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相似文献
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1.
本研究采用离轴积分腔输出光谱技术对北京山区侧柏人工林进行了大气CO2浓度及其δ13C值的原位观测,在半小时尺度上对比了林内不同高度处大气CO2浓度及其δ13C值的差异,并探究其对气象因子的响应.结果表明: 林内CO2浓度自日出后经历先降低后升高的变化趋势,最低值出现在16:00—16:30,浓度为352.5 μmol·mol-1,最大值出现在5:00左右,达到402.0 μmol·mol-1,其δ13C值变化趋势微弱且较为复杂,呈现出近地层先降低后升高、林冠层先升高后降低的趋势;研究日期内,林内CO2浓度随高度的升高而降低,林内0、2、5、8、12.5和18 m处的日均值为386.5、369.9、368.2、367.8、367.9和367.9 μmol·mol-113C值呈现出随高度升高而升高的趋势,林内0、2、5、8、12.5和18 m处的日均值为-16.0‰、-13.7‰、-13.5‰、-13.5‰、-13.1‰和-13.3‰;逐步回归分析表明,温度和湿度是影响林内大气CO2浓度及δ13C值的主要因子,饱和蒸汽压差(VPD)可以影响林内CO2浓度变化,风速可以影响林冠层CO2浓度变化,而土壤含水率、电导率和地面净辐射则是影响近地层CO2浓度及δ13C值的环境因子.这些环境因子通过增强或减弱生态系统内光合作用和呼吸作用来影响林内CO2浓度及其δ13C值的变化.  相似文献   

2.
采用离轴积分腔输出光谱技术测定华北低丘山区栓皮栎人工林冠层上缘(11 m)和下部(6 m)大气CO2浓度和δ13C值,在小时尺度上分析冠层CO2浓度和δ13C变化及其影响因素.结果表明: 冠层CO2浓度呈先高后低再升高的日变化趋势,而δ13C值没有明显一致的日变化规律.白天大气不稳定状态出现的频率为70.2%,在光合作用和林内湍流的共同作用下,栓皮栎冠层下部CO2浓度高于冠层上缘约1.70 μmol·mol-1,而δ13C值低于冠层上缘约0.81‰.晚上大气稳定状态出现的频率为76.2%,湍流弱,冠层叶片呼出的CO2不易流动,导致冠层下部CO2浓度高于上缘约1.24 μmol·mol-113C值低于冠层上缘约0.58‰.白天和晚上冠层上下缘的CO2浓度差值与δ13C差值均呈显著的相关关系.逐步回归分析表明,白天太阳辐射和相对湿度是影响冠层CO2浓度和δ13C值差异的主要环境因子,晚上温度显著影响冠层下部与上缘δ13C值的变化,这些环境因子通过增强或减弱光合和呼吸作用来影响冠层大气中CO2浓度和δ13C值的变化.  相似文献   

3.
采用离轴积分腔输出光谱技术测定了北京市4组绿地及其相邻道路上CO2浓度和δ13C值的变化,分析城市绿地对近地层CO2浓度空间分布的影响.结果表明:北京城市CO2浓度和δ13C值存在时空差异,城区CO2浓度最高,近郊次之,远郊最低,CO2存在明显的穹顶式分布,但δ13C值变化分布恰好相反.在非生长季节中,绿地与相邻道路之间的ΔCO2和Δ13C值较小,4个试验点之间差异不显著.然而,在生长季节中,城区的北京园林科学研究院绿地与4环路(BLA&4th RR)、北京奥林匹克森林公园与5环路(BOP&5th RR)的ΔCO2和Δ13C值显著高于郊区的稻香园公园与苏家屯东路(DP&SR)、北京门头沟城郊森林站与站外道路(MTG&MR).在生长季节和非生长季节中,4个试验点的CO2浓度与车流量呈显著正相关,表明车流量是影响市区CO2浓度空间分布的重要因素之一.非生长季节中δ13C值与车流量呈显著负相关,但在生长季节,δ13C值与车流量相关性不显著.4块绿地内外的ΔCO2浓度值均与叶面积指数(LAI)呈显著负相关,Δ13C值与LAI呈极显著的对数函数关系.逐步回归分析表明,生长季节中太阳辐射、温度和LAI对市区和近郊绿地内外ΔCO2浓度具有显著影响,温度和太阳辐射是影响Δ13C值的主要因子.生长季节中,植物通过光合作用降低了绿地系统近地层的CO2浓度,表明绿地系统在改善城市生态环境方面发挥积极作用.  相似文献   

4.
基于稳定碳同位素对北京西山侧柏林生态系统呼吸进行定量拆分,能够为该地区森林生态系统碳交换研究奠定基础。本研究采用光谱技术对森林不同高度处CO2浓度和δ13C值进行连续观测,同时采用土壤气室和枝条气室测定地下呼吸和地上呼吸的δ13C值,求得生态系统呼吸各组分比例。结合土壤呼吸通量的测定,实现对生态系呼吸的定量区分。结果表明: 森林生态系统各呼吸组分夜间δ13C值呈波动变化,植物地上呼吸δ13C值变化范围为-31.74‰~-23.33‰,土壤地下呼吸δ13C值变化范围为-32.11‰~-27.74‰,生态系统呼吸δ13C值介于二者之间。夜间平均土壤呼吸通量为1.70 μmol·m-2·s-1,占生态系统总呼吸的47%~91%;夜间地上呼吸量的平均值为0.72 μmol·m-2·s-1,对生态系统总呼吸的贡献较小。由同位素混合模型推算求得的日间呼吸变异大于温度响应模型的结果,其平均值分别为2.31和2.28 μmol·m-2·s-1。  相似文献   

5.
化石燃料的大量使用和森林的过度砍伐,引起大气中CO2浓度的大幅度增加,同时由于Suess效应,大气CO2中的δ13C在不断地下降。植物中δ13C的变化是大气CO2浓度和同位素比值变化的敏感指示器。文中利用树木年轮δ13C序列和植物碳同位素分馏模型,尝试恢复了新疆阿勒泰地区近440年来大气δ13C的变化。结果表明,1850年之前,从树木年轮δ13C序列恢复的大气δ13C相对恒定在-6.60‰(R2=0.052),而1850年之后,该大气δ13C明显降低(R2=0.65),平均约为-7.04‰,平均年降低0.0084‰。这一结果高于从冰芯气泡所恢复的大气δ13C,1850年~1981年冰芯大气δ13C平均年降低约0.00657‰这可能与从树木年轮δ13C序列恢复的大气δ13C有更高的分辨率及树木生长点大气δ13C不同于全球大气δ13C值有关。  相似文献   

6.
依托FACE技术平台, 采用稳定13C同位素技术, 通过将小麦(C3作物)种植于长期单作玉米(C4作物)的土壤上, 研究了大气CO2浓度升高和不同氮肥水平对土壤排放CO2的δ13C值及根际呼吸的影响. 结果表明: 种植小麦后土壤排放CO2的δ13C值随作物生长逐渐降低, CO2浓度升高200 μmol·mol-1显著降低了孕穗、抽穗期(施氮量为250 kg·hm-2, HN)与拔节、孕穗期(施氮量为150 kg·hm-2, LN)土壤排放CO2的δ13C值, 显著提高了孕穗、抽穗期的根际呼吸比例. 拔节至成熟期, 根际呼吸占土壤呼吸的比例在高CO2浓度下为24%~48%(HN)和21%~48%(LN), 在正常CO2浓度下为20%~36% (HN)和19%~32%(LN). 不同CO2浓度下土壤排放CO2的δ13C值和根际呼吸对氮肥增加的响应不同, CO2浓度与氮肥用量在拔节期对根际呼吸的交互效应显著.  相似文献   

7.
我国现存的杉木人工林普遍是树种组成单一、林分密度不合理、生产力低下的低效人工林,在改善低效人工林方面通常采取引入阔叶树种的营林措施。本研究以江西官山林场杉木纯林和杉楠混交林为对象,基于树轮δ13C稳定同位素方法量化植物内禀水分利用效率(iWUE)及其对气象因子的响应,分析引入楠木对低效杉木人工林林木质量的提升效应。结果表明:纯林中的杉木断面积生长量为0.23 cm2,高于混交林杉木的0.19 cm2;杉木纯林树轮δ13C和iWUE分别为-27.4‰和52.9%,低于混交林的-26.7‰和62.8%。杉木纯林δ13C对年均降水和年均相对湿度的变化更敏感,杉木混交林δ13C则与气象因子的相关性不明显;杉木纯林iWUE与年均温度、年均大气CO2浓度和年均最高温度呈正相关,与年均降水和年均相对湿度呈负相关,而杉木混交林iWUE仅与年均大气CO2浓度呈正相关。表明杉木纯林对气候的响应较杉木混交林更敏感。  相似文献   

8.
大气CO2浓度升高对土壤氮素转化过程产生重要影响,研究其变化有助于更好地预测陆地生态系统的固碳潜力.氮同位素自然丰度作为生态系统氮素循环过程的综合指标能够有效地指示CO2浓度升高对土壤氮素转化过程的影响.本研究采用开顶箱CO2 熏蒸法研究连续10年的大气CO2 浓度升高对我国东北地区蒙古栎及其土壤和微生物生物量碳、氮同位素自然丰度的影响.结果表明: 大气CO2浓度升高改变了土壤氮循环过程,增加了土壤微生物和植物叶片δ15N;促进了富13C土壤有机碳分解,中和了贫13C植物光合碳输入的效果,导致土壤可溶性有机碳和微生物碳δ13C在CO2升高条件下没有发生显著变化.这些结果表明,CO2浓度升高很可能促进了土壤有机质矿化过程,并加剧了系统氮限制的状态.  相似文献   

9.
采用13C-CO2进行连续标记,研究水稻分蘖期和孕穗期光合碳在植株-土壤系统中的分配及其对大气CO2浓度升高(800 μL·L-1)和施氮(100 mg·kg-1)的响应.结果表明: CO2浓度升高显著提高分蘖期根系生物量和孕穗期地上部生物量,并使生物量根冠比在分蘖期增加,而在孕穗期减小.CO2浓度升高条件下,施氮使水稻地上部分生物量增加,却显著降低了孕穗期水稻根系生物量.CO2浓度升高使光合13C在孕穗期向土壤的输入显著增加,然而施肥并没有促进由CO2浓度升高驱动的光合13C在土壤中的积累,而且还降低了土壤中的光合13C的分配比例.综上,CO2浓度升高显著提高了稻田土壤光合碳输入,促进稻田有机碳周转;施氮促进了水稻地上部的生长,却降低了光合碳向地下的分配比例.  相似文献   

10.
大气CO2浓度升高对土壤氮素转化过程产生重要影响,研究其变化有助于更好地预测陆地生态系统的固碳潜力.氮同位素自然丰度作为生态系统氮素循环过程的综合指标能够有效地指示CO2浓度升高对土壤氮素转化过程的影响.本研究采用开顶箱CO2 熏蒸法研究连续10年的大气CO2 浓度升高对我国东北地区蒙古栎及其土壤和微生物生物量碳、氮同位素自然丰度的影响.结果表明: 大气CO2浓度升高改变了土壤氮循环过程,增加了土壤微生物和植物叶片δ15N;促进了富13C土壤有机碳分解,中和了贫13C植物光合碳输入的效果,导致土壤可溶性有机碳和微生物碳δ13C在CO2升高条件下没有发生显著变化.这些结果表明,CO2浓度升高很可能促进了土壤有机质矿化过程,并加剧了系统氮限制的状态.  相似文献   

11.
采用13C-CO2进行连续标记,研究水稻分蘖期和孕穗期光合碳在植株-土壤系统中的分配及其对大气CO2浓度升高(800 μL·L-1)和施氮(100 mg·kg-1)的响应.结果表明: CO2浓度升高显著提高分蘖期根系生物量和孕穗期地上部生物量,并使生物量根冠比在分蘖期增加,而在孕穗期减小.CO2浓度升高条件下,施氮使水稻地上部分生物量增加,却显著降低了孕穗期水稻根系生物量.CO2浓度升高使光合13C在孕穗期向土壤的输入显著增加,然而施肥并没有促进由CO2浓度升高驱动的光合13C在土壤中的积累,而且还降低了土壤中的光合13C的分配比例.综上,CO2浓度升高显著提高了稻田土壤光合碳输入,促进稻田有机碳周转;施氮促进了水稻地上部的生长,却降低了光合碳向地下的分配比例.  相似文献   

12.
新疆阿勒泰地区近440年来大气δ^13C变化   总被引:9,自引:2,他引:7  
化石燃料的大量使用和森林的过度砍伐,引起大气中CO2浓度的大幅度增加,同时由于Suess效应,大气CO2中的δ13C在不断地下降.植物中δ13C的变化是大气CO2浓度和同位素比值变化的敏感指示器.文中利用树木年轮δ13C序列和植物碳同位素分馏模型,尝试恢复了新疆阿勒泰地区近440年来大气δ13C的变化.结果表明,1850年之前,从树木年轮δ13C序列恢复的大气δ13C相对恒定在-6.60%0(R2=0.052),而1850年之后,该大气δ13C明显降低(R2=0.65)。平均约为-7.04‰,平均年降低0.0084‰.这一结果高于从冰芯气泡所恢复的大气δ13C,1850年~1981年冰芯大气δ13C平均年降低约0.0065‰.这可能与从树木年轮δ13C序列恢复的大气δ13C有更高的分辨率及树木生长点大气δ13C不同于全球大气δ13C值有关.  相似文献   

13.
《植物生态学报》2018,42(2):143
稳定同位素红外光谱(IRIS)技术克服了传统的大气CO2气瓶采样-同位素质谱(IRMS)技术时间分辨率低且耗时费力的缺点, 可以实现高时间分辨率和高精度的大气CO2碳同位素组成(δ 13C)和氧同位素组成(δ 18O)的原位连续测定。基于IRIS技术测量CO2 δ 13C和δ 18O的误差来源主要包括δ 13C和δ 18O测量值对CO2浓度变化的非线性响应(浓度依赖性)以及对环境条件变化的敏感性导致的漂移(时间漂移)。如何有效地校正浓度依赖性和时间漂移导致的误差是IRIS仪器应用的前提。该综述阐述了δ 13C和δ 18O测量值的浓度依赖性产生的理论基础, 回顾了浓度依赖性的理论校正和经验方程校正方法和应用; 回顾了时间漂移的校正原理、方法和应用; 概述了数据溯源至国际标准的原理、方法与应用现状。结合实际情况推荐利用3个或3个以上已知CO2浓度和δ 13C、δ 18O真值的CO2标准气体涵盖待测气体CO2浓度的浓度依赖性校正, 设置适当的校正频率校正时间漂移并进行数据溯源。指出应该加强不同仪器和校正方法的比对研究; 采用IRIS技术测定CH4、N2O和H2O同位素组成也可以采取类似的校正方法。  相似文献   

14.
本试验以131个沙棘属植物种群为研究对象,通过测定其叶片碳稳定同位素(δ13C)值,分析了碳稳定同位素特征与环境因子之间的关系。结果表明: 沙棘属植物叶片的δ13C值介于-24.65‰~-29.11‰,平均值为-26.97‰,属于C3植物,叶片δ13C值变异系数为种内大于种间,表明环境因子是影响沙棘属植物叶片δ13C含量变化的主导因素。沙棘属植物叶片的δ13C值与经纬度的变化无显著相关,与海拔呈显著负相关。通过建立回归方程: δ13C(‰)=0.118VAP-0.007GST-0.000028RDA-20.721(R2=0.212,P<0.0001),说明影响沙棘属叶片δ13C值最主要的因素是水蒸气压(VAP)、生长季温度(GST)和太阳辐射(RDA)。研究结果可为沙棘属植物对全球气候变化的响应提供理论依据。  相似文献   

15.
大气二氧化碳(CO2)和臭氧(O3)浓度升高是全球气候变化的主要特征之一。土壤胞外酶作为维持土壤生态系统服务功能的重要参与者,其活性对于大气CO2和O3浓度升高的响应特征及驱动机制研究,以及应对并缓解未来全球气候变化具有重要意义。本研究采用开顶式气室(OTCs)分别模拟大气CO2浓度升高(环境大气+200μmol·mol-1,eCO2)、大气O3浓度升高(环境大气+0.04μmol·mol-1,eO3)及其交互处理(环境大气+200μmol·mol-1 CO2+0.04μmol·mol-1 O3,eCO2+eO3),探究水稻根际土壤胞外酶活性对大气CO2和O3浓度升高的响应。结果表明:与对照(环境...  相似文献   

16.
喀斯特季节性雨林植物叶片碳同位素组成及水分利用效率   总被引:1,自引:0,他引:1  
研究喀斯特季节性雨林不同生境代表性树种及同一树种不同生境下叶片δ13C值及水分利用效率(WUE),丰富喀斯特季节性雨林物种生态位分化及物种共存理论,可为喀斯特地区石漠化治理树种选择及配置提供参考.结果表明: 喀斯特季节性雨林树种叶片δ13C值的范围为-34.13‰~-29.69‰,平均值为(-31.40±1.19)‰,WUE的范围为9.08~58.76 μmol·mol-1,均值为41.79 μmol·mol-1,低于更高纬度的亚热带和暖温带森林,但高于更低纬度的热带雨林和同一纬度的非喀斯特季节性雨林;从洼地到山顶,随着干旱指数的增加,不同生境代表性树种的水分利用效率逐渐增大;同一树种δ13C值和WUE也是从洼地到山顶逐渐增高.树种水分利用效率除了与气候等因子相关外,还与植物所处生境的地质背景、水分可利用性相关.同一气候条件下,喀斯特区植物的水分利用效率要高于非喀斯特区、干旱生境植物的水分利用效率高于湿润生境,说明不同的水分利用效率是喀斯特地区植物适应不同生境、实现多物种共存的策略之一.  相似文献   

17.
对植物光合和后光合分馏进行分析,有助于提升对植物生理和水分管理等的认识。本研究通过测定大气、侧柏叶片和枝条韧皮部可溶性化合物的δ13C,探讨了光合作用时大气和叶片间碳同位素的分馏(ΔCa-leaf)和光合作用后叶片到枝条间的碳同位素分馏(ΔCleaf-phlo)对土壤含水量(SWC)和大气CO2浓度(Ca)的响应。结果表明: ΔCa-leaf在SWC为田间持水量(FC)的95%~100%(95%~100%FC)且Ca为400 μmol·mol-1时达到最大值(13.06‰),在SWC为35%~45%FC且Ca为800 μmol·mol-1时达到最小值(8.63‰);气孔导度和叶肉细胞导度均与ΔCa-leaf呈显著线性正相关,相关系数分别为0.43和0.44;而ΔCleaf-phlo并未受到SWC和Ca的显著影响。本研究不仅可以提高对碳同位素的分馏机制的认识,而且可以为植物对未来气候变化的生存适应性提供理论依据。  相似文献   

18.
张蕊  赵钰  何红波  张旭东 《生态学杂志》2017,28(7):2379-2388
大气CO2浓度升高影响植物光合作用过程和生物量积累,改变植物地上和地下生物量的动态分配.土壤有机质的形成和周转依赖于植物组分的输入,因此,CO2浓度升高所造成的植物生理和代谢的变化对土壤碳库收支平衡具有重要影响.采用稳定碳同位素(13C)技术研究土壤-植物系统的碳循环可阐明大气CO2浓度升高条件下光合碳在植物各器官的分配特征和时间动态,明确光合碳在土壤中的积累、分解与迁移转化过程以及对土壤有机碳库周转的影响.本文综述了基于13C自然丰度法或13C示踪技术研究大气CO2浓度升高对土壤-植物系统碳循环的影响,主要包括:1)对植物光合作用的同位素分馏的影响;2)对植物光合碳(新碳)分配动态的影响;3)对土壤有机碳新老碳库动态以及微生物转化过程的影响.明确上述过程及其调控机制可为预测CO2浓度升高对陆地生态系统碳循环及源汇效应的长期影响奠定基础.  相似文献   

19.
大气CO2浓度升高影响植物光合作用过程和生物量积累,改变植物地上和地下生物量的动态分配.土壤有机质的形成和周转依赖于植物组分的输入,因此,CO2浓度升高所造成的植物生理和代谢的变化对土壤碳库收支平衡具有重要影响.采用稳定碳同位素(13C)技术研究土壤-植物系统的碳循环可阐明大气CO2浓度升高条件下光合碳在植物各器官的分配特征和时间动态,明确光合碳在土壤中的积累、分解与迁移转化过程以及对土壤有机碳库周转的影响.本文综述了基于13C自然丰度法或13C示踪技术研究大气CO2浓度升高对土壤-植物系统碳循环的影响,主要包括:1)对植物光合作用的同位素分馏的影响;2)对植物光合碳(新碳)分配动态的影响;3)对土壤有机碳新老碳库动态以及微生物转化过程的影响.明确上述过程及其调控机制可为预测CO2浓度升高对陆地生态系统碳循环及源汇效应的长期影响奠定基础.  相似文献   

20.
为明确脱甲河溶存CH4关键产生途径,明晰水系碳同位素组成及其分布特征,为小流域CH4排放估算和减排提供数据支撑.利用双层扩散模型法估算了CH4浓度和传输通量,研究了周年内脱甲河4级河段(S1~S4)水体CH4通量的时空分布及其主控环境因子;运用稳定同位素方法探究了溶存CH4关键产生途径,分析了溶解CH4、悬浮颗粒物和沉积物有机质δ13C分布特征.结果表明: 水体pH均值为(7.27±0.03),各河段四季差异均显著;溶解氧(DO)在0.43~13.99 mg·L-1内变化,S1河段DO浓度最高且夏、秋季差异显著,其他河段均为冬与春、夏、秋季差异显著;可溶性有机碳(DOC)变化范围是0.34~8.32 mg·L-1,由S1至S4河段总体呈递增趋势;水体电导率(EC)和氧化还原电位(ORP)变化范围分别是17~436 μS·cm-1和-52.30~674.10 mV,各河段差异明显;铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)浓度分别在0.30~1.35(平均0.90±0.10) mg·L-1和0.82~2.45 (平均1.62±0.16) mg·L-1内变化.溶存CH4浓度和传输通量变化范围分别是0~5.28 (平均0.46±0.06) μmol·L-1和-0.34~619.72 (平均53.88±7.15) μg C·m-2·h-1;均存在时空变化且变异规律相似,为春季>冬季>夏季>秋季,S2>S3>S4>S1.通量与水体铵态氮和DOC浓度均呈显著正相关.各级河段均以乙酸发酵产甲烷途径为主导,但不同河段差异明显,乙酸发酵途径产CH4贡献率以S1河段最高(87%),其次为S4(81%),S2、S3分别达到78%和76%.溶存CH4、悬浮颗粒物和沉积物有机质的δ13C均值分别为-41.64‰±1.91‰、-14.07‰±1.06‰和-26.20‰±1.02‰,溶存甲烷δ13C与沉积物有机质的δ13C呈显著正相关,与其传输通量呈极显著负相关.  相似文献   

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