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1.
 EALCO模型是一个基于生理生态学过程,模拟生态系统下垫面与大气之间水、热和碳通量交换的综合模型。将该模型应用在亚热带常绿针叶林, 对其生态系统过程进行了模拟,以深入探讨季节性干旱对生态系统过程的影响。对EALCO模型进行了参数化与初始化并对模型的光合作用时段和 落叶机制进行了改进,以更好地模拟亚热带人工针叶林生态系统。千烟洲通量观测站自2002年底开始应用涡度相关技术对中亚热带人工针叶林 生态系统进行通量观测,该站点2003年经历了一次较严重的季节性干旱(由高温与少雨综合作用造成),降水量仅为多年平均值的65%,而2004年 的年降水量与多年平均值较为接近,利用该站点2003和2004年特殊的气候条件,使用其通量观测数据对模型的模拟效果进行检验。从模拟结果 的总体趋势来看,模型能较好地从半小时、日及年尺度上反映两年内土壤-植被-大气之间的碳交换状况。总初级生产力(Gross primary production, GPP)在一年中呈现单峰型变化,遇高温及干旱胁迫GPP值下降。由于受到干旱胁迫的影响,2003年GPP值比2004年偏低12.9%。模拟 结果显示,2003年GPP值比2004年偏低11.2%。观测数据与模拟结果均显示,水分胁迫期间净碳交换量(Net ecosystem production, NEP)模拟值 与实测值的日变化均呈现一种“偏态",即一天中生态系统碳交换量最大值出现在上午某一时刻,之后逐渐降低。 模拟结果显示,水分匮缺对 光合能力的影响比对生态系统呼吸作用的影响更为强烈,因而导致了净生态系统生产力的降低。进一步分析表明,水分匮缺期间,晴天正午之 前,深层土壤( >20 cm) 水分的匮缺抑制了光合作用能力,正午之后,高温与深层土壤水分匮缺共同削弱光合作用能力,影响各占一半。  相似文献
2.
干旱对亚热带人工针叶林碳交换的影响   总被引:4,自引:0,他引:4       下载免费PDF全文
 干旱对陆地生态系统的影响已成为全球变化研究的焦点问题之一。该研究基于生态系统过程模型——CEVSA2, 结合涡度相关通量观测, 分析了不同程度干旱对亚热带人工针叶林碳交换的影响及其关键控制因素。结果表明: 1)干旱使生态系统碳交换显著下降, 2003和2004年的干旱使得年净生态系统生产力(Net ecosystem production, NEP)相比无干旱影响情景的模拟结果分别减少了63%和47%; 2)光合和呼吸对干旱具有不同的响应, 干旱时光合的下降比呼吸更为显著, 这导致了NEP的显著下降; 3)当饱和水气压差(Vapor pressure deficit, VPD)达到1.5 kPa以上时, 生态系统的光合、呼吸和净碳吸收均开始下降, 当VPD大于2.5 kPa、土壤相对含水量(土壤含水量/土壤饱和含水量)(Relative soil water content, RSW)低于40%时, 生态系统的碳收支由碳汇转为碳源; 4)土壤干旱是造成碳交换下降的主要驱动因素, 对年NEP下降的平均贡献率为46%, 而大气干旱的贡献率仅为4%。  相似文献
3.
氮沉降持续增加背景下土壤C∶N∶P化学计量比和pH环境等的改变及其可能的土壤微生物学机制已经成为陆地生态系统与全球变化研究的新生长点和科学研究前沿.以生态化学计量学和土壤微生物生态学为理论基础,综述了氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响及其微生物学机制的基本理论、最新进展、研究热点与难点,旨在促进全球变化背景下陆地生态系统地下生态学的研究.氮沉降持续增加会导致森林生态系统磷循环加速,导致磷限制.氮沉降不但改变森林土壤有机质和凋落物的C∶N∶P化学计量比和降低土壤pH值,而且改变土壤微生物生物量碳氮磷、细菌、真菌和放线菌的组成以及影响碳氮磷分解的关键酶活性.氮沉降对森林土壤有机质和凋落物分解的影响表现为促进、抑制和无影响,其影响的差异可能来源于微生物效应的不同.叶片在凋落前有显著的氮磷养分回收,但是根无明显的养分回收,造成土壤有机质和凋落物的C∶N∶P化学计量比存在明显差异.基于DNA/RNA等分子生物学方法为土壤微生物生态学研究提供了强有力的手段,将促进氮沉降对森林土壤有机质和凋落物化学计量比改变的微生物学机制研究.  相似文献
4.
 理论上,土壤呼吸通量的量值可以通过观测土壤呼吸CO2扩散速率(əc/ət)计算得到。但是为获得əc/ət,通常须允许土壤呼吸箱内CO2浓度升高,因此,如何估算外界大气CO2浓度条件下的əc/ət是土壤呼吸观测技术的关键,关系到观测结果的准确性。通常əc/ət的估算会受土壤表层大气CO2扩散梯度(即土壤呼吸箱内CO2扩散梯度和大气CO2浓度昼夜变化)的影响。目前,线性回归方法是土壤呼吸观测中估算əc/ət的基本方法。然而,常用的线性回 归方法会低估əc/ət,而指数回归方法则可以准确地估算əc/ət。夜间əc/ət的变化与大气CO2 浓度之间存在非常明显的负相关关系。夜间土壤表层大气CO2扩散梯度的减小导致线性回归方法明显低估əc/ət。əc/ət的昼夜变化过程存在明显的非对称性现象,而指数回归方法可以更好地描述əc/ət昼夜变化的非对称性响应。  相似文献
5.
利用稳定同位素技术和Keeling Plot方法可以有效分割地表蒸散量,进而加深对陆地生态系统水循环的理解.该研究通过原位连续测定麦田的水汽同位素数据,评价Keeling Plot方法在分割地表蒸散中的应用,并揭示华北冬小麦(Triticum aes-tivum)蒸腾在总蒸散中的比例.实验于2008年3-5月在中国科学院栾城农业生态站进行,利用国际上先进的H_2~(18)O、HD~(16)O激光痕量气体分析仪(TDLAS)为基础构建的大气水汽~(18)O/~(16)O和D/H同位素比原位连续观测系统,同时利用涡度相关技术、真空抽提技术、同位素质谱仪技术,获取了必要的数据.研究分析了一天中不同时间段的连续的大气水汽δ~(18)O与水汽浓度倒数拟合Keeling Plot曲线的差异和可能的原因.结果显示,中午时段的拟合结果较好,这也暗示中午时段蒸腾速率高时最可能满足植物蒸腾的同位素稳定态假设.进一步的分析发现植物蒸腾的同位素稳定态并不总是成立,尤其是水分胁迫下进入成熟期的小麦,其蒸腾水汽同位素一般处于非稳定态.利用同位素分割结果显示,生长盛期麦田94%-99%的蒸散来源于植物蒸腾.  相似文献
6.
中亚热带人工针叶林对未来气候变化的响应   总被引:2,自引:0,他引:2       下载免费PDF全文
利用基于生理生态学过程的EALCO模型,探讨了千烟洲中亚热带人工针叶林生态系统对未来气候变化的响应.结果表明:CO2浓度、温度和降水的变化对该人工林生态系统碳水通量影响的程度不同,其中CO2浓度>温度>降水.CO2浓度是生态系统总光合生产力(GPP)的主要驱动因子,温度与CO2浓度均是控制生态系统呼吸的主要环境因子,温度的升高使植物地上部分呼吸明显增加,而CO2浓度升高则对土壤呼吸影响较大.温度升高使蒸散(ET)增加,而CO2浓度升高则使ET减少.在未来气候变化情景(2100年)下,该人工林生态系统的净初级生产力将增加22%,说明其仍具有较强的固碳潜力.  相似文献
7.
 近地层高浓度臭氧(O3)对农作物生长和产量形成有明显的影响。利用在中国科学院禹城综合试验站(山东省)冬小麦(Triticum aestivum)农田生态系统上观测的O3浓度及微气象资料, 分析了鲁西北平原冬小麦农田生态系统O3浓度的日变化和季节变化规律, 在此基础上初步分析了O3浓度与CO2通量(Fc)的关系, 并用欧洲和美国科学家在实验室得到的O3浓度-冬小麦产量关系模型估算了O3对冬小麦产量的潜在影响。结果表明: O3浓度存在明显的日变化规律, 日最小值和最大值分别出现在7:00和16:00左右。整个观测期间(2011年3–5月)平均O3浓度为(30.4 ± 20.1) nL·L–1 (平均值±标准误差); 30 min平均浓度的最大值为93.1 nL·L–1。在冬小麦春季生长季节, O3浓度日平均值呈现逐步增加的趋势, O3浓度日均增加约为0.17 nL·L–1·d–1; 白天7 h和12 h平均浓度(M7和M12)分别为45.7和43.1 nL·L–1; O3浓度超过40 nL·L–1的3个月累积值(AOT40)为9.8 μL·L–1·h; 超过60 nL·L–1的O3浓度累积值(SUM06)为12.6 μL·L–1·h; 经过权重修正的O3污染指标W126为10.1 μL·L–1·h。在高浓度O3 (>60 nL·L–1)情况下, CO2通量与O3浓度呈现负相关关系, 鲁西北平原O3对冬小麦光合作用影响的阈值取60 nL·L–1比较合适, 该值高于欧洲国家普遍采用的40 nL·L–1。基于以上结果, 初步估算得出: 在目前的O3浓度水平下, 鲁西北平原近地层O3可能会使冬小麦产量减少5.2%–8.8%。  相似文献
8.
叶片水H2^18O富集的研究进展   总被引:1,自引:1,他引:0       下载免费PDF全文
植物叶片水H2^18O富集对大气中O2和CO2的^18O收支有着重要影响。蒸腾作用使植物叶片水H2^18O富集,而植物叶片水H2^18O富集的程度主要受大气水汽δ^18O和植物蒸腾水汽δ^18O的影响。过去,通过引入稳态假设(蒸腾δ^18O等于茎水δ^18O)得到Craig-Gordon模型的闭合形式,或将植物整个叶片水δ^18O经过Peclet效应校正后得到植物叶片水δ^18O的富集程度。然而,在几分钟到几小时的短时间尺度上,植物叶片蒸腾δ^18O是变化的,稳态假设是无法满足的。最近成功地实现了对大气水汽δ^18O和δD的原位连续观测,观测精度(小时尺度)可达到甚至优于稳定同位素质谱仪的观测精度。在非破坏性条件下,高时间分辨率和连续的大气水汽δ^18O和蒸腾δ^18O的动态观测,将提高植物叶片水H2^18O富集的预测能力。该文综述了植物叶片水H2^18O富集的理论研究的新进展、研究焦点和观测方法所存在的问题,旨在进一步加深理解植物叶片水H2^18O富集的过程及其机制。  相似文献
9.
二氧化碳储存通量对森林生态系统碳收支的影响   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
涡度相关系统观测高度以下的CO2储存通量对准确评价森林生态系统与大气间净CO2交换量(NEE)有着重要的影响.本研究以长白山阔叶红松林为研究对象,利用2003年的涡度相关观测数据以及CO2浓度廓线数据,分析了CO2储存通量的变化规律及其对碳收支过程的影响.结果表明:涡度相关观测高度以下的CO2储存通量具有典型的日变化特征,其最大变化量出现在大气稳定与不稳定层结转换期.利用涡度相关系统观测的单点CO2浓度变化方法与利用CO2浓度廓线方法计算的CO2储存通量差异不显著.忽略CO2储存通量,在半小时尺度上会造成对夜间和白天的NEE分别低估25%和19%,在日和年尺度上,会对NEE低估10%和25%;忽略CO2储存通量,会低估Michaelis-Menten光响应方程及Lloyd-Taylor呼吸方程的参数,并且对表观初始量子效率α和参考呼吸Rref的低估最大;忽略CO2储存通量,在半小时、日及年尺度上,均会对总光合作用(GPP)和生态系统呼吸(Re)低估约20%.  相似文献
10.
千烟洲红壤丘陵区人工针叶林土壤CH4排放通量   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
 CH4在温室效应中起着重要作用,为估算中亚热带CH4的源汇现状,评价森林生态系统对温室效应的影响,采用静态箱-气相色谱法研究了千烟洲红壤丘陵区人工针叶林的土壤CH4 排放通量特征及水热因子对其的影响。对2004年9月~2005年12月期间的观测结果分析表明 :千烟洲人工针叶林土壤总体表现为大气CH4的吸收汇,原状林地土壤(Forest soil)情况下,CH4通量的变化为7.67~-67.17μg&;#8226;m-2&;#8226;h-1,平均为-15.53μg&;#8226;m-2&;#8226;h-1;无凋落物处理(Litter-free)情况下,CH4通量的变化是9.31~-90.36 μg&;#8226;m-2&;#8226;h-1,平均为-16.53μg&;#8226;m-2&;#8226;h-1。 二者对土壤CH4的吸收表现出明显的季节变化规律,秋>夏>冬>春,但无凋落物处理CH4变化幅度较原状林地土壤大,无凋落物处理吸收高峰出现在10月,最低值出现在翌年3月,原状林地土壤则分别在9月和翌年2月,均提前1个月。对土壤CH4吸收通量与温度和湿度的相关分析表明: 无论是原状林地土壤还是无凋落物处理情况下,土壤CH4通量都与地下5 cm的温度和湿度相关性最高。偏相关分析反映了不同季节水热配置对土壤吸收CH4通量的影响:冬季为12月~翌年2月,温度起主要作用;雨季3~6月,温度作用为主,随着温度的升高而升高,水分作用微弱;7~8月,CH4吸收通量随着湿度的降低而增加,但高温限制了CH4的吸收;秋季(9~11月)水热配置适宜,CH4通量达到高峰值。总之,CH4吸收通量随着温度的升高和 湿度的降低而增大,但温度过高会抑制其吸收。  相似文献
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