戴衍晨，王瑞，張繼光，高林，申國(guó)明，張繼旭，查婷，于海容，李志剛，向必坤，孟貴星

1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島市科苑經(jīng)四路11號(hào) 266101；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京市中關(guān)村南大街12號(hào) 10081；3湖北省煙草公司恩施州分公司，恩施市施州大道119號(hào) 445000

恩施煙區(qū)煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量變化特征分析

戴衍晨1,2，王瑞3，張繼光1，高林1，申國(guó)明1，張繼旭1，查婷1，于海容1，李志剛1,2，向必坤3，孟貴星3

1中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青島市科苑經(jīng)四路11號(hào) 266101；2中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京市中關(guān)村南大街12號(hào) 10081；3湖北省煙草公司恩施州分公司，恩施市施州大道119號(hào) 445000

為深入了解煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的時(shí)空變化規(guī)律，采用靜態(tài)箱-紅外CO2分析法研究了煙草團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期、平頂期、采收期及采收結(jié)束后共5個(gè)時(shí)期的壟體-煙株系統(tǒng)、壟間土壤及煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化特征。結(jié)果表明：壟體-煙株系統(tǒng)CO2通量具有明顯的日變化特征(采收結(jié)束后除外)，通量變化呈“U”型分布，日間以吸收CO2為主，吸收高峰出現(xiàn)在12:00左右，夜間以排放為主，其呼吸通量與溫度呈顯著的正相關(guān)；采收結(jié)束后系統(tǒng)全天表現(xiàn)為CO2的凈排放。壟間土壤CO2通量日變化呈單峰型，峰值出現(xiàn)在14:00左右，通量變化與土壤溫濕度間存在顯著的相關(guān)關(guān)系。整個(gè)煙田生態(tài)系統(tǒng)的CO2通量日變化規(guī)律與壟體-煙株系統(tǒng)趨于一致，通量日變化幅度及CO2日凈吸收量隨生育期表現(xiàn)不同，平頂期CO2通量日變化幅度最大，吸收峰值最高，為-2419.48 mg·m-2·h-1，CO2日凈吸收量大小為平頂期＞采收期＞旺長(zhǎng)期＞團(tuán)棵期，表現(xiàn)為碳匯，而采收結(jié)束后則表現(xiàn)為碳源。

煙田生態(tài)系統(tǒng)；CO2通量；特征分析；靜態(tài)箱法；日變化

目前以氣候變暖為主要特征的全球變化已成為國(guó)際公認(rèn)的事實(shí)，人類活動(dòng)引起的溫室氣體排放已成為導(dǎo)致氣候變暖的重要原因，其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)是溫室氣體的主要排放源[1-2]，因此農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的固碳減排是減少農(nóng)業(yè)溫室氣體排放的重要途徑[3]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)已成為目前關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題[4-5]，國(guó)內(nèi)外關(guān)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量變化及源/匯關(guān)系的報(bào)道已有很多，主要集中在玉米、水稻、小麥等農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中[6-10]。煙草作為我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，其種植面積和總產(chǎn)量位居世界第一位[11]，煙田生態(tài)系統(tǒng)作為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的重要組成，而關(guān)于煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量變化報(bào)道較少，王樹鍵等[12]曾研究了平頂期煙田生態(tài)系統(tǒng)日間CO2通量變化。24 h的日通量及季節(jié)動(dòng)態(tài)變化研究未見報(bào)道。因此，深入開展煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的時(shí)空變化規(guī)律研究，對(duì)評(píng)價(jià)煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2收支能力與碳源/匯關(guān)系具有重要意義。本文利用靜態(tài)箱-紅外CO2分析法觀測(cè)了恩施煙區(qū)煙草主要生育期煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的日變化，并分析了其對(duì)氣溫及土壤溫濕度的響應(yīng)，以期為煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的源/匯狀況及其對(duì)未來(lái)氣候變化的響應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)概況

試驗(yàn)地位于湖北省恩施州“清江源”現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)科技園區(qū)望城坡村(30°19′N，109°25′E)海拔1203.0 m，屬于亞熱帶季風(fēng)和季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，多年平均氣溫13.3oC，降雨量1435.0 mm。區(qū)域土壤為黃棕壤，pH值6.9，有機(jī)質(zhì)11.1 g·kg-1，堿解氮 85.6 mg·kg-1，速效鉀 118.7 mg·kg-1，速效磷 22.7 mg·kg-1。

煙苗于2013年4月28日進(jìn)行“井窖式”移栽，品種為云煙87，株距×行距為0.55 m×1.2 m，壟高為0.25 m，壟寬為0.6 m。施肥情況為純氮用量為120 kg·hm-2，m(N)：m(P2O5)：m(K2O)=1:1.5:3，70%的氮、鉀肥和100%磷肥施于底肥，30%氮、鉀肥用于移栽后30 d左右結(jié)合培土施用。

1.2 CO2通量的測(cè)定

采用靜態(tài)箱-紅外CO2分析法，測(cè)定儀器為便攜式紅外CO2分析儀（型號(hào)為ST-303，廣州市盈翔嘉儀器儀表有限公司）。本研究中的靜態(tài)箱分為透明箱與暗箱兩種，透明箱用于測(cè)定壟體-煙株系統(tǒng)CO2通量，暗箱用于測(cè)定壟間土壤CO2通量。透明箱的設(shè)計(jì)參考了朱詠莉等[13]設(shè)計(jì)的靜態(tài)箱，并根據(jù)壟作作物特征進(jìn)行了改進(jìn)，將透明箱體基座設(shè)計(jì)為馬鞍形，可跨埋在壟體上，基座上有回形水槽，水槽內(nèi)貯水以隔絕箱內(nèi)外氣體交換（圖1）。透明箱及暗箱均為自制，箱體框架為不銹鋼，透明箱四周及頂部為透明有機(jī)玻璃，暗箱采用不透明塑料板制成，均用硅膠墊密封并通過(guò)水壓測(cè)試。透明箱與暗箱的尺寸分別為55 cm×60 cm×165 cm和55 cm×60 cm×30 cm，箱體一側(cè)上部有一連接口與CO2分析儀連接，箱頂都裝有一個(gè)直徑15 cm的風(fēng)扇（12 V電池供電）用來(lái)混勻氣體。于2013年的煙草團(tuán)棵期（6月12日）、旺長(zhǎng)期（6月28日）、平頂期（7月16日）、采收期（8月21日）和采收結(jié)束后（9月15日）共計(jì)5個(gè)時(shí)期，分別測(cè)定壟體-煙株系統(tǒng)及壟間土壤CO2的濃度變化量，以計(jì)算CO2通量，每個(gè)生育期間隔2 h測(cè)定一次，觀測(cè)12次。

在測(cè)定的前一天，選出試驗(yàn)田中生長(zhǎng)勢(shì)均勻具有田間代表性的3棵煙株，在盡量不擾動(dòng)土壤的前提下，去除壟體及壟間待測(cè)區(qū)域表面雜草。次日測(cè)定時(shí)將透明箱與暗箱分別罩在選定的壟體（含1棵煙株）及壟間土壤上，并將箱體基座插入地下不少于5 cm深度，然后用土填滿箱體與土壤的接觸縫隙并壓實(shí)，以保證密封性。測(cè)定前開動(dòng)箱頂風(fēng)扇，使箱內(nèi)氣體混勻。再連接紅外CO2分析儀，測(cè)定箱內(nèi)0 min、5 min、10 min CO2濃度值，重復(fù)測(cè)定2次。測(cè)定CO2濃度的同時(shí)，使用JM624數(shù)字溫度計(jì)（天津今明有限公司）測(cè)量箱體內(nèi)及10 cm和20 cm的土層溫度，0～10 cm和10～20 cm的土壤含水量使用TSZ-1水分速測(cè)儀（武漢天聯(lián)科教儀器發(fā)展有限公司）測(cè)量。

圖1 透明箱示意圖與田間裝置圖Fig.1 Schematic diagram of transparent chamber and fi eld device

1.3 CO2通量的計(jì)算

式中F為CO2通量，單位為mg·m-2·h-1；ρ為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下CO2密度，即1.963 g·L-1；H為箱體有效高度（m）；P0為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的大氣壓(1.01×105Pa)；P和T為測(cè)定時(shí)箱內(nèi)的實(shí)際氣壓和氣溫；dCt/dt為單位時(shí)間（h）箱內(nèi)氣體濃度(μL·L-1)的變化量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)的整理與分析使用Excel 2010和SAS 9.2。

CO2通量與氣溫、土壤溫度間關(guān)系，采用回歸分析法，回歸模型如下：

式中y為CO2通量（mg·m-2·h-1），t為溫度（℃），k為溫度反應(yīng)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 壟體-煙株系統(tǒng)CO2通量日變化特征及對(duì)溫度的響應(yīng)

2.1.1 壟體-煙株系統(tǒng)CO2通量日變化特征

由圖2可以看出，不同生育期（采收結(jié)束后除外）壟體-煙株系統(tǒng)CO2通量變化規(guī)律基本一致，日間通量值主要為負(fù)，夜間為正，通量變化呈“U”型分布。早上7:00左右通量值出現(xiàn)負(fù)值，表明系統(tǒng)開始從大氣中凈吸收CO2，隨著太陽(yáng)角度的升高，光輻射的增強(qiáng)，煙株光合能力迅速增加，中午12:00左右通量值達(dá)到最小，說(shuō)明此時(shí)系統(tǒng)凈吸收CO2速率最大。下午則隨著光照強(qiáng)度的不斷降低，光合作用也逐步減弱，通量值逐漸增大。19:00左右通量值為0，說(shuō)明此時(shí)光合作用與呼吸作用達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。19:00～7:00（次日）通量值為正，通量變化幅度較穩(wěn)定。采收結(jié)束后CO2通量值晝夜均為正，說(shuō)明此時(shí)CO2通量主要來(lái)源于土壤的呼吸作用。

圖2 不同生育期壟體-煙株系統(tǒng)CO2通量日變化Fig.2 Diurnal variation of CO2 fl uxes in the ridge-tobacco system at different growing stages

2.1.2 夜間壟體-煙株系統(tǒng)呼吸對(duì)溫度的響應(yīng)

本試驗(yàn)采用簡(jiǎn)單的指數(shù)方程（式2）對(duì)不同生育期夜間壟體-煙株系統(tǒng)呼吸通量與氣溫（Ta）、10 cm土層溫度(T10)及20 cm土層溫度(T20)分別進(jìn)行擬合，結(jié)果表明系統(tǒng)呼吸通量與各溫度因子間均呈顯著的正相關(guān)(p＜0.01)（表1）。團(tuán)棵期夜間系統(tǒng)呼吸通量與Ta的決定系數(shù)R2較與T10、T20間高，而其他4個(gè)時(shí)期，則與T10間表現(xiàn)出較高的相關(guān)性。從呼吸通量與溫度間敏感性Q10值（Q10=e10×k）來(lái)看，在各生育期中，夜間系統(tǒng)呼吸通量與T20的Q10值最大，說(shuō)明夜間系統(tǒng)呼吸對(duì)T20變化更敏感?？紤]到T20變化范圍較Ta和T10小以及呼吸通量與溫度因子間相關(guān)性大小，綜合以上分析，團(tuán)棵期時(shí)的氣溫和另外4個(gè)時(shí)期的10 cm土層溫度能分別較好的反映夜間壟體-煙株系統(tǒng)呼吸。

表1 不同生育期夜間壟體-煙株系統(tǒng)CO2通量與溫度的擬合關(guān)系Tab.1 Relationship between CO2 fl uxes in the ridge-tobacco system and temperature at different growing stages

2.2 壟間土壤CO2通量日變化特征及對(duì)土壤溫濕度的響應(yīng)

由圖3可以看出，各生育期壟間土壤CO2通量日變化規(guī)律較為一致，總體變化呈單峰型，夜間土壤呼吸通量基本維持在較低水平，早上6:00左右，開始隨著氣溫與土壤溫度的變化，土壤CO2通量呈先增后緩慢降低的趨勢(shì)，各個(gè)生育期時(shí)的土壤CO2通量高峰一般出現(xiàn)在14:00左右，這與當(dāng)?shù)刈罡邷爻霈F(xiàn)的時(shí)間一致。關(guān)于壟間土壤CO2通量與不同土層溫濕度間關(guān)系分別如圖4、圖5所示。

圖3 壟間土壤CO2通量日變化Fig.3 Diurnal variation of CO2 fl uxes in the soil between ridges

隨著土壤10 cm、20 cm土層溫度的增加，土壤CO2通量呈增加趨勢(shì)，通量變化與10 cm和20 cm土層溫度均呈顯著的正相關(guān)（p＜0.01）(圖4)，決定系數(shù)R2分別為0.75與0.42，Q10值分別為2.75與2.67，差異不大，因此，兩種不同土層溫度中，10 cm土層溫度能較好的解釋土壤CO2通量變化。由圖5可以看出，土壤CO2通量與0～10 cm及10～20 cm土壤含水量呈顯著的負(fù)相關(guān)（p＜0.01），說(shuō)明隨著土壤濕度的增加，土壤CO2通量降低，且通量變化與兩層土壤濕度的決定系數(shù)R2分別達(dá)到了0.47與0.53，說(shuō)明0～20 cm土壤濕度也是影響土壤CO2通量的重要因素。

圖4 土壤CO2通量與土壤10 cm及20 cm土層溫度的關(guān)系Fig.4 Relationship between soil CO2 fl uxes and soil temperature at 10 cm and 20 cm depth

圖5 土壤CO2通量與0～10 cm及10～20 cm土壤含水量的關(guān)系Fig.5 Relationship between soil CO2 fl uxes and soil moisture at 0-10 cm and 10-20 cm depth

2.3 不同生育期煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量動(dòng)態(tài)變化

綜合以上分析，整個(gè)煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量可以用壟體-煙株系統(tǒng)CO2通量與壟間土壤CO2通量觀測(cè)值之和來(lái)表示。由圖6可以看出，不同生育期煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的日變化特征與壟體-煙株系統(tǒng)（圖2）趨于一致。煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化幅度在不同生育期中存在一定差異，其中煙草團(tuán)棵期時(shí)葉面積指數(shù)較小，光合與呼吸作用都較弱，CO2通量日變化幅度較小，僅為 -583.15～281.31 mg·m-2·h-1。隨著煙草進(jìn)入旺長(zhǎng)期，此時(shí)CO2通量日變化幅度較團(tuán)棵期時(shí)有所增大，為 -904.55～354.71 mg·m-2·h-1，其中CO2吸收峰值是團(tuán)棵期的1.55倍。平頂期時(shí)CO2通量日變化幅度最大，達(dá)到-2419.48～594.82 mg·m-2·h-1。采收期時(shí)（平均剩余9.3片葉）CO2通量日變化幅度為 -983.34～350.28 mg·m-2·h-1，吸收峰值明顯小于平頂期而與略大于旺長(zhǎng)期。煙葉采收結(jié)束后，生態(tài)系統(tǒng)全天表現(xiàn)為CO2的凈排放，排放速率變化幅度較為平穩(wěn)。

圖6 不同生育期煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化Fig.6 Diurnal variation of CO2 fl uxes in the whole tobacco fi eld ecosystem at different growing stages

通過(guò)估算煙田生態(tài)系統(tǒng)在不同生育期與大氣CO2的日凈交換量，可以分析該系統(tǒng)的CO2日收支能力。圖7表明了煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2日收支能力在不同生育期的差異，團(tuán)棵期、旺長(zhǎng)期、平頂期、采收期CO2日凈交換量分別為 -1.87 g·m-2·d-1、-3.19 g·m-2·d-1、-15.71 g·m-2·d-1、-4.98 g·m-2·d-1，大小為平頂期 ＞ 采收期 ＞旺長(zhǎng)期＞團(tuán)棵期，表現(xiàn)為碳匯，采收結(jié)束后，CO2日凈交換量為 2.75 g·m-2·d-1，則表現(xiàn)為碳源。

圖7 不同生育期煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2日凈交換量Fig.7 Daily net ecosystem exchange of CO2 fl uxes in the whole tobacco fi eld ecosystem at different growing stages

3 討論

3.1 煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量對(duì)溫濕度的響應(yīng)

通常認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)呼吸對(duì)溫度的響應(yīng)呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，一般主要以溫度與呼吸的相關(guān)性或決定系數(shù)來(lái)評(píng)價(jià)選取合適的溫度指標(biāo)[15]。不同生育期反映夜間壟體-煙株系統(tǒng)呼的合適溫度指標(biāo)略有不同，可能的原因是，夜間呼吸強(qiáng)度直接受控于熱量條件，氣溫和土壤溫度升高都會(huì)促進(jìn)植物和土壤微生物的新陳代謝，從而加強(qiáng)系統(tǒng)CO2排放的強(qiáng)度[16]。一般認(rèn)為，土壤呼吸作用主要來(lái)源于植物根系呼吸及土壤微生物呼吸兩大部分[17]，而煙田壟間土壤中一般無(wú)煙株根系，因此壟間土壤呼吸相對(duì)較弱。有研究表明土壤溫度與水分影響土壤微生物活性，是影響土壤CO2通量動(dòng)態(tài)變化最為密切的因子[18-19]。通常認(rèn)為土壤呼吸與土壤溫度之間呈顯著的正相關(guān)[20]，本試驗(yàn)結(jié)果亦表明煙田壟間土壤CO2通量與10cm及20cm土層溫度呈顯著的正相關(guān)，土壤Q10值為2.67～2.75，介于Raich等[21]研究發(fā)現(xiàn)全球土壤Q10值范圍（1.3～3.3）內(nèi)。壟間土壤CO2通量與0～10 cm及10～20 cm土壤含水量呈顯著負(fù)相關(guān)，可能原因是壟間土壤較為貧瘠，缺乏外界能源的輸入，而0～20 cm土壤含水量在16%以上，從而導(dǎo)致隨著土壤濕度的增加，土壤微生物呼吸減弱。也有研究結(jié)果顯示土壤CO2通量對(duì)土壤水分的響應(yīng)結(jié)果不一致[22]，這是由于土壤呼吸是溫度、降水、土壤特性等環(huán)境因素綜合作用的結(jié)果，而且這些因素在時(shí)空尺度上存在較大的異質(zhì)性。

3.2 煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量變化規(guī)律

本試驗(yàn)結(jié)果表明壟體-煙株系統(tǒng)CO2通量是整個(gè)煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的主要貢獻(xiàn)者。煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化總體呈“U”型分布，峰值出現(xiàn)在中午12:00左右，與玉米、晚稻、小麥農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)[6,8-9]表現(xiàn)基本一致。平頂期為煙株生長(zhǎng)的最旺盛時(shí)期，葉片已完全開片，而且氣溫較6月份有所增強(qiáng)，因此該時(shí)期生態(tài)系統(tǒng)CO2吸收峰值及夜間呼吸通量達(dá)到最大。采收期時(shí)CO2吸收峰值明顯小于平頂期，原因?yàn)槠巾斊诤笕~片從下而上開始逐漸成熟，并被漸次采收，觀測(cè)時(shí)平均剩余9.3片葉，葉面積指數(shù)的大幅度降低，從而造成光合能力明顯降低。而其吸收峰值略大于旺長(zhǎng)期，其原因一方面是采收期的葉面積指數(shù)和光合能力尚高于旺長(zhǎng)期；另一方面可能是旺長(zhǎng)期正值當(dāng)?shù)氐挠昙?，多云的天氣下太?yáng)輻射有所減弱，也會(huì)造成CO2的吸收峰值有所減弱[13]，從而導(dǎo)致旺長(zhǎng)期的日間CO2通量測(cè)量值偏小。平頂期為煙田生態(tài)系統(tǒng)凈吸收CO2峰值時(shí)期，CO2日凈交換量為-15.71 g·m-2·d-1，該值小于淮河流域麥田、稻田生態(tài)系統(tǒng)及張掖灌區(qū)玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)（分別為-43.12 g·m-2·d-1，-38.13 g·m-2·d-1， -33.66 g·m-2·d-1）[16,23]。 其 可 能原因是：一方面是測(cè)量方法的不同，本文使用靜態(tài)箱法，后者使用渦度相關(guān)法，兩種方法的研究結(jié)果存在一定差異[24]；另一方面與測(cè)量地點(diǎn)的氣候、光合輻射及不同作物的種植密度、生物量及其光合特性相關(guān)。本文僅是恩施坡地?zé)熖锏脑囼?yàn)結(jié)果，關(guān)于煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量變化的規(guī)律性結(jié)論還需要多地點(diǎn)的研究結(jié)果來(lái)驗(yàn)證，而且煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的影響機(jī)制也需要進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

(1)壟體-煙株系統(tǒng)CO2通量具有明顯的日變化特征，通量變化呈“U”型分布，日間通量主要為負(fù)值，峰值出現(xiàn)在12:00左右，夜間通量為正值，且通量與溫度呈顯著的正相關(guān)。

(2)壟間土壤CO2通量日變化呈單峰型分布，夜間通量變化較穩(wěn)定，日間通量主要隨著溫度的變化而變化，峰值出現(xiàn)在14:00左右，土壤CO2通量與土壤溫濕度有著顯著的相關(guān)關(guān)系，其中10 cm土層溫度較20 cm土層溫度影響土壤CO2通量尤甚。

(3)不同生育期煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量日變化幅度及CO2日收支能力存在一定差異：平頂期生態(tài)系統(tǒng)CO2通量變化幅度最大，吸收峰值最高，為-2419.48 mg·m-2·h-1；團(tuán)棵期至采收期生態(tài)系統(tǒng) CO2日凈吸收量大小為平頂期＞采收期＞旺長(zhǎng)期＞團(tuán)棵期，表現(xiàn)為碳匯；采收結(jié)束后，生態(tài)系統(tǒng)凈排放CO2，表現(xiàn)為碳源。

[1]IPCC. Climate change 2007-the physical science basis:Working group I contribution to the fourth assessment report of the IPCC[M]. Cambridge University Press, 2007.

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Characteristic analysis of CO2fl ux variation in Enshi tobacco-growing fi eld ecosystem

DAI Yanchen1,2，WANG Rui3，ZHANG Jiguang1，GAO Lin1，SHEN Guoming1＊，ZHANG Jixu1，ZHA Ting1，YU Hairong1，LI Zhigang1,2，XIANG Bikun3，MENG Guixing3
1 Tobacco Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Tobacco Biology and Processing, Ministry of Agriculture, Qingdao 266101, China;2 Graduate School, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;3 Hubei Enshi Branch Tobacco Company, Enshi 445000, China

In order to facilitate better understanding of spatial-temporal variation of CO2fluxes in tobacco field ecosystem, diurnal variation of CO2fl uxes in the ridge-tobacco system, and the soil between ridges and the whole tobacco fi eld ecosystem at fi ve different tobacco growing stages (rosette stage, vigorous growing stage, fl at stage, harvest stage, and after- harvest stage) were measured respectively by using a closed chamber technique (infrared CO2analyzer). Results showed that the ridge-tobacco system showed signi fi cant diurnal variation at all stages, except after-harvest stage, and CO2fl uxes curve presented a “U” pattern. In daytime the system mainly absorbed CO2, reaching peak at about 12:00, while at night it released CO2, and a significant positive correlation was found between rate of CO2emission and temperature. At after-harvest stage, the system only showed CO2emission in daytime. The diurnal variation of CO2fl uxes in soil between ridges showed a single peak curve, with peak at about 14:00. There was signi fi cant correlation between CO2fl uxes in soil between ridges and soil temperature and moisture at different depths. The diurnal variation of CO2fl uxes in the whole tobacco fi eld ecosystem was consistent with that in the ridge-tobacco system. However, the range of CO2fl uxes variation and daily net absorption of CO2fl uxes were different at different growing stages. The maximal range of CO2fl uxes occurred at fl at stage with maximum value of -2419.48 mg·m-2·h-1. Daily net absorption of CO2amount at different growing stages was in the following order: fl at stage＞harvest stage＞vigorous growing stage＞rosette stage. It was displayed in the form of carbon sink at the above four growing stages, and was regarded as carbon source at after-harvest stage.

tobacco fi eld ecosystem; CO2fl uxes; characteristic analysis; closed chamber technique; diurnal variation

戴衍晨，王瑞，張繼光,等. 恩施煙區(qū)煙田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量變化特征分析[J]. 中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2015,21（4）

中國(guó)煙草總公司科技重點(diǎn)項(xiàng)目“‘清江源’生態(tài)富硒特色煙葉生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”（110201202014）；國(guó)家自然科學(xué)基金（41201291）

戴衍晨（1990—），在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)橥寥郎鷳B(tài)，Email：dyc514232@163.com

申國(guó)明（1964—），研究員，主要從事煙草栽培與生態(tài)研究，Email：ycssgm@163.com

2014-08-02

:DAI Yanchen，WANG Rui，ZHANG Jiguang, et al. Characteristic analysis of CO2fl ux variation in Enshi tobacco-growing fi eld ecosystem [J]. Acta Tabacaria Sinica, 2015, 21(4)