盘锦湿地净初级生产力时空分布特征

主要采用中巴地球资源卫星(CBERS)、合成孔径雷达(SAR)和数字高程模型(DEM)数据,通过主成分变换融合算法、分类回归树CART算法和混合像元分解模型结合神经网络算法,进行了盘锦湿地土地覆盖类型分类。充分考虑湿地生态系统的典型特征,将盐分胁迫因子作为估算湿地耐盐植被净初级生产力(NPP)的环境影响因子之一,构建了基于光能利用率和遥感数据的湿地植被净初级生产力模型。分析了盘锦湿地植被NPP的时空分布特征,并研究了盘锦湿地植被NPP对气温和降水的响应特征。结果表明:2009年盘锦市植被净初级生产力介于0—1175 gC·m-·2a-1之间,平均值为553 gC·m-·2a-1。盘锦市植被NPP空间分布规律呈东北向西南逐渐递增的趋势。在湿地植被分类类型中,芦苇的单位面积平均NPP最高,达到1016 gC·m-·2a-1。2004—2009年盘锦植被单位面积平均NPP值在缓慢上升,湿地已呈现缓慢恢复的趋势。总体上气温对盘锦湿地主要植被类型芦苇月平均NPP的影响要强于降水。2004—2009年降水对盘锦地区植被年平均NPP的影响强于气温。     

刈割降低热浪对内蒙古草甸草原碳通量的影响

热浪（Heat waves）是近年来频发的一种极端气候,其短期时间会影响生态系统植被健康并对生态系统碳通量产生长期负面影响,但其影响强度往往因生态系统类型而异。而内蒙古高原草甸草原属高纬度半干旱生态脆弱区,受气候变化影响显著,且正在遭受频繁热浪侵袭。在内蒙古呼伦贝尔草甸草原进行为期2年的野外原位模拟热浪控制实验,关注热浪对生态系统碳循环关键过程的影响和调节机制,并研究人类活动（刈割）与极端气候（热浪）对草甸草原碳通量的交互作用。结果表明,热浪处理显著降低了生态系统的土壤含水量,并显著降低草甸草原净碳交换（NEE）、生态系统呼吸（Re）和生态系统总生产力（GEP）,分别为31%、1%和14%。然而,刈割处理下,能够有效降低热浪的负面影响,表现为热浪后草地恢复所需时间缩短了约1/3。同时,热浪后水分供给能缓解热浪对生态系统碳通量的滞后效应,并缩短生态系统所需的恢复时间。     

锡林郭勒盟净初级生产力时空变化及其气候影响

净初级生产力(NPP)是表征生态系统质量与功能的核心指标,监测生态工程区NPP的时空变化是生态建设成效评估的重要内容。本文利用2000—2015年时序遥感数据与光能利用效率模型(CASA),分析了锡林郭勒盟NPP的时空变化以及气温与降水的影响。结果表明:2000—2015年锡林郭勒盟的NPP为108.66~359.74 g C·m^-2·a^-1,多年平均值为254.18 g C·m^-2·a^-1,年均增加13.47 g C·m^-2;锡林郭勒盟的NPP由东向西递减趋势明显,40.13%的区域NPP高于280 g C·m^-2·a^-1,且集中在太仆寺旗、多伦县、西乌珠穆沁旗和东乌珠穆沁旗等地区;相比2000年,2015年锡林郭勒盟有94.56%的区域NPP升高,其中33.95%的区域NPP增幅高于120 g C·m^-2;锡林郭勒盟的NPP与降雨量呈显著正相关,31.18%的区域NPP与气温呈正相关,NPP与年均气温及降水量的复相关系数为0.59。综合来看,锡林郭勒盟约55%的区域NPP明显受气候因素驱动,其生态修复治理应充分利用气候变化的积极影响,而其他区域则需注重施加生态工程措施。     

Season dynamics of carbon use efficiency and its influencing factors in the old-growth Abies fabri forest in Gongga Mountain,western Sichuan,China

碳利用效率(CUE)是植被生态系统的一个重要功能参数, 反映了植被生态系统的固碳能力, 适用于分析不同时间段内器官、个体和群落等不同层次的碳收支趋势, 因而有助于对陆地生态系统碳功能的确定与预测, 引起了广泛关注。该研究采用生物计量法, 测定和计算了川西贡嘎山东坡峨眉冷杉(Abies fabri)成熟林树木不同器官的呼吸与净生产力动态, 分析了乔木层及其各器官CUE动态及主要影响因子, 并估算了乔木层不同径级树木CUE。主要结果: (1)乔木层各器官月呼吸速率与温度呈正相关关系, 以细根月呼吸速率为最大; 不同径级树木年呼吸量无显著差异, 以小径级树木树干的年呼吸量为最小。(2)乔木层细根和树干月净初级生产力(NPP)均随温度增加而增加, 以细根月NPP为最大。小径级树木年NPP最大, 其针叶年NPP也显著高于中径级和大径级树木。(3)林分乔木层及其各器官CUE大多集中在0.30-0.60之间, 其中细根、树干CUE具有相似的月变化动态, 均随温度的升高而上升。不同径级树木CUE及树干和针叶CUE均随树木个体的增大而明显下降。(4)气温和土壤温度与乔木层树干和细根CUE呈正相关关系, 而降水量与针叶CUE呈负相关关系。细根CUE与树干CUE呈正相关关系,与针叶CUE呈负相关关系。峨眉冷杉成熟林乔木层CUE主要取决于树干和细根CUE。该研究证实了川西亚高山暗针叶成熟林仍具有较强的碳汇功能, 在区域碳储存和森林生态系统碳循环中发挥着极其重要的作用。     

中国东北地区近50年净生态系统生产力的时空动态

东北地区处于我国最高纬度地区,是全球气候变化最敏感的区域之一,研究东北地区净生态系统生产力对气候变化的响应,对阐明北半球中高纬度陆地生态系统碳源汇格局具有重要意义。基于CEVSA(Carbon Exchange between Vegetation,Soil and Atomasphere)模型,对1961—2010年东北地区净生态系统生产力NEP的时空格局及变化趋势进行分析,并探讨了气候变化与区域碳源汇的关系。结果表明:(1)1961—2010年,东北地区年NEP总量在-0.094PgC/a—0.117PgC/a之间波动,年平均0.026PgC/a,占全国NEP总量的15%—37%。过去50年东北区域NEP没有明显的线性变化趋势,20世纪80年代碳吸收量最高,20世纪90年代后碳吸收量开始下降。(2)东北地区NEP的空间分布呈现出东部高,西部和中部低,北部高,南部低的空间格局。过去50年来,碳源区向大气释放的碳量在减少,碳汇区从大气吸收的碳也在减少。(3)NEP的年际变化与温度呈负相关(r=-0.343,P0.05),与降水呈显著正相关(r=0.859,P0.01),东北地区NEP和年降水量的变化规律基本一致,即同期上升或达到最高值,温度和降水共同作用导致东北地区NEP的年际变化,而年降水量的变化对NEP年际变化起主要作用。在空间上,东北地区NEP与降水呈极显著正相关(P0.01)的面积占研究区域总面积的91.5%,与温度呈显著负相关(P0.05)的面积占31.6%,降水也是决定NEP空间分布的最主要因子。(4)升温伴随降水增加导致1961—1990年NEP呈增加趋势,而其后升温伴随降水减少则是近20年东北区域碳汇能力减弱的重要原因。     

基于静态箱式法和生物量评估海北金露梅灌丛草甸碳收支

高寒灌丛是青藏高原重要植被类型,因特殊生物学性质致使其系统碳功能较难评估。采用静态箱式法测定高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸的生态系统呼吸,结合生物量收获法估测生态系统净初级碳量。结果表明,高寒金露梅灌丛草甸生态系统呼吸、土壤呼吸和植物呼吸具有明显的季节动态变化,其年总量分别为886.28、444.93 gC/m2和441.36 gC/m2;灌丛区、草本区以及土壤区的呼吸均与5 cm地温具有极显著的指数关系(R2分别为0.95、0.94和0.83),各区温度敏感系数Q10分别为4.40、4.13和3.16;8a(2003—2010)植被净初级生产力平均为468.55 gC/m2。结合系统土壤呼吸,生态系统年均净固碳量为27.19 gC/m2,即高寒金露梅灌丛草甸生态系统为碳汇。对比涡度相关标准方法连续观测数据表明该方法评估生态系统碳功能具有较大可信度。     

刺参养殖池塘初级生产力及其粒级结构周年变化

研究了刺参(Apostichopus japonicus Selenka)养殖池塘浮游植物初级生产力及粒级结构的周年变化规律,旨在明确刺参养殖池塘的基础生态学特征,为刺参养殖生产和管理提供科学支持。结果表明:刺参养殖池塘初级生产力年平均值为(5.16±3.04)gO2m-2d-1,全年呈现明显的季节变化,初级生产量分别在初春、夏季和初冬形成高峰。初级生产力群落净产量占毛产量的50.2%。P/R值与日P/B系数的年平均值分别为2.20±1.25和0.39±0.35。按初级生产力水平和P/R值划分的水体营养类型,调查刺参养殖池塘属富营养型水体;初级生产量随深度的增加而递减,最高生产层约在透明度的0.5倍处,且0.5倍透明度(约50 cm)以上水层初级生产量占水柱总产量的56.3%;不同粒级浮游植物生产量占总生产量的百分比具有明显的季节变化。除夏季外,以小型浮游植物(micro-,20—200μm)对初级生产力的贡献最大(43.5%),夏季为微型浮游植物(nano-,2—20μm)对初级生产力贡献最大(35.3%)。以年平均值计算,不同粒级浮游植物初级生产量占总生产量百分比的大小顺序为:小型(40.1%)微型(28.2%)中大型(16.1%)超微型(15.7%)。回归分析表明:试验池塘初级生产力水平与水温、营养盐中的氨氮和亚硝酸氮均呈显著的相关关系(P0.05)。结果提示,刺参养殖池塘初级生产力的季节变化显著,垂直分布并不均匀,小型浮游植物是其生态系统中的主要生产者。     

莱州湾大型底栖动物的次级生产力

2011年对莱州湾20个站位进行了4个航次的大型底栖动物调查,共发现177种大型底栖动物,以环节动物、软体动物和节肢动物为主。使用Brey经验公式进行大型底栖动物丰度、生物量、次级生产力和P/B值的计算。结果表明:莱州湾大型底栖动物年均丰度为3057.69 ind·m-2,生物量为3.45 g·m-2(去灰干质量),次级生产力为5.60 g·m-2·a-1(去灰干质量),P/B值为1.59 a-1。相关分析表明,除生物量和丰度之外,叶绿素a含量是影响次级生产力的重要环境因子。群落组成中以个体小、生活史短、代谢快的底栖动物为主。通过估算得出,莱州湾大型底栖动物的次级生产力约为3.48×104t·a-1(去灰干质量),约1.93×105t·a-1(鲜质量)。     

两种测算香樟单株植物生物量和生产力的方法

利用经典收获法是测算森林生物量和生产力最为普遍的手段,但由于城市结构复杂和高异质性,使得这种方法并不适合在该区域使用。因此,本文选择上海绿地中应用最广泛的香樟植物为代表,以非破坏方式,利用叶片光合固碳测算的气体交换法来构建表观特征和生物量、生产力模型,同时,该模型以经典收获法为基准进行验证对比。结果表明:以经典收获法为准,上海香樟单株植物年均净生产力是其地上部分生物量的23%±4%,地上生物量AVB=1.37D2.15(D为冠幅,R2=0.97,P0.01),地上净生产力ANPP=0.32D2.13(D为冠幅,R2=0.97,P0.01),气体交换法与经典收获法相比验证准确率达87.3%。系统和环境误差是导致两个模型差异的主要原因,如附加相关修正系数后,该模型将可应用于城镇高精度遥感监测和碳汇能力的快速自动化提取估算,并减少建模的破坏性。     

青藏高原高寒草甸植物群落结构和功能对氮、磷、钾添加的短期响应

对中国科学院海北高寒草甸生态系统定位站的矮嵩草草甸水肥样地进行了氮、磷、钾及其组合的施肥处理,研究了施肥对植物群落结构和功能的影响。结果表明:(1)施肥使矮嵩草草甸植物群落物种丰富度减少,不同施肥处理下物种丰富度大小分别为:对照钾磷氮氮磷磷钾氮钾氮磷钾。(2)在氮磷配合施肥处理下,矮嵩草草甸植物群落Shannon-Wiener指数显著高于对照,而其它施肥处理对Shannon-Wiener指数影响不显著。(3)在同一施肥处理下,禾草类和莎草类的重要值明显高于豆科和杂类草功能群,不同施肥处理使禾草、莎草、豆科植物的重要值增加,而杂类草重要值减少。(4)与对照相比,不同施肥(除钾外)处理可不同程度的增加植物群落的高度。(5)除钾、磷钾养分添加对矮嵩草草甸地上生物量的影响与对照差异不显著外,其它养分及其组合添加都极显著增加了群落地上生物量,且大小顺序依次为氮磷氮磷钾磷氮钾氮磷钾钾对照。(6)施用不同种类的肥料后,矮嵩草草甸各功能群地上生物量的比例变化明显,禾草和莎草的比例均增加,杂类草的比例减少,而豆科植物无规律性。(7)熵值法综合评价短期施肥处理对矮嵩草草甸群落的影响表明,氮磷、氮磷钾配合施肥是青藏高原高寒草甸最佳施肥选择。