极端高温对冬小麦冠层碳同化的影响

以涡度相关通量观测系统对山东禹城冬小麦农田碳通量进行11年(2003—2013年)连续观测,定义该11年内灌浆期日最高气温(Ta_max)的第95百分位数(30.58℃)为极端高温(EH)阈值。选择2004年和2012年中两个典型EH日和非极端高温(non-EH)日,对比分析EH对净生态系统生产力(NEP,白天)的影响特征与机理。结果表明:2004年EH日Ta_max比non-EH日高3.10℃,白天NEP总量低3.25mg(CO2)m-2s-1,降低比率19.77%;2012年EH日Ta_max比non-EH日高3.17℃,白天NEP总量低6.04mg(CO2)m-2s-1,降低比率19.17%。两年中,EH日与non-EH日的光合有效辐射(PAR)与NEP均呈显著二次曲线关系,但在PAR>1000μmolm2s1时段(该时段NEP总量占白天NEP总量的52.31%以上)则没有显著相关关系。随着PAR的增强,EH日和non-EH日的NEP差距有扩大趋势;在PAR>1000μmolm-2s-1时段,两者差异显著。无论全天还是仅PAR>1000μmolm-2s-1时段,空气相对湿度(RH)与NEP均没有显著相关关系。在4个观测日中,0~20cm土壤含水量(SWC)均为田间持水量的80%左右,在冬小麦灌浆期适宜的土壤含水量范围内,对冠层碳同化无抑制作用。从全天看,EH日和non-EH日的气温(Ta)与NEP相关性均不显著,但在PAR>1000μmolm-2s-1时段,Ta与NEP则有显著负相关关系,Ta上升1℃,NEP降低7.28%~9.53%(2004年)和6.94%~10.42%(2012年)。因此华北平原冬小麦灌浆期极端高温(30.58℃)对冠层碳同化有显著抑制作用,在EH日,Ta对NEP抑制的贡献率为59%~83%,Ta升高1℃,白天NEP总量降低6.05%~6.37%。