川中丘陵区旱地小麦生态系统CO2、N2O和CH4排放特征

利用静态箱/气相色谱法观测川中丘陵旱地小麦生态系统CO2、N2O和CH4的排放通量.结果表明,旱地小麦CO2、N2O和CH4排放具有明显的日变化和季节变化特征.在小麦的整个生长季中,常规、无氮、空白、裸地等实验处理的CO2、N2O和CH4的排放通量具有显著差异.CO2排放通量表现为常规＞空白＞裸地,CO2日最高排放值在每日1300～1500时出现,最低排放值出现在凌晨300～600,且作物的不同生长季CO2排放通量具有一定的差异.在小麦生长季中,N2O通量排放呈递增趋势,N2O排放通量表现为常规＞空白＞裸地.旱地小麦CH4通量排放和温度、湿度等环境因子不具有显著的相关性,排放无规律.     

鄱阳湖苔草湿地非淹水期CO2释放特征

2009年9月至2010年4月非淹水期,在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,选择以灰化苔草为建群种的洲滩湿地,设置土壤-植物系统(TC)、剪除植物地上部分(TJ)2个试验处理(分别代表生态系统和土壤呼吸),利用密闭箱-气相色谱法测定了非淹水期鄱阳湖苔草湿地CO,释放通量.结果表明:苔草湿地生态系统呼吸与土壤呼吸均具有明显的季节变化模式,释放速率变化范围分别为89.57～1243.99和75.30～960.94 mg CO2·m-2·h-1,土壤呼吸占生态系统呼吸的比例为64%(39%～84%);土壤温度是苔草湿地CO2通量的主要控制因子,可以解释呼吸速率80%以上的变异;生态系统呼吸与土壤呼吸的温度敏感性指数(Q10)分别为3.31和2.75,且冬季的Q10值明显高于春秋季节;土壤水分与CO2释放速率之间未达到显著相关;非淹水期,鄱阳湖苔草湿地是大气CO2的汇,其强度为1717.72 g C·m-2.     

鼎湖山针阔叶混交林CO2浓度及通量变化特征

该研究采用珠三角典型森林植被生态系统的鼎湖山南亚热带常绿阔叶林通量观测站2012年CO2通量资料和气象资料,分析了CO2通量、净生态系统CO2交换量及CO2浓度的变化特征,及其与气象因子的关系。结果表明:(1) CO2浓度日变化呈“一峰一谷”变化形态,在夜间或日出前后出现最大值,在午后到达最小值; CO2通量日变化呈“单谷”曲线,在白天中午前后到达最小值(负值),夜间和早晨较高(正值)。(2) CO2通量季节平均值的高低依次为春季夏季冬季秋季,CO2浓度季节平均值的高低次序则为冬季春季秋季夏季,即非生长季高于生长季节,这可能与植物物候的季节变化所引起的CO2源汇强度改变有关。(3) 2012年鼎湖山森林生态系统的CO2年均浓度为664.7 mg·m-3,CO2通量年均值为-0.079 mg·m-2·s-1,NEE为-611 g C·m-2·a-1,表明鼎湖山针阔叶混交林近年来处于快速生长过程中,具有较强的碳汇功能。(4) CO2通量及浓度与气温、饱和水气压差均成显著负相关关系,其中CO2浓度与气温的相关性最高,其次为饱和水汽压差,表明气温和饱和水汽压差是影响CO2浓度和通量的关键气象因子。受人类活动及气候变化的影响,近年来鼎湖山森林生态系统的碳汇功能有所增强。     

冬季水分管理和水稻覆膜栽培对川中丘陵地区冬水田CH4排放的影响

采用静态箱-气相色谱法观测冬季水分管理和水稻覆膜栽培对川中丘陵地区冬水田全年的CH_4排放通量。试验设置持续淹水(CF)、冬季直接落干+稻季淹水(TF)与冬季覆膜落干+稻季覆膜(PM)3个处理。结果表明,冬季休闲期,CF、TF和PM处理CH_4排放分别为16.1、1.4 g/m~2和2.7 g/m~2;水稻生长期,CF、TF和PM处理CH_4排放分别为57.7、27.7 g/m~2和13.5 g/m~2。相较于CF处理,TF与PM处理分别减少其全年CH_4排放60.6%和78.0%。TF与PM处理水稻生长期CH_4排放峰值分别较CF处理低33.0%和56.1%。休闲期,TF、PM处理厢面与厢沟区域CH_4排放与土壤温度显著正相关(P0.05),与土壤氧化还原电位(土壤Eh)显著负相关(P0.05),而CF处理CH_4排放仅与土壤温度显著正相关(P0.05)。水稻生长期,CF处理CH_4排放与土壤温度显著正相关(P0.05),与土壤Eh显著负相关(P0.05),TF处理CH_4排放仅与土壤Eh显著负相关(P0.05),PM处理厢沟CH_4排放与土壤Eh显著正相关(P0.05)。各处理水稻生长期土壤可溶性有机碳含量(DOC)与微生物生物量碳含量(MBC)显著高于休闲期(P0.05)。研究结果为进一步研究冬水田全年CH_4排放规律及寻求有效的减排措施提供数据支撑和科学依据。     

影响阔叶红松林土壤CO2排放的主要因素

采用静态封闭箱式技术对长白山阔叶红松林土壤CO2 的排放通量进行 1年的观测 ,并通过多元回归分析了土壤CO2 排放速率与 5个环境因子间的关系。结果表明 ,阔叶红松林土壤CO2 排放与表层无凋落物的土壤CO2 排放速率在测定年度内具有相同的季节变化趋势。在不同的月份中 ,以 7月份最高 ,2月份最低 ;在夏季 18∶0 0为土壤日CO2 排放的最高峰 ;土壤CO2 排放速率与 5个环境因子进行多元回归的结果显示 :林地土壤CO2 排放速率与地表温度和地下 2 0cm土壤湿度呈显著正相关。根据气象资料推算 ,阔叶红松林的年凋落物和土壤CO2排放通量分别为 2 80 4 gCO2 ·m-2 ·a-1和 3911gCO2 ·m-2 ·a-1。阔叶红松林凋落物排放CO2年通量占土壤林地CO2 排放总量的 2 8%。     

鼎湖山主要森林土壤CO_2排放和CH_4吸收特征

研究了鼎湖山生物圈保护区马尾松林、混交林和季风常绿阔叶林(季风林)在2000~2001年期间土壤CO2排放和CH4吸收特征。季风林、混交林和马尾松林土壤CO2排放速率在研究期间的平均值分别为(kgCO2-C·hm-2·d-1):18.6±2.6,20.5±3.7和17.8±3.8,土壤CH4吸收速率则分别为(gCH4-C·hm-2·d-1):-5.5±1.8,-3.3±1.6和-7.7±1.8。土壤CO2排放速率和土壤CH4吸收速率在三种森林类型中均表现明显的季节性变化,且其季节性变化根据森林类型和年份不同而异。总的来说,土壤CO2排放速率在所有森林中均呈现夏季最高而冬季最低的变化,土壤CH4吸收速率的季节性变化则相反,基本上表现为冬季最高而夏季最低的变化。三种森林土壤的CO2排放速率和CH4吸收速率在两观测年间的差异均不显著。土壤CO2排放速率在不同森林类型间的差异也不显著,但土壤CH4吸收速率在马尾松林显著高于混交林。在两观测年中,土壤CO2排放速率与土壤CH4吸收速率之间在季风林呈现显著的负相关关系,在混交林和马尾松林中它们之间也趋向呈负相关关系,但未达显著水平。土壤CO2排放速率与土壤温度之间在季风林呈现显著的指数正相关关系,但在其余森林(混交林和马尾松林)中它们之间的关系则不明显。     

三峡库区不同土地利用方式下土壤氧化亚氮排放及其影响因素

采用静态箱-气相色谱法对菜地、旱地、林地、果园、水改旱土壤N₂O排放特征及其相关影响因子进行研究.结果表明：不同土地利用方式下土壤N₂O的排放通量在-21～435 μg·m^-2·h^-1之间变化，N₂O年排放总量为菜地>果园>旱地>水改旱>林地，分别为447.14、313.57、167.00、124.87和7.24 mg·m^-2.土壤N₂O排放通量呈现明显的季节性变化，以春夏季最高，秋季次之，冬季最低，并与对应的大气及土壤温度的变化趋势基本一致.N₂O排放通量与5 cm土壤温度及土壤硝态氮含量呈显著或极显著正相关，与土壤水分及土壤铵态氮含量无明显相关关系.     

不同耕作措施下冬小麦生长季农田二氧化碳排放通量及其与土壤温度的关系

利用长期定位试验研究了华北平原不同耕作措施下冬小麦生育期农田CO2排放通量,并对CO2排放通量和土壤温度进行了回归模拟.结果表明冬小麦生育期CO2排放速率表现为翻耕＞旋耕＞免耕,平均分别为343.69、337.54和190.47 mg·m-2·h-1.各处理冬小麦生育期CO2排放通量与土壤温度呈显著正相关;翻耕地CO2排放通量与10 cm地温相关性最高,旋耕地和免耕地则与10 cm和20 cm地温相关性较高.CO2排放通量和土壤温度呈指数函数关系(P＜0.01),利用10 cm地温对冬小麦生育期农田CO2排放通量进行估算表明,翻耕、旋耕和免耕地CO2排放分别为1.88、1.89和1.03 kg·m-2.     

连续筑坝湟水一级支流火烧沟对河流水-气界面温室气体通量的影响研究

梯级水坝改变了河流水文情势, 对水气界面的温室气体排放产生影响。以2018年春夏两季的西宁湟水一级支流火烧沟为例, 探讨水坝修建后, 河流不同梯段温室气体排放通量的时空变化及其影响因素。采用漂浮静态箱-气相色谱法对筑坝区和未筑坝区水-气界面温室气体CH4、CO2、N2O进行观测研究, 结合水文、水质、气象、植物、底泥等指标分析讨论。结果表明: (1)空间上: 筑坝区温室气体的排放量明显高于未筑坝区; 筑坝区以中上游河段排放的温室气体最多。(2)时间上: 梯级水坝CH4和N2O的排放通量呈现夏季明显高于春季的趋势; 而CO2存在明显的源汇变化, 春季为CO2排放的“源”, 夏季为CO2排放的“汇”。(3)各类环境因子对温室气体通量有不同程度的影响。Pearson相关分析结果显示: CH4通量与气温、水温、CODmn呈正相关关系, 与气压、pH、ORP呈负相关关系; CO2通量与水体TOC和水体TN呈正相关关系; N2O通量与CODmn、pH呈正相关关系, 与气压、风速呈负相关关系。逐步多元回归分析结果表示: 以上各因子中, 气压和水体TN分别是影响CH4和CO2的主要因素, 而风速和CODmn是影响N2O通量的主要因素。     

扎龙芦苇湿地生长季的甲烷排放通量

为研究高寒地区天然淡水芦苇湿地的甲烷排放特征,采用静态箱-气相色谱法,测定了扎龙不同水位芦苇湿地生长季的甲烷排放通量.结果表明:观测期内,扎龙芦苇湿地甲烷排放通量平均为7.67 mg·m-2·h-1(-21.18～46.15 mg·m-2·h-1),其中深水区(平均水深100cm)和浅水区(平均水深25 cm)的平均甲烷排放通量分别为5.81和9.52 mg·m-2·h-1,排放峰值分别出现在8月和7月,最低值均出现在10月.深水区夏季(6-7月)的甲烷排放通量显著低于浅水区,而春(5月)、秋(8-10月)季节显著高于浅水区.生长季甲烷排放通量的变化为夏季＞秋季＞春季;昼夜排放量为12:00和14:00最高,0:00最低.温度和水位是高寒地区淡水芦苇湿地甲烷排放通量变化的主要影响因子.     

土壤微生物与根系呼吸作用影响因子分析

土壤呼吸作用作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,是当前碳循环研究中的热点问题.对于土壤呼吸作用主要组成部分土壤微生物呼吸作用和根系呼吸作用影响因子的研究,有助于准确地评估全球碳收支.本文从气候、土壤、植被及地表覆被物、大气CO₂浓度、人为干扰等方面综述了土壤微生物呼吸作用和根系呼吸作用的主导影响因子,指出这些影响因子不仅直接或间接地影响土壤微生物呼吸作用和根系呼吸作用,而且它们之间相互作用、相互影响,且各影响因子的地位和作用会随时空尺度变化发生相应改变.在此基础上,论文提出了未来土壤呼吸作用的研究重点.     

土壤呼吸对温度升高的适应

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一 ,其对温度升高的敏感程度在相当大的程度上决定着全球气候变化与碳循环之间的反馈关系。土壤呼吸对温度升高的适应是个比较普遍的现象 ,其表现形式主要为随着温度的持续升高和升温时间的延长 ,土壤呼吸对温度升高反应的敏感程度下降。产生这一现象的机制包括影响因子主导地位的转移和温度以外其他因子的协同变化。土壤呼吸对温度升高的适应可以视为碳循环对全球变暖的负反馈效应 ,它可能会在一定程度上缓和陆地生态系统对全球气候系统之间的耦合作用 ,并且导致土壤呼吸对全球温度升高响应的时空差异。由于目前生态系统模型多数没有考虑土壤呼吸的对温度升高的适应性 ,而采用统一的 Q1 0 值 ,其对未来土壤呼吸和未来气候变化幅度的预测可能存在偏差     

西双版纳热带季节雨林干热季林冠上小气候特征及CO2通量的观测

热带森林在陆地生态系统中起着重要的作用,但是人们对它在碳循环中的作用却了解不多;近年来,为了对其进行深入研究,热带森林的CO2通量成为了研究的热点。应用微气象法中的开路系统涡度相关法,使用设置在西双版纳一片成熟的热带季节雨林中观测铁塔上的观测仪器所得的干热季7个晴好天气的CO2通量及小气候观测数据,对冠层的CO2通量及小气候特征进行了分析研究。研究结果表明:(1)热带季节雨林林冠上风速及摩擦风速在中午和上半夜较大,而后半夜和上午较小;风向有显著的昼、夜交替特征,昼间多为偏东风(45~135°),而夜间多为偏西风(250~280)°;(2)林冠上方气温和树冠面表温具有显著的日变化特征,树冠表温日变化幅度大于气温,热量由空气传向树冠中,在观测的7d中,气温有着较明显的升高趋势;(3)干热季林冠上湿度变化范围为26.5%~97.2%,饱和水汽压差数值大小介于0.3~30.5 hPa之间;(4)CO2浓度在364.5~408.5m l/m3之间变化,夜间浓度升高,而昼间CO2浓度降低;(5)地下5cm土壤温度与气温一样日变化规律明显,土壤含水量的变化幅度很小,在7d内其变化幅度维持在19.9%~23.3%之间,日变化幅度更小;(6)总体上讲林冠上方显热通量小于潜热通量,上午显热通量和潜热通量的数值基本相同,但是在中午和下午,潜热通量远大于显热通量,充分显示了西双版纳干热季热带雨林森林的热量支出主要是蒸腾耗热;(7)观测期间,生态系统净CO2交换(NEE)在-20.9~17.6μm o l/(m2.s)之间浮动,每天最大净CO2吸收速率在-20.9~-12.9μm o l/(m2.s)范围内。从生态系统净CO2交换的平均日变化看,昼间最大的净CO2吸收速率为-12.4μm o l/(m2.s),夜间最大的净释放速率为6.6μm o l/(m2.s)。净CO2交换的日累积量在-0.0665~0.0448m o l/m2范围内变化,7d的累积量为-0.0140 m o l/m2,表明在西双版纳干热季的7 d观测时间段里,热带季节雨林呈现弱的碳汇效应。     

树干CO_2释放速率影响因素研究进展

树干CO2释放速率(stemCO2effluxrate,FCO2)是森林生态系统碳循环的重要组成部分,其占树木自养呼吸的14%～48%。对FCO2影响因素进行分析,对于了解全球碳循环以及森林生态系统对全球变暖的响应具有重要意义。本文综述了生物因素和非生物因素对FCO2的影响,指出这些因素不仅直接或间接影响FCO2,而且各因素间还存在交互作用,此外,各因素的影响程度也会随时间、空间而变化。在此基础上,本文提出了今后研究应集中在以下几方面:(1)运用有效方法分离树干释放CO2的各个组分,并分析各个组分与影响因素的关系,深入揭示FCO2变化机制;(2)加强生物、非生物因素交互影响FCO2动态模型的研究,用以提高模拟的准确性;(3)深入探讨FCO2的温度适应性。     

三江源地区人工草地的生态系统CO_2净交换、总初级生产力及其影响因子

为了揭示三江源区垂穗披碱草(Elymus nutans)人工草地生态系统(100°26′-100°41′E,34°17′-34°25′N,海拔3980m)的净生态系统CO2交换(NEE),该研究利用2006年涡度相关系统观测的数据分析了该人工草地的NEE,总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Reco)以及Reco/GPP的变化特征及其影响因子。CO2日最大吸收值为6.56g CO2·m-2·d-1,最大排放值为4.87g CO2·m-2·d-1。GPP年总量为1761g CO2·m-2,其中约90%以上被生态系统呼吸所消耗,CO2的年吸收量为111g CO2·m-2。5月的Reco/GPP略高于生长季的其他月份,为90%;6月Reco/GPP比值最低,为79%。生态系统的呼吸商(Q10)为4.81,显著高于其他生态系统。该研究表明:生长季的NEE主要受光量子通量密度(PPFD)、温度和饱和水汽压差(VPD)的影响,生态系统呼吸则主要受土壤温度的控制。     

Carbon balance along the Northeast China Transect (NECT-IGBP)

The Northeast China Transect (NECT) along a precipitation gradient was used to cal-culate the carbon balance of different vegetation types, land-use practices and temporal scales. NECT consists of mixed coniferous-broadleaved forest ecosystems, meadow steppe ecosystemsand typical steppe ecosystems. Analyses of the C budget were carried out with field measurement based on dark enclosed chamber techniques and alkali absorption methods, and the application of the CENTURY model. Results indicated that: (1) soil CO_2 flux had a strong diurnal and seasonal variation influenced by grassland type and land-use practices. However, the seasonal variation on soil CO_2 fluxes did not show obvious changes between non-grazing and grazing Leymus chinensis dominated grasslands. (2) Hourly soil CO_2 fluxes mainly depended on temperature, while dailyCO_2 fluxes were affected both by temperature and moisture. (3) NPP of the three typical ecosys-tems showed linear relationships with inter-annual precipitation, but total soil carbon of those eco-systems did not. NPP and total soil carbon values decreased westward with decreasing precipita-tion. (4) Model simulation of NPP and total soil carbon showed that mean annual precipitation was the major limiting factor for ecosystem productivity along NECT. (5) Mean annual carbon budget is the largest for the mixed coniferous- broadleaved forest ecosystem (503.2 gC m~(-2)a~(-1)), followed bythe meadow steppe ecosystem (227.1 gC m~(-2)a~(-1)), and the lowest being the typical steppe eco-system (175.8 gC m~(-2)a~(-1)). This study shows that concurrent field measurements of terrestrial ecosystems including the soil and plant systems with surface layer measurements along the wa-ter-driven IGBP-NECT are valuable in understanding the mechanisms driving the carbon cycle in different vegetation types under different land-use practices. Future transect research should be emphasized.     

剔除林下灌草和添加翅荚决明对尾叶桉林土壤温室气体排放的影响

 森林土壤是CO₂、CH₄和N₂O等温室气体的重要排放源。采用静态箱/色谱分析技术对中国科学院鹤山丘陵综合开放试验站的尾叶桉(Eucalyptus urophylla)林土壤CO₂、CH₄和N₂O排放通量进行了原位测定, 研究剔除林下灌草和添加翅荚决明(Cassia alata)对尾叶桉林土壤温室气体排放的影响。结果表明: 尾叶桉林土壤CO₂排放通量在湿季维持在较高水平, 在旱季则明显降低。CH₄和N₂O在湿季波动幅度较大, 在旱季则相对稳定。土壤CO₂和CH₄通量峰值均出现在湿季, 但N₂O峰值出现在旱季的12月。尾叶桉林土壤在不同处理下可能是CH₄的源, 也可能是CH₄的汇, 而对于CO₂和N₂O则主要是源。尾叶桉林下剔除灌草及添加翅荚决明能显著增大土壤CO₂和N₂O的排放, 但林下灌草剔除后有利于CH₄的吸收, 添加翅荚决明有利于CH₄的排放。表层土壤温度和湿度是影响土壤温室气体排放的首要因子。呼吸底物(氮源)和土壤微生物量也是影响土壤温室气体排放的重要因子     

CO2浓度倍增、高氮沉降和高降雨对南亚热带人工模拟森林生态系统土壤呼吸的影响

 土壤呼吸响应全球气候变化对全球C循环具有重要作用。应用大型开顶箱(Open-top chamber, OTC)人工控制手段, 研究了大气CO₂浓度倍增、高氮沉降和高降雨处理对南亚热带人工森林生态系统土壤呼吸的影响。结果表明: 对照箱、CO₂浓度倍增处理以及高氮沉降处理下土壤呼吸速率都具有明显的季节变化, 雨季(4~9月)的土壤呼吸速率显著高于旱季(10月至次年3月) (p<0.001); 但高降雨处理下无明显的季节差异(p>0.05)。CO₂浓度倍增能显著提高土壤呼吸速率(p<0.05), 其他处理则变化不大。大气CO₂浓度倍增、高氮沉降、高降雨处理和对照箱的土壤呼吸年通量分别为4 241.7、3 400.8、3 432.0和3 308.4 g CO₂·m^–2·a^–1。但在不同季节, 各种处理对土壤呼吸的影响是不同的。在雨季, 大气CO₂浓度倍增和高氮沉降的土壤呼吸速率显著提高(p<0.05), 其他处理无显著变化; 而在旱季, 高降雨的土壤呼吸速率显著高于对照箱(p<0.05), 氮沉降处理则抑制土壤呼吸作用(p<0.05)。各处理的土壤呼吸速率与地下5 cm土壤温度之间具有显著的指数关系(p<0.001); 当土壤湿度低于15%时, 各处理的土壤呼吸速率与地下5 cm土壤湿度具有显著的线性关系(p<0.001)。     

陆地植被的固碳功能与适用于碳贸易的生物固碳方式

 碳贸易的核心问题是要有足够的碳封存量在抵消CO₂的排放之后还能有碳额度进入市场买卖。该文结合固碳概念,从固碳技术、减量成本、对生态系统碳汇功能的影响等多方面对目前存在的和有潜力的各种减排与固碳途径进行了比较分析,认为陆地植被对CO₂的吸收是最安全有效的固碳过程,它们能够在一定的浓度范围内吸收CO₂,从而节省分离、提纯等 技术的费用。进而该文分别对森林、草地、农田等3种陆地植被的固碳功能与不同固碳策略对固碳效果的影响两个方面进行详细具体的比较分析,得出森林生态系统具有强大的碳吸收能力,草地与农田土壤有机碳库在固碳方面的作用也十分显著。最后结合我国实际,提出4 项适用于碳贸易的生物固碳方式,即保护天然林,推广种植速生丰产人工林;保育天然草地 、建设人工草地;建立规模化沼气产业链;注重利用边际土地种植生物质能源,促进生物质能源的开发