西北平原玉米地涡度相关臭氧通量日变化特征-论文.pdf

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1、中国科学：地球科学2014年第44卷第2期：292—301<中国科学》杂志社www．scichina．corneaRh．scichina．comSCIENCECHINAPRESS鲁西北平原玉米地涡度相关臭氧通量El变化特征朱治林①，孙晓敏，董云社②，赵风华①，FranzXMEIXNER③①中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室，北京100101②中国科学院地理科学与资源研究所环境地理与人类健康研究室，北京100101；③MaxPlanckInstituteforChemistry，BiogeochernistryDepartment，55128Mainz，

2、Germany联系人．E—mail：sunxm@igsnrr．ac．cn收稿日期：2012—10—18；接受日期：2013—06—09；网络版发表日期：2014—01—13国家自然科学基金项目(批准号：31070400)、国家重点基础研究发展计划(编号：2010CB833501—01)~fl中国科学院地理科学与资源研究所自主部署创新项目(编号：201003001)资助摘要近地面高浓度臭氧(0。)对植物生长发育和光合作用等都有副作用．基于O3通量(特别关键词臭氧通量是植物气孔吸收)的评价指标被认为比基于O浓度的指标能更好地反应O对生态系统的影响．沉积速度本文报道了利用涡度相关技术进

3、行农田生态系统(玉米地)0。通量的观测结果，初步分析了该臭氧浓度地区夏玉米地上O，浓度、沉积速度()和臭氧通量()的日变化规律及其与生态环境条件的关涡度相关系．结果表明：(1)观测期间(2011年8月9日至9月28日)，30min平均O3浓度存在明显的日农田生态系统变化规律，其最低值(16．5nLL)和最高值(60．1nLL)的出现时间分别为6：30和16：00左右．鲁西北平原白天(6：00～18：00)和夜间(18：00～6：00，下同)的O3浓度分别为(39．8~23．1)和(20．7_+14．1)nLL(平均值±标准差)，瞬时O浓度最大值为97．5nLL-．O3浓度受太阳辐

4、射和温度影响比较明显．(2)无论白天还是夜间，近地层O3都是向下运动的，vd日变化规律表现为夜间小而平稳、上午快速上升、中午前后大而平稳以及下午快速下降的过程．白天和夜间的平均值分别为0．29和0．09cms～，最大值为0．81cms～．白天的大小受作物生长期的影响，而的日变化受太阳辐射和相对湿度的影响最为明显．(3)0，通量的日变化受O浓度和的共同影响，白天和夜间的平均O3通量(Fo)分别为一317．7和一70．2ngm-s～．Fo与CO2通量()和潜热通量(的相关关系比较显著，通过比较白天和晚上的差别，可以判断白天的气孔吸收是玉米地上大气0主要的汇．作为一种主要的污染气体和重

5、要的温室气体，球地面O3浓度每年以0．5％～2％的速度增加，这已经近地层高浓度臭氧(O3)对植物生长发育、光合作用以成为一个影响可持续发展的限制因子(Vingarzan，及产量形成等都有严重的影响(王春乙和白月明，2004；Jaffe和Ray，2007；Krzyscin等，2007；xu等，2007；许宏等，2007；任巍和田汉勤，2007；Mills等，2008)．随着工业化和城市化的快速发展，中国NO，2007；Avnery等，2011)．根据长期定位观测，目前全CO等的排放量迅速增加，在适宜的条件下均可能造中文引用格式：朱治林，孙晓敏，董云社，等．2014．鲁西北平原玉米地

6、涡度相关臭氧通量日变化特征．中国科学：地球科学，44：292—301英文引用格式：ZhuZL，SunXM，DongYS，eta1．2014．DiurnalvariationofozonefluxovercornfieldinNorthwesternShandongPlainofChina．ScienceChina：EarthSciences，doi：10．1O07／sl1430—013-4797．9中国科学：地球科学2014年第44卷第2期成局地高浓度O3(Crutzen等，1999；唐文苑等，2009；城综合试验站(116。34E，36。50N，海拔28m)夏玉米邓雪娇等，20

7、11)．为此，从20世纪80年代开始，中田上进行的．观测地周围开阔，观测期间的玉米高度国就在部分地区开展了0本底浓度的长期观测(丁国为2．4m．该站位于华北平原的黄河冲积平原，土壤安等，2001；刘洁等，2006；金赛花等，2008)．母质为黄河冲积物，表土质地为轻、中壤土．夏玉米O3对植物的影响通常是采用开顶式气室(OTC)是该地区夏季的主要粮食作物，主要生育期为7-9月份．来研究的．即通过控制03浓度来定量研究00对植物1．2仪器和观测生长发育、光合作用和产量形成等的影响(F