Re量及变动幅度均明显大于夜间。全年Re日变化呈不规则曲线。全年雨季各月Re值较大,旱季各月Re值相对较小。橡胶林生态系统呼吸最强月份为8月,呼吸最弱的月份为12月。年均呼吸总量为20.98tC·hm-2·a-1.半小时尺度橡胶林Re与大气平均温度Ta呈指数关系,计算Q10为1.96。橡胶林生态系统Re与土壤含水量呈较弱的负相关,与VPD呈较弱的正相关。月尺度上橡胶林Re与降水量呈显著正相关,与LAI呈较弱的正相关。橡胶林生态系统土壤呼吸Rs占生态系统总呼吸Re比率较低,全年在37.1%,全年生态系统植被呼吸占比为62.9%,影响植被呼吸的因素对生态系统呼吸的影响强度超过影响土壤呼吸的因素的影响程度。橡胶林所有季节总生态系统总生产力(GEP)日动态均为单峰型曲线,GEP白天均为正值,固定太阳能和CO2,夜间为零；GEP正午无明显光合午休现象。全年GEP日变化呈不规则单峰型曲线。雨季各月GEP总值较大,旱季各月GEP总值较小。橡胶林生态系统年GEP最强月份为8月,最弱的月份为2月。海南岛橡胶林生态系统总生产力年均32.09tC·hm-2·a-1。半小时尺度上海南岛橡胶林生态系统-GEP与PAR和各种温度因子及VPD等均呈正相关关系。月尺度上橡胶林GEP与LAI和降水量均呈显著的正相关关系。橡胶林生态系统各月光能利用效率(LUE)均呈“U”形,LUE与PAR变化情况相反。4、橡胶林生态系统碳平衡机理研究利用生物量清查方法和涡度相关方法确定海南岛橡胶林生态系统是个巨大的碳汇,其年均碳吸收量达9.99～11.10tC·hm-2·a-1左右。橡胶林生态系统碳平衡主要受橡胶林本身生长特性及外界环境驱动因子的影响。外界环境因子主要包括光合有效辐射、温度、水分等。和其它森林相比,橡胶林生态系统光合能力很强(其GEP巨大)；同时其系统总呼吸Re也很强；净生态系统系统交换量NEE也较大。整个橡胶林生态系统指数Z值年均为1.53左右,碳利用效率(CUE)平均值为0.35,表明橡胶林生态系统GEP中呼吸Re占大部分,净交换量NEE只占小部分。橡胶林生态系统GEP的65.4%用于生态系统呼吸Re,34.6%用于生态系统净碳交换NEE(即碳固定)。而在65.4%的生态系统呼吸中,其中37.1%用于土壤呼吸,62.9%用于橡胶林生态系统植被呼吸。