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LI-7500应用案例 |【SCI TOTAL ENVIRON】湿润区C3和C4作物的碳水通量和生态系统水分利用效率EWUE研究

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概述
实验/设备条件
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实验/操作方法
实验结果/结论
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原文以 Quantifying water and CO2 fluxes and water use efficiencies across irrigated C3 and C4 crops in a humid climate 为标题发表在Science of the Total Environment(IF=6.551)上。
作者 | Saseendran S. Anapalli, Daniel K. Fisher, Krishna N. Reddy 等
翻译 | 子毅

地下水是在数百万年地质年代中逐渐形成的。在农业生产中,无节制的抽取地下水会导致这些珍贵的水资源出现枯竭。

同时,温室气体排放造成大气升温,这会进一步引发农作物需水量增加。

了解农作物的水分利用效率非常重要,这不仅有助于发展生态友好型的农业产业,还有助于定量评估农业生态系统的温室气体排放。

研究者使用涡度协方差方法,定量研究了C4作物玉米以及C3作物大豆(Soybean)和棉花的生态系统水分利用效率EWUE。

实验地位于美国密西西比河流域下游三角洲。这里气候湿润,土壤以黏土为主。研究者同步采集了实验样地的小气候环境因子数据。

结果显示,在2017年生长季内,3种作物生态系统都表现为碳(CO2)汇。

玉米、大豆和棉花样地的CO2交换量分别为-31,331、-23,563和-8856 kg ha-1(负号说明CO2通量的方向是从大气进入生态系统),蒸散量分别为483、552和367mm。

在季节尺度上,棉花样地NEE(Net Ecosystem Exchange)比玉米样地低72%,比大豆样地低62%。

半小时NEE数据平均ZD值:玉米、大豆和棉花样地分别为-33.6,-27.2和-14.2 kg CO2ha-1。NEE日尺度平均值分别为-258、-169和 -65 kg CO2 ha-1。

和C3作物大豆和棉花样地数据对比,C4作物玉米生态系统水分利用效率EWUE更高。

LI-7500RS开路式CO2/H2O分析仪在本研究中的作用

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LI-COR涡度协方差通量测量系统

使用LI-7500RS开路式CO2/H2O分析仪(LI-COR, Inc., Lincoln, NE USA)测量玉米、大豆和棉花样地大气湍流运动中的CO2和H2O浓度。

使用GILL-WM(Gill Instruments, Lymington, UK)三维超声风速仪测量湍流在垂直方向上的运动速度。仪器采样频率10Hz。

为了确保数据的准确性,每年实验前将所有仪器统一校准。

仪器安装在约两倍冠层高度的位置,通量塔高度可调。

整个生长季内,玉米冠层ZD值约2.15m,大豆冠层ZD值约1.2m,棉花冠层ZD值约1.0m。

冠层平均高度每增加5cm,就相应升高仪器所在位置,确保冠层顶部和仪器之间的垂直距离保持不变。

原文中的主要仪器照片和数据图

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