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枣树兼具生态和经济双重效益,新疆枣树种植面积已达50万公顷,占新疆果树种植面积的一半以上。日益扩大的枣林种植面积加剧了干旱区的林水矛盾,且枣林的生态效益还未探明。对干旱区枣林生态系统能量平衡及水碳通量的研究,是缓解干旱区水资源短缺、合理调节当地温室效应的核心内容。本文使用涡度协方差(Eddy covariance,EC)技术和辅助观测仪器,在干旱区滴灌枣林开展为期两年(2018年、2019年)的田间观测试验,选择R语言REddy Proc包插补的通量数据,并对热储存项进行修正,分析枣林生态系统的能量平衡闭合率及其变化趋势;利用SIMDual-Kc模型和改进的Shuttleworth-Wallace模型(S-W)估算干旱区枣林的蒸散量;使用结构方程模型(Structural equation modelling,SEM)分析枣林蒸散与其影响因子之间的关系;使用REddy Proc包将净生态系统碳通量(Net CO2 Ecosystem Exchange,NEE)拆分成总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)和总生态系统呼吸量(Ecosystem Respiration,Reco),并分析干旱区枣林生态系统碳通量变化规律、水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)及其变化规律。结果如下:(1)REddy Proc包插补通量数据效果较好,两年插补数据交叉验证的误差统计参数:b分别为0.86、0.99,R~2分别为0.86、0.95,d分别为0.96、0.98,EF分别为0.84、0.92,RSR分别为0.28、0.40。插补后,两年枣林能量闭合度分别为73.45%、73.11%,湍流热通量(H+LE)与可利用能量(Rn-G)的R~2均为0.97。计入热储存项后,能量闭合度分别提高了3.72%、2.75%,达到了77.17%、75.86%;湍流热通量(H+LE)与可利用能量(Rn-G-S)的R~2均为0.97。各能量分项(Rn,G,LE,H)的日平均变化规律在生育期和休眠期相似,均呈现以净辐射变化规律为基础的单峰变化。(2)SIMDual-Kc模型模拟枣林生育期的蒸散量、植株蒸腾量精度较高,两年蒸散量模拟精度:R~2为0.57、0.60,d为0.86、0.87,EF为0.51、0.55;植株蒸腾量模拟精度:R~2为0.73、0.77,d为0.91、0.92,EF为0.62、0.64;实测值和模型拟合值较吻合。同时,给出了适用于干旱区枣林的模型参数:基础作物系数Kcb ini为0.18,Kcb mid为0.7,Kcb end为0.7;蒸发层深度Ze为0.15 m,总蒸发水量TEW为18mm,易蒸发水量REW为9mm,土壤水分消耗比率p均为0.5。情景预测显示,在总灌溉量相同时,因土壤表层含水率对土壤蒸发量的影响较大,故不同的灌溉频率对土壤蒸发影响较大,对植株蒸腾影响较小。(3)改进的S-W模型在干旱区枣林有较好的适用性,最佳拟合参数:b2为4.6041,b3为957.1106,a1为6.9445,g0为0.0439,消光系数为0.4508;两年蒸散的模拟精度:RMSE为0.62mm/d、0.76mm/d,b为0.77、0.88,R~2为0.95、0.97,d为0.92、0.94,EF为0.70、0.81(模拟效果极好);RSR为0.44、0.55。不同的时间尺度下,日尺度模拟精度较高而小时尺度模拟精度较低,且日尺度模拟运算量较小。S-W模型受到天气状况影响较大,在晴天的模拟精度高于阴雨天。(4)SEM模型显示,6个测量因子能够解释89%的植株蒸腾量、84%的土壤蒸发量,植株蒸腾量对土壤蒸发量的影响系数为-0.70。对植株蒸腾量影响最大的因子是叶面积指数,总影响系数为0.52;其次是气温,总影响系数为0.44,无间接影响。对土壤蒸发量影响最大的因子是净辐射,总影响系数为0.51,直接路径系数为0.66;其次是土壤表层含水率,总影响系数为0.49,直接路径系数为0.69。(5)干旱区枣林蒸散量在休眠期变化平缓幅度小,在生育期变化剧烈,两年的整年度蒸散量分别为657.64mm、677.40mm。枣林的NEE、GPP、Reco均呈明显的季节变化,在休眠期变化平缓幅度小,在生育期的变化剧烈。干旱区枣林NEE年总量为-569.08g CO2/(m~2·a)、-491.96 g CO2/(m~2·a),整年度为碳汇;干旱区枣林GPP年总量为1364.86g CO2/(m~2·a)、1301.19g CO2/(m~2·a);Reco年总量为782.46g CO2/(m~2·a)、809.22g CO2/(m~2·a)。(6)总生态系统呼吸Reco和土壤温度的相关系数表现为指数关系,Reco和8cm土壤温度相关系数最高(R~2=0.72、0.67),Reco和气温的相关系数(R~2=0.72、0.75)比和土壤温度的相关系数高。干旱区枣林的整年度WUE分别为2.08 g C/kg H2O、1.92 g C/kg H2O。生育期枣林的WUE呈波动式变化,生育期日平均WUE分别为2.19g C/kg H2O、2.01 g C/kg H2O。本文展示了干旱区滴灌枣林生态系统的能量平衡及水碳通量变化规律,研究结果可为干旱区枣林制定合理滴灌制度、灌溉决策、评价生态效益提供理论依据。