西双版纳热带季节雨林晴天CO2交换的日变化和季节变化特征

应用2003年11月-2004年10月晴好天气涡度相关通量观测资料,对西双版纳热带季节雨林CO2交换的日变化和季节变化进行分析。结果表明：雾凉季、干热季和雨季的净生态系统CO2交换（NEE）均呈现出单峰型曲线的日变化趋势,昼间其变化规律较强,夜间呈波动状态。昼间NEE（取绝对值）雾凉季和雨季均显著大于干热季;夜间NEE雨季显著大于干热季,而干热季显著大于雾凉季。光合有效辐射是影响NEE日变化的主要因素,但不是造成季节差异的主要因素;饱和水汽压差和气温对NEE的季节差异有较大贡献。另外,应用Michaelis-Menten模型对昼间不同饱和水汽压差和气温下NEE对光合有效辐射的响应进行分析,结果表明：各季节较高饱和水汽压差下的表观最大光合速率（Pmax）、表观暗呼吸速率（Re）比较低饱和水汽压差下的Pmax、Re大,而表观光量子产额（α）则相反。各季节较高气温下的Re比较低气温下的Re大;雾凉季气温的差异对Pmax和α的影响较小;干热季和雨季较高气温下的α较小。     

西双版纳热带季节雨林水热通量

利用西双版纳热带季节雨林2003和2004年常规气象、生物量以及水热通量观测资料,对该林地两年内各能量分量的数值大小和变化规律、能量分配以及水量平衡特征等进行了分析研究。结果表明,2003和2004年净辐射总量分别为3516.4MJ/(m.2a)和3516.6MJ/(m.2a)。在能量分配过程中潜热通量占优势,2003年和2004年的总量分别是相应年份净辐射总量的46%和44%,显热通量则分别只有12%和11%。2003年和2004年林冠传导率均值分别为10.3mm/s和10.0mm/s,其中干热季期间的林冠传导率明显低于雾凉季和雨季。林冠传导率与叶面积指数和空气饱和水汽压差值之间分别呈极显著的正、负线性相关关系;它基本上不受土壤含水量的影响,只是当长期无雨或雨量很小导致土壤含水量低于0.15m3/m3时,林冠传导率才与土壤含水量间存在极显著的相关关系。西双版纳热带雨林2003和2004年的蒸散量分别是663mm和634mm,受浓雾和林冠传导率的综合影响,该森林生态系统干季蒸散量低于雨季,这是西双版纳热带季节雨林能够在水热极限条件下生存并良好发育的重要原因。     

西双版纳热带季雨林通量分配及能量平衡问题北大核心CSCD

为了探讨我国西双版纳热带季雨林的能量分配和平衡问题,利用涡度相关系统和常规气象仪器的连续监测结果,分析了不同季节的能量通量特征和闭合特点。结果表明,西双版纳热带季雨林全年的净辐射、潜热通量、显热通量、土壤热通量和热储存量分别是4546.07、2453.24、492.22、-10.47和45.93 MJ/m^(2),土壤为热源,潜热年总值占净辐射的54.0%,显热占10.8%,能量以蒸发散为主要的耗损形式。辐射和能量有明显的日变化和季节动态,各能量分量的日变化几乎都呈白天高夜间低的单峰趋势,反照率整体为0.10~0.12,波动不大;波文比季节差异明显,为0~0.8。热带季雨林的全年闭合度为0.67,未考虑热储量时,闭合度为0.51~0.79,考虑热储量为0.53~0.80。可见,在林冠茂密的热带季雨林中,热储量对能量闭合度的贡献不大,忽略热储量并不是导致能量不闭合的主要原因。     

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.     

西双版纳热带季节雨林林冠层温度与大气温度特征

根据2005年西双版纳热带季节雨林群落冠层植物表面温度以及林冠上、林冠下的气温资料,对热带季节雨林冠层温度和冠层气温及其之间的温度差异在不同季节的变化进行了分析。结果表明：热带季节雨林冠层温度除雾凉季夜间稍低于同层大气温度外,其他时间林冠温度皆高于同层大气温度,在雾凉季和干热季,热带季节雨林林冠上气温在大多数时刻高于林冠下气温;在中午前后林冠上气温低于林冠下气温。在平均温度较高的雨季,林冠上气温一直高于林冠下大气的温度;林冠上、林冠下气温之间的差异,显示西双版纳热带季节雨林林冠的生态效应对森林小气候的反馈作用;在雾凉季夜晚,热带季节雨林林冠温度与冠层气温与其他时间不同,雾凉季夜间低温是热带季节雨林能否存在的关键性限制因子。     

青藏高原矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸CO2通量变化与环境因子的关系

利用涡度相关技术观测了青藏高原两个典型的生态系统即矮嵩草(K obresia hum ilis)草甸和金露梅(P oten-tilla f ruticosa)灌丛草甸的CO2通量,并就2003年8月份的数据,分析了生态系统通量变化与环境因子的关系.8月份是这两个生态系统的叶面积指数达到最高也是相对稳定的时期,在此期间矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸净碳吸收量分别达56.2和32.6 g C.m-2,日CO2吸收量最大值分别为12.7μm o l.m-2.-s 1和9.3μm o l.m-2.-s 1,排放量最大值分别为5.1μm o l.m-2.-s 1和5.7μm o l.m-2.-s 1.在相同光合有效光量子通量密度(PPFD)条件下,矮嵩草草甸CO2吸收速度大于金露梅灌丛草甸;在PPFD高于1 200μm o l.m-2.s-1的条件下,随气温增加,两生态系统的CO2吸收速度都下降,但矮嵩草草甸的下降速度(-0.086)比金露梅灌丛草甸(-0.016)快.土壤水分影响土壤呼吸,并且影响差异因植被类型不同而不同.生态系统日CO2吸收量随昼夜温差增加而增大;较大的昼夜温差导致较高的净CO2交换量;植物反射率与CO2通量之间存在负相关关系.     

亚热带毛竹林生态系统能量通量及平衡分析

利用开路涡度相关系统和常规气象观测仪器,对亚热带(浙江省)毛竹林生态系统2011年的净辐射、显热通量、潜热通量、土壤热通量以及气温、地温、降雨量等气象要素进行了连续观测,定量分析了毛竹林生态系统能量通量的变化和各能量分量的分配特征,并计算了能量闭合度以及波文比。结果表明:毛竹林全年净辐射为2628.00 MJ/m2,显热通量为576.80 MJ/m2,潜热通量为1666.77 MJ/m2,土壤热通量为-7.52 MJ/m2,土壤为热源,各能量分量季节变化明显,日变化基本呈单峰型曲线变化。显热通量占净辐射的22.0%,潜热通量占63.4%,毛竹林生态系统潜热通量为能量散失的主要形式。波文比逐月变化规律不明显,波动较大,在0.07—1.77之间变化,能量平衡比率法得出毛竹林年能量闭合度为0.85,月平均闭合度为0.84,能量闭合度高于线性回归法计算结果,但仍有15%的能量不闭合。     

西双版纳热带季节雨林风时空变化特征初步分析

利用西双版纳热带季节雨林观测铁塔不同高度的风速及风向观测资料,分析了风的年、季节和日变化特征.结果表明,林冠上风速较强,林冠下风速较弱;林内风速的日变化和垂直变化均不明显.30～50 m范围内,风速垂直变化最显著,但年变化不大;50 m以上风速年变化显著,但垂直变化稍小.干热季(3～4月)风速最大,雨季(5～10月)次之,雾凉季(11～翌年2月)最小.昼间风速大于夜间.在昼间,上午风速最小,下午次之,中午最大.受地理位置和地形影响,风向具有明显的日变化特征,主导风向昼间为偏东南风,夜间为偏西风.昼间零平面位移(d) 值上午最大,中午次之下午最小,其年变化幅度呈现下午幅度大,上午和中午幅度小的趋势.粗糙度(Z₀)昼间值呈现下午>中午>上午的趋势,且下午Z₀值显著大于其他两个时段.     

热带山地雨林CO2浓度环境的时空梯度特征

基于2000年旱、雨季梯度观测结果叠加分析晴及晴间少云天气,山地雨林垂直CO2浓度雨季在333～350ml/m3的时间空间特征显著即800～1800林内1 6m至冠顶28m,较旱季浓度分别小10～21、7～20.2ml/n3,夜间呼吸影响空间的最大浓度均在近林地上5m、出现时段有季节性差别.800～1800林冠上CO 2浓度梯度、气温梯度表明,大气至林冠的CO2通量和冠层指向大气的热通量特征显著,夜间则梯度值减小、方向相反,且雨季晴天的△Ct/△Z大于旱季,旱季气温梯度大于雨季;林内二氧化碳垂直梯度(△Ct/△Z＜0)昼夜均小于零,即林地指向上层的CO2通量特征显著,且两类天气均表现出雨季的浓度梯度大于相应的旱季.从而,科学地揭示出在28m的山地雨林垂直高度上,植物光合固定CO2最多而导致空间浓度最低的季节、天气、时间和空间,同时证实冠上两个高度实时气温与相应CO2浓度成CCO2.=a10b/T.而山地雨林水汽压时空则较为直观地解释了蒸发、扩散和乱流机制影响的效果以及雨林"雨"形成的特征.     

西双版纳热带季节雨林林冠上方湍流谱特征

利用中国陆地生态系统通量观测网络(ChinaFLUX)西双版纳热带森林通量观测站涡度相关方法测定的热带季节雨林林冠上方三维方向风速(u,v,w)以及CO2浓度、H2O浓度、气温等变量的10 Hz观测资料,选取1、4、7和10月4个代表性月份晴好天气,在全天5个不同时段内(8:00-11:30,12:00-15:00,15:30-19:00,19:30-23:30,0:00-7:30)求算了各要素的功率谱和与垂直风速的协谱,探讨了热带季节雨林林冠上方数据的高低频响应问题.结果表明:在热带季节雨林林冠上方,晴好天气且湍流条件良好状况下,6个变量的功率谱点阵曲线斜率在惯性副区内均满足-2/3定律;并且各要素与垂直风速的协谱点阵曲线斜率在惯性副区内满足-4/3定律.说明大尺度运动对物质和能量传输的贡献在高频率和中等强度频率信号范围内的响应能力能够满足观测所需要求,可以认为在复杂地形条件下西双版纳热带季节雨林进行通量测定的采样频率合理,所获得数据可以用来作为实际通量的结果加以使用.     

Changes in annual CO2 fluxes estimated from inventory data in South Korea

Using a slightly modified IPCC method, we examined changes in annual fluxes of CO_2and contributions of energy consumption, limestone use, waste combustion, land-use change, and forest growth to the fluxes in South Korea from 1990 to 1997. Our method required less data and resulted in a larger estimate of CO_2 released by industrial processes, comparing with the originalIPCC guideline. However, net CO_2 emission is not substantially different from the estimates of IPCC and modified methods. Net CO_2 emission is intimately related to GDP as Korean economyhas heavily relied on energy consumption and industrial activities, which are major sources of CO_2.Total efflux of CO_2 was estimated to be 63.6 Tg C/a in 1990 and amounted to 112.9 Tg C/a in 1997. Land-use change contributed to annual budget of CO_2 in a relatively small portion. Carbon dioxide was sequestered by forest biomass at the rate of 6.5 Tg C/a in 1990 and 8.5 Tg C/a in 1997. Al-though CO_2 storage in the forests increased, the sink effect was overwhelmed by extensive energy consumption, suggesting that energy-saving strategies will be more effective in reducing CO_2 emission in Korea than any other practices. It is presumed that plant uptake of CO_2 is underesti-mated as carbon contained in plant detritus and belowground living biomass were not fully consid-ered. Furthermore, the soil organic carbon stored in forest decomposes in various ways in rugged mountains depending on their conditions, such as slope, aspect and elevation, which could havean effect on decomposition rate and carbon stores in soils. Thus, carbon sequestration of forests deserves further attention.     

CO_2失汇与北半球中高纬度陆地生态系统的碳汇

化石燃料消耗及热带林破坏导致约 7.0 Pg C· a- 1 (1Pg=10 9t)的 CO2 向大气排放 ,其中 3.0～ 3.4Pg C·a- 1 的 CO2 被用于大气 CO2 浓度的升高 ,约 2 .0 Pg C· a- 1 的 CO2 被海洋吸收 ,而陆地生物圈被认为是 CO2 净吸收与净排放基本达到平衡。因此 ,在人工源 CO2 中 ,尚有 1.6～ 2 .0 Pg C· a- 1的 CO2 去向不明。这就是著名的 CO2 失汇之谜。大气成分监测、CO2 通量测定以及模型模拟等方面的研究都表明 ,北半球陆地生态系统是一个重要的碳汇 ,但其值存在很大的不确定性 ,且具有较大的时空变化。全球温暖化、CO2 施肥效应 ,氮和磷沉降的增加以及人工植被的扩大是形成碳汇的主要因素。为减少碳汇估计值的不确定性 ,除加强长期定位监测、改良现有估测模型外 ,重视研究土壤圈在碳循环中的作用至关重要     

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。     

长白山天然林内CO2环境初探

大气圈和生物圈之间存在着强烈的CO_2交换过程,植被层对CO_2的吸收与释放是引起大气中CO_2浓度不断变化的主要原因。同时,大气CO_2浓度在空间和时间上的变化又是影响绿色植物光合生产力的一个因素。了解林分内CO_2浓度分布状况对研究一个林分的气体交换     

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。     

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     

森林生态系统CO2通量的研究方法及研究进展

介绍了测量森林生态系统CO2通量的微气象法和箱式法。其中,微气象学方法着重介绍了涡旋相关法和驰豫涡旋积累法的基本原理及数据分析过程中应注意的问题。并简要介绍了能量平衡法和空气动力学法。箱式法主要介绍了其测定基本原理和数据的模型化处理及应注意的问题。同时,对近年来欧洲和美洲在森林生态系统CO2通量研究中所取得的进展进行了概述。     

大气中CO2浓度升高对植物的影响

大气中CO_2浓度升高以及由此所引起的温室效应已成为人们普遍关注的议题。在未来的世界里,CO_2浓度将持续上升。预计到21世纪中叶,CO_2浓度可能达到700ppm。一些试验结果表明;CO_2浓度升高对多数植物的个体生长发育有促进作用,其中包括种子的发芽率提高,幼苗生长加快,叶面积增大,根系数量增多,气孔数量减少,茎干生长轮加宽,开花期提早,种子产量提高等。但是,CO_2浓度升高对植物也有不利影响。在高CO_2浓度环境中,由于过量产生的碳水化合物在叶片中的积累和矿物质的不平衡,许多植物在生长后期生长缓慢或出现负增长;个体生长发育规律的变化将导致一些增长种群逐渐向衰退种群过渡;C_3类杂草的加速生长将引起农业欠收;群落结构与组成的变化将促使一些植物走向绝灭;植物残渣中碳氮比的改变将引起生态系统生产力的下降等。因此,对于今后大气中CO_2浓度升高的影响还要做大量的研究。     

用光合-蒸散耦合模型模拟冬小麦CO2通量的日变化

根据 SPAC理论建立了一个冬小麦光合和蒸散的耦合模型。冬小麦 CO2 通量包括冠层光合、呼吸和土壤呼吸。冠层光合采用了 Farquhar光合作用生化模型 ,并通过冠层阻力的参数化将光合作用与蒸腾作用耦合起来。用涡度相关方法观测了 CO2通量 ,对模型进行了验证 ,结果显示模型可以较好地模拟 CO2 通量日变化过程。对模型的敏感性分析发现日间 CO2 通量最敏感的参数是初始量子效率。其次 ,CO2 通量对光响应曲线凸度、CO2 补偿点、凋萎点和叶面积指数的变化也有着较强的敏感性 ;夜间 CO2 通量敏感的参数是最适温度下 Rubisco催化能力和暗呼吸参数     

用光合-蒸散耦合模型模拟冬小麦CO2通量的日变化

根据SPAC理论建立了一个冬小麦光合和蒸散的耦合模型.冬小麦CO2通量包括冠层光合、呼吸和土壤呼吸.冠层光合采用了Farquhar光合作用生化模型,并通过冠层阻力的参数化将光合作用与蒸腾作用耦合起来.用涡度相关方法观测了CO2通量,对模型进行了验证,结果显示模型可以较好地模拟CO2通量日变化过程.对模型的敏感性分析发现日间CO2通量最敏感的参数是初始量子效率.其次,CO2通量对光响应曲线凸度、CO2补偿点、凋萎点和叶面积指数的变化也有着较强的敏感性;夜间CO2通量敏感的参数是最适温度下Rubisco催化能力和暗呼吸参数.