CO2浓度升高对植物-土壤系统地下部分碳流通的影响

目前 ,由于化石燃料的燃烧和土地利用的改变 ,每年释放到大气中的碳大约有 7Ｇｔ[2 4 ] ,其中 ,有 3Ｇｔ留在大气中 ,2Ｇｔ被固定在深海中 ,另 2Ｇｔ被植物固定在生态系统中[19,4 8] ,事实上 ,陆地生态系统中的碳大部分都贮存在土壤中[4 4 ] ,所以植物与土壤之间的碳流通对全球碳循环极为重要。大气ＣＯ2 浓度升高有可能通过生态系统中的各种生理过程来改变植物 -土壤系统中碳通量的变化 ,使输入土壤的碳量增加 ,另一方面 ,地下部分碳通量的增加使土体成为一个潜在的碳汇 ,有可能缓解大气中ＣＯ2 浓度的升高。但有关高ＣＯ2 对地下部分植物…     

丛枝菌根在退化土壤恢复中的生态学作用

土壤退化 (包括土壤侵蚀、贫瘠化、盐碱化、沙化、酸化 )不仅为全球所关注 ,而且是关系到我国农业可持续发展的重大问题。全球 1.3× 10 8ｋｍ2 的总土地面积中 ,因人为原因引起的退化面积为 2 0×10 7ｋｍ2 ,这些退化土壤中 ,耕地近 5× 10 8ｈａ ,约占总耕地面积的 1/ 3。我国南方丘陵区土壤退化问题也突出 (水土流失面积 8 0× 10 7ｈａ ,养分贫瘠化 1 9×10 7ｈａ ,污染土壤 3 2× 10 6ｈａ ,酸化土壤 3 2×10 6ｈａ) ,因而探讨恢复和重建退化土壤的途径已成为该地区农业持续发展的重要内容[5] 。菌根 (ｍｙｃｏｒｒｈｉｚａ)是土…     

海南尖峰岭热带山地雨林近冠层CO2及通量特征研究

采用梯度法及CI-301PS CO2系统,实现了海南尖峰岭热带山地雨林近冠层CO 2、微气象因子梯度观测研究,结果表明雨季晴、晴间少云及多云天气,900～1800CO 2浓度平均值分别在349～350ml/m3(冠上2.8m)、346～348ml/m3(冠上0.8m)、345～349ml/m3(林内16m)、352～357ml/m3(林内5m),较旱季相应天气分别小14～17.5、10.1～23.7、1 6.4～35.7和18.1～36.1ml/m3;100～800,则雨季CO2浓度大于旱季;梯度浓度廓变量和实时动力计算反映出,800～1800CO2通量由大气向林冠层,旱、雨季平均CO2通量分别为(0.61×10-6kg/(m2·s)和0.71×10-6kg/(m 2·s),1900通量甚微,2000～700CO2通量则由林冠向大气,平均CO2通量分别为0.36×10-6kg/(m2·s)和0.32×10-6kg/(m2·s);雨季昼夜大气流向冠层的净CO2通量是相应旱季的1.56倍.总辐射、冠顶净辐射通量以1300～1 500为最大时域,相对林内21m,80%的辐射热能被冠层吸收,与CO2通量正相关;晴天冠上潜热、感热最高值分别在1300～1400和900,反映热带山地雨林近冠层的汇、源即白昼光合固定CO2大于夜间呼吸排放CO2效应,且雨季高于旱季.     

东北典型旱作农田N_2O和CH_4排放通量研究

应用封闭式箱法技术测定了玉米、大豆田中Ｎ２Ｏ和ＣＨ４全年的通量变化．指出Ｎ２Ｏ排放有明显的季节变化和明显的日变化．大量的Ｎ２Ｏ排放发生在作物生长季节中．在冰雪溶化期和收割作物后也有一定量的Ｎ２Ｏ从土壤中排放．此外,实验结果也指出,玉米和大豆田作为大气ＣＨ４源或汇的作用不明显．     

生态转换系统中土壤有机质变化的稳定碳同位素示踪研究进展

由于气候变异、人类活动等因素影响 ,全球各生态系统间短期内正经历着前所未有的区域性转变 ,由此导致的一系列生态环境问题如区域气候变迁、荒漠化、水土流失等广受关注[2 ] ,而其中土壤有机质的变化起着极为关键的作用。据估计 ,地表土壤层中有机碳的总量为大气的 2～ 4倍 ,土壤有机质的变化对大气ＣＯ2 浓度的影响甚大[15] ;同时 ,土壤有机质又是维护土壤结构 ,保持土壤肥力的重要组成部分。因此 ,生态系统的转变对土壤有机质产生的影响为各国科学家所重视。尽管稳定碳同位素是示踪有机质变化过程最有效的手段之一 ,并且Ｎｉｓ ｓｅｎｂ…     

大气CO2增加对土壤脲酶、磷酸酶活性的影响

1　引　　言自 19世纪 70年代工业化革命以来 ,由于化石燃料燃烧、林草地开垦农用等已引起ＣＯ2 大气排放的不断增加 ,可能使未来的 5 0～ 10 0年内 ,全球大气ＣＯ2 将增加 1倍左右 .许多研究证明 ,大气ＣＯ2 增加可提高植物生长代谢水平[1,8] .其结果是植物代谢分泌物的种类和数量发生变化 ,由植物光合作用强度或速率变化引起的植物枯枝落叶质量也会改变 ,二者均可能在经泌入土壤或凋落进入土壤分解后 ,对植物着生的土壤环境产生直接或间接的影响 .植物对大气ＣＯ2 增加的响应途径还有根圈微生物种群 (植物根圈大量活性Ｃ组分将直接作为微…     

通过树木年轮δ~(13)C重建大气CO_2碳同位素比δa的可靠性探讨

工业革命以来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 ,但同时由于Ｓｕｅｓｓ效应[5] ,大气ＣＯ2 的Ｃ同位素比δａ却在不断下降。研究δａ的变化历史 ,有助于预测其今后的趋向 ,对全球变化的研究有着重要的意义。然而δａ的直接仪器测量从 1978年才开始[6 ] ,且只是对全球几个零星站点进行测量[7] ,长期和系统性的资料十分缺乏 ,因此便产生了一系列的替代方法 ,如利用冰芯气泡的分析、生物化石资料间接推算等。由于Ｃ3和Ｃ4 植物年轮δ13Ｃ与δａ具有一定的关系[8,9] 。δ13Ｃ =δａ -ａ - (ｂ -ａ)Ｃｉ/Ｃ…     

林冠与大气间二氧化碳交换过程的模拟

以长白山阔叶红松林为研究对象,利用Raupach提出的局地近场理论(localized near field, LNF)耦合垂直风速标准差σ_w（z）和拉格朗日时间尺度T_L （z）,建立林冠内CO₂源汇强度和平均浓度廓线之间的关系.结果表明,拉格朗日模型能准确、稳定地模拟林冠与大气之间CO₂的交换特征.模拟值比涡动相关系统实测值高出约15%,与实测值的相关性为89%,这种差异可能主要来自于输入的浓度廓线的波动以及大气稳定层结造成的涡动相关观测系统误差.在近地面层,由于土壤呼吸作用,整个时间段都为CO₂源.林冠层的CO₂源汇强度变化较为复杂,其日变化经历了源－汇－源的转变过程.林冠与大气间CO₂通量交换明显受大气稳定度影响.     

山葵的离体快速繁殖

1　植物名称　山葵 (Ｅｕｔｒｅｍａｗａｓａｂｉ)日本品种岛根 3号。2　材料类别　无菌萌发的种子苗。3　培养条件　基本培养基为自行设计的“贵山”(代号ＧＳ)配方 [其大量元素组分为 :每Ｌ含(ＮＨ4) 2 ＳＯ40 .32 1 ｇ、ＫＮＯ31 .2 81 ｇ、ＫＨ2 ＰＯ40 .2 0 0ｇ、ＣａＣｌ2 · 2Ｈ2 Ｏ 0 .887ｇ和ＭｇＳＯ4· 7Ｈ2 Ｏ0 .746ｇ ,铁盐、微量元素和维生素组分均与ＭＳ配方相同 ]。种子萌发培养基为 :( 1 )ＧＳ 6 ＢＡ 0 .2ｍｇ·Ｌ- 1 (单位下同 ) ;芽增殖培养基为 :( 2 )ＧＳ 6 ＢＡ 0 .4;生根培养基为 :( 3)ＧＳ ＩＢＡ 0 .4。蔗糖…     

不同轮作制度对淮北白浆土团聚体及其有机碳的积累与分布的影响

淮北白浆土是苏鲁交界地区主要低产土壤 ,同时也是我国黄淮地区商品粮生产基地的重要土壤资源。该土壤除了剖面发生分异强烈、土壤理化性质不良外 ,有机碳匮乏是其主要肥力限制因子 [1]。土壤有机碳不但是维持和培育土壤质量的关键组成成分 ,而全球土壤有机碳每年分解释放大气 CO2 而且达到 0 .1～ 5.4C Pg·年 -1,土壤碳 0 .1 %的变化将导致大气圈 CO2 浓度 1 mg· L - 1的变化。因而其存储和释放的变化与大气 CO2 动态有密切的关系 [9,10 ] 。农业土壤对大气 CO2 的截存贡献是研究陆地系统对大气 CO2 的汇效应 (sink effect)的焦点 …     

碳同位素在湿地碳循环研究中的应用及进展

湿地碳库是区域生态系统中最重要的碳库之一,湿地碳循环是全球碳循环的重要环节。在湿地碳循环研究中,传统方法越来越不能满足人们对湿地中碳循环微观机理的了解,而碳同位素方法因其特殊的物源和过程示踪价值成为湿地碳循环研究的重要手段。本文从湿地碳循环的主要研究对象和基本研究方法出发,讨论了碳同位素方法的基本原理及其在碳循环研究中的优势,分析了碳同位素方法在湿地生物过程、水体、沉积物和土壤以及温室气体排放等方面的应用,归纳总结了碳同位素在我国湿地生态系统碳循环研究中的不足及未来发展方向。     

张掖湿地甲烷通量动态特征及其影响因子

于2012年7月—2014年6月对地处干旱区的张掖湿地甲烷(CH_4)通量进行观测,分析其CH_4通量的变化特征及其影响因子。结果表明:CH_4通量的日变化趋势总体表现为白天大于夜间;不同季节CH_4通量排放特征差异明显,夏季最大,春秋次之,冬季最小;CH_4通量日总量与空气温度、土壤温度之间指数相关关系显著,其中4 cm处土壤温度与之相关性最强;1—6月摩擦风速(U*)与CH_4通量显著正相关;结合CO_2通量观测数据,研究时段张掖湿地净碳吸收量为495.92 g C m~(-2)a~(-1),为明显碳汇。     

土壤-玉米系统中土壤呼吸强度及各组分贡献

用特殊设计的气体采集箱法对玉米生长期间潮土呼吸强度进行了测定。结果表明,施用150kgNhm^-2的裸地土壤CO2累积排放量是294g C m^-2,约为种植玉米土壤的一半。用根去除法测得的玉米对土壤呼吸的贡献率,苗期小于20％,拔节到收获期波动在30％-70％之间,全生长期平均为46％。玉米生长期间因土壤有机碳分解而释放出的CO2总量为2．94MgChm^-2,大约是0—40cm土层中土壤有机碳总储存量的8％,因此需要输入7．35Mghm^-2的碳含量40％的作物残留物才能平衡土壤中有机碳的损失,约为玉米收获时残留于土壤中根量的一倍,但与残留根量及玉米生长期间根系分泌到土壤的有机物量的总和相当,因此土壤中有机碳总体处于平衡状态。在玉米生长期间,施用氮肥可使土壤CO2排放量降低10％。土壤排放CO2主要受土壤温度的影响,温度效应Q10为1．90-2．88。     

植物功能性状与湿地生态系统土壤碳汇功能

湿地生态系统碳平衡对气候变化极为敏感,是陆地生态系统碳循环响应全球变化的重要环节。然而,湿地生态系统碳汇调节机制仍不十分清楚,并且对影响因子的研究多集中在非生物因子上。综述了植物功能性状和功能性状多样性对湿地生态系统土壤碳汇功能的影响,阐明了生物因子对生态系统碳循环响应全球变化的重要性,介绍了植物功能性状对生态系统碳输入和输出过程的影响,简述了植物功能性状多样性的研究现状及其在指示生态系统碳汇功能现状和预测未来趋势等方面的应用。从优势植物、植物种间关系和植物-微生物种间关系3方面总结了植物功能性状多样性直接和间接影响生态系统碳循环的途径。展望了植物功能性状和功能性状多样性与湿地生态系统土壤碳汇功能的研究前景。     

Greenhouse gas fluxes of grazed and hayed wetland catchments in the U.S. Prairie Pothole Ecoregion

Wetland catchments are major ecosystems in the Prairie Pothole Region (PPR) and play an important role in greenhouse gases (GHG) flux. However, there is limited information regarding effects of land-use on GHG fluxes from these wetland systems. We examined the effects of grazing and haying, two common land-use practices in the region, on GHG fluxes from wetland catchments during 2007 and 2008. Fluxes of methane (CH₄), nitrous oxide (N₂O), and carbon dioxide (CO₂), along with soil water content and temperature, were measured along a topographic gradient every other week during the growing season near Ipswich, SD, USA. Closed, opaque chambers were used to measure fluxes of soil and plant respiration from native sod catchments that were grazed or left idle, and from recently restored catchments which were seeded with native plant species; half of these catchments were hayed once during the growing season. Catchments were adjacent to each other and had similar soils, soil nitrogen and organic carbon content, precipitation, and vegetation. When compared with idle catchments, grazing as a land-use had little effect on GHG fluxes. Likewise, haying had little effect on fluxes of CH₄ and N₂O compared with non-hayed catchments. Haying, however, did have a significant effect on combined soil and vegetative CO₂ flux in restored wetland catchments owing to the immediate and comprehensive effect haying has on plant productivity. This study also examined soil conditions that affect GHG fluxes and provides cumulative annual estimates of GHG fluxes from wetland catchment in the PPR.     

An oxygen-mediated positive feedback between elevated carbon dioxide and soil organic matter decomposition in a simulated anaerobic wetland

We examined the effects of elevated atmospheric CO₂ on soil carbon decomposition in an experimental anaerobic wetland system. Pots containing either bare C₄‐derived soil or the C₃ sedge Scirpus olneyi planted in C₄‐derived soil were incubated in greenhouse chambers at either ambient or twice‐ambient atmospheric CO₂. We measured CO₂ flux from each pot, quantified soil organic matter (SOM) mineralization using δ¹³C, and determined root and shoot biomass. SOM mineralization increased in response to elevated CO₂ by 83–218% (P<0.0001). In addition, soil redox potential was significantly and positively correlated with root biomass (P= 0.003). Our results (1) show that there is a positive feedback between elevated atmospheric CO₂ concentrations and wetland SOM decomposition and (2) suggest that this process is mediated by the release of oxygen from the roots of wetland plants. Because this feedback may occur in any wetland system, including peatlands, these results suggest a limitation on the size of the carbon sink presented by anaerobic wetland soils in a future elevated‐CO₂ atmosphere.     

杉木人工林不同深度土壤CO2通量

土壤CO₂通量具有明显的时间和空间变异性。土壤温度和含水量是影响土壤CO₂通量的重要因素,同时,不同深度的土壤CO₂通量对温度和含水量变化的响应差异较大,因此,研究土壤CO₂通量和影响因素随土壤深度的变化,对于准确评估土壤碳排放具有重要意义。选择福建三明杉木人工林(Cunninghamia lanceolata)作为研究对象,利用非散射红外CO₂浓度探头和Li-8100开路式土壤碳通量系统,并使用Fick扩散法计算了0-60cm深度土壤CO₂的通量,结果表明:(1)5种扩散模型计算的表层(5cm)CO₂通量与Li-8100测量结果均具有显著相关性(P<0.01),Moldrup气体扩散模型计算结果较好。(2)土壤CO₂浓度随深度的增加而升高,但60cm深度以下土壤CO₂浓度开始降低;不同深度土壤CO₂浓度的日变化均呈现单峰型;0-60cm土壤CO₂通量日通量均值变化范围为0.54-2.17μmol m^-2 s^-1;(3)指数拟合分析显示,5、10cm和60cm深度处土壤CO₂通量与温度具有显著相关性,Q₁₀值分别为1.35、2.01和4.95。不同深度土壤含水量与CO₂通量的相关性不显著。     

不同干扰因素对森林和湿地温室气体通量影响的研究进展

森林和湿地是CO2、CH4和N2O等温室气体重要的源、汇和转换器,在全球气候变化过程中起着重要作用。森林和湿地温室气体通量受到诸多因子的作用,其中干扰便是一个重要的因素。不同干扰因素对于森林和湿地生态系统温室气体通量的影响,国际上已经开展了相应的研究。基于人为和自然两大类干扰方式,分别从采伐、施肥、垦殖等人为干扰因素和火烧、台风(飓风)等自然干扰因素综述了干扰对于森林和湿地生态系统CO2、CH4和N2O通量的影响。根据目前研究中存在的不足,提出了今后应需加强的领域,以期更好地揭示干扰对于森林和湿地生态系统温室气体通量的影响及作用机制,为今后深入开展相关研究提供一定的参考价值。     

围栏禁牧对滇西北高寒湿地土壤活性有机碳的影响

过度放牧导致滇西北高寒湿地碳汇功能逐渐丧失,围栏禁牧作为一种有效的湿地恢复方式,其对滇西北高寒湿地土壤碳库的影响尚缺乏研究。为探明围栏禁牧对滇西北高寒湿地土壤活性有机碳的影响,以纳帕海湿地不同禁牧年限(未禁牧、禁牧3年、禁牧8年、禁牧10年)的草甸和沼泽化草甸作为研究对象,对比分析不同禁牧年限草甸和沼泽化草甸土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(EOC)和微生物生物量碳(MBC)含量特征。研究结果表明,随着禁牧年限的增加(<10 a),草甸和沼泽化草甸土壤TOC、DOC、EOC、MBC含量显著增加(P<0.05);随着土壤深度的增加,草甸和沼泽化草甸土壤TOC、EOC和MBC含量逐渐下降,而POC和DOC含量逐渐增加。土壤理化性质显著影响土壤活性有机碳各组分含量,其中总氮(TN)是影响草甸和沼泽化草甸土壤活性有机碳各组分含量的主导因素。围栏禁牧有利于滇西北高寒湿地土壤质量和固碳能力的恢复,且随着禁牧年限的增加,恢复效果越明显。相同恢复年限,纳帕海沼泽化草甸土壤恢复效果比草甸土壤显著。研究可以为放牧湿地恢复研究提供理论基础。     

降雨量和降雨时间共同调控黄河三角洲典型盐沼湿地土壤碳矿化

研究降雨格局(如降雨量和降雨时间)对滨海盐沼湿地土壤碳矿化的影响,对于深入理解土壤碳的稳定性和积累机制具有重要意义。本研究选取远离海岸且不受潮汐影响的黄河三角洲原生盐地碱蓬盐沼湿地为对象,通过野外原状土柱的控制试验,分析土壤碳矿化(CO₂和CH₄通量)在不同时期(干旱期和湿润期)对降雨事件的响应。结果表明: 降雨时间和降雨量对土壤CO₂通量的影响存在交互作用。在干旱期,大降雨事件显著降低了土壤CO₂通量;而湿润期的降雨事件对土壤CO₂通量没有显著影响,这可能与盐沼湿地的水盐运移有关。降雨量、降雨时间及其交互作用均对土壤CH₄通量没有显著影响。降雨时间和降雨量对CH₄/CO₂比率均没有显著影响,但是相关分析表明随着土壤含水量和盐分的升高,CH₄/CO₂比率呈升高趋势。随着降雨量的增加,土壤含水量和土壤盐分都显著增加,且两因素呈现显著的正相关关系。因此,未来该地区降雨体系改变将可能通过调控土壤水盐运移等条件对该滨海湿地土壤碳矿化和碳汇功能产生深远影响。