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基于涡度相关法的麦田O3干沉降及不同沉降通道分配的特征

徐静馨; 郑有飞; 麦博儒; 赵辉; 储仲芳; 黄积庆; 袁月 植物生态学报 2017年第06期

摘要:近地层高浓度臭氧(O_3)会给植物的生长发育带来严重的负效应,而O_3本身难溶于水,主要通过干沉降方式沉降到陆地生态系统。该研究采用涡度相关法对冬小麦(Triticum aestivum)田主要生育期的O_3干沉降过程进行了观测,利用边界线技术和线性相关法分别分析了O_3干沉降速率最大值(Vdmax)和太阳辐射(SR)、温度(T)、相对湿度(RH)及O_3干沉降速率(Vd)和摩擦速度(u*)的关系,并运用彭曼公式结合总初级生产力(GPP)估算不同O_3沉降通道的分配比例。研究结果表明:(1)观测期间30 min平均O_3浓度(CO_3)、O_3干沉降通量(FO_3)、Vd分别为32.9 n L·L–1、–5.09 nmol·m–2·s–1、0.39 cm·s–1,CO_3、FO_3、Vd的变化范围分别为16–58 n L·L–1、–2.9––11.7 nmol·m–2·s–1、0.17–0.63 cm·s–1,其中FO_3和CO_3、Vd的关系并不是同步的。(2)初步推断出较强光照(SR≥400 W·m–2)、适宜的温度(T=18℃)以及较为湿润(RH〉40%)的环境条件比较有利于O_3干沉降过程。其中Vdmax与SR呈增长关系(y=1.06–exp(–0.0094–x)),SR〈400 W·m–2时Vdmax随SR的增大而增大,并在SR=400 W·m–2左右达到最大值,当SR≥400 W·m–2时Vdmax持续维持在最大值;Vdmax与T呈"钟形"曲线关系(y=1.06–(x–18)2/169),当T=18℃时Vdmax达到最大;当RH〈40%时Vdmax呈下降趋势(y=0.030x–0.106);当相对湿度较高时,白天的Vd随RH下降有下降趋势,而夜间的Vd随RH增加而上升,因此Vd可能随RH增大而增大,也可能随RH增大而减小。u*与Vd存在一定的线性正相关关系,但相关并不显著。(3)整个观测期平均气孔O_3沉降通道和非气孔O_3沉降通道占总O_3干沉降通量的分配比例分别是32%和68%;白天通过气孔O_3沉降通道和非气孔O_3沉降通道所沉降的O_3通量平均占总O_3干沉降通量的比例分别是42%和58%,其中叶面积指数和降雨均会影响�

关键词:涡度相关法o3干沉降o3通量冬小麦田气孔o3沉降通道

单位:中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室; 南京210044; 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心; 南京210044; 中国气象局广州热带海洋气象研究所/广东省区域数值天气预报重点实验室; 广州510080

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