滨海盐沼湿地植被净初级生产力变化对土壤因子的响应

以辽河三角洲滨海盐沼湿地为研究区,基于遥感数据、气象数据、野外调查和实验室分析数据,采用CASA模型模拟并分析该区域植被净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）的变化特征,利用统计分析方法定量分析土壤因子对植被NPP的影响。结果表明：（1）研究区植被NPP空间分异显著,区域变异系数为43.71%,且同种植被类型内部NPP也变化显著;（2）N、P和K对芦苇NPP的限制形式是协同限制,且随土壤电导率的增加呈抛物线形式,因子敏感性从大到小依次为K、P和N;营养限制程度从大到小依次为K、N和P;（3）土壤水盐对芦苇NPP的影响也基本符合抛物线模式,芦苇NPP对土壤电导率的敏感性和土壤电导率对芦苇NPP的影响程度都大于土壤含水量,且土壤含水量越高,芦苇NPP对土壤电导率的敏感性越低。本文最终得出只有各土壤因子达到组合最优时,芦苇NPP才最大,这对滨海盐沼湿地植被的管理和保护具有重要意义。     

黄渤海湿地芦苇光合特征对增温的响应

滨海湿地是高效的蓝碳碳汇系统,但气候变暖正在直接或间接地影响着滨海湿地植物的光合作用特征,从而影响湿地的碳汇功能。本研究在少雨的黄河三角洲(东营)和多雨的江苏盐城两地芦苇湿地建设增温观测站,采用Li-6800光合测量系统研究在东营和盐城两地芦苇的光合特征对模拟增温的响应机制,并对比了东营6月与8月两个生长季的差异。结果表明：与8月相比,6月芦苇光合作用能力更强,增温在2个生长季均提高了芦苇的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(g_s)和胞间CO₂浓度(C_i),但在8月P_n的正响应波动较小;与东营相比,盐城湿地的芦苇具有更高的P_n和水分利用率(WUE),且盐城湿地芦苇的最大净光合速率(P_{n max})、光饱和点(LSP)、表观量子效率(AQY)和暗呼吸速率(R_d)对增温的正响应更为显著,其AQY、LSP和P_{n max}在增温样地分别提高了16.7%、53.6%和30...     

辽河三角洲河口湿地典型芦苇群落最大光能转化率模拟

CASA模型是研究宏观尺度净初级生产力最常用的模型之一,最大光能转化率是CASA模型的最关键参数,但他难以通过测量和试验获得,只能通过模拟求取。利用CASA模型反演了辽河三角洲河口湿地典型芦苇群落的最大光能转化率,并针对遥感和气象数据的可能误差对最大光能转化率的影响进行了敏感性分析。模拟结果表明:芦苇群落具有极高的碳转化能力,最大光能转化率达1.667g C/MJ,实际转化率达到0.957—1.102g C/MJ。敏感性分析结果显示最大光能转化率模拟值对总辐射和NDVI表现出较强的敏感性,由总辐射误差带来的最大光能转化率相对变化幅度仅为-4.14%—4.56%;模拟结果对NDVI的敏感性随着NDVI的增加而降低,即便是以误差30%考虑,模拟值仍然比较集中在样点的变化范围之内,这些结果表明模拟的芦苇最大光能转化率具有一定的稳定性和可靠性。     

初夏渤海湾初级生产力分布特征及影响因素

根据2016年初夏在渤海湾周边重要经济开发区外海域所进行的调查和研究数据进行分析,利用稳定同位素¹³C示踪技术估算海域内初级生产力（Primary Productivity,PP）等,同时结合叶绿素a（Chlorophyll-a,Chl a）,营养盐以及透明度等水文环境参数,深入分析和探讨初夏渤海湾环境特征对浮游植物生物量（Chl a）和初级生产力的影响。结果表明：受陆地径流和渤海中部冷流输入等因素的影响,调查海域呈现3个温盐特征差异显著的海区,即近岸高温低盐海区、中部高温高盐海区和湾口低温高盐海区。Chl a受温度和营养盐等因素影响整体呈现近岸高湾口低、表层高底层低的分布特征,含量变化范围为1.27-20.82 mg/m³;在近岸营养盐含量充足,温度适宜,浮游植物生产旺盛,Chl a平均含量达（8.37±2.90）mg/m³,其中表层近27.5%水样中含量超10 mg/m³,存在发生赤潮的风险。而在中部和湾口区域受营养盐限制和温度的影响,Chl a含量远低于近岸。PP整体水平在44.79-792.73 mg C m^-3 d^-1之间,平均为（144.13±137.79）mg C m^-3 d^-1。其中近岸营养盐含量充足浮游植物生长旺盛,初级生产力水平较高,而中部和湾口海域受营养盐和温度的限制,初级生产力水平较低。初级生产力指数I（同化系数）变化范围在0.79-5.90 mg C/（mg Chl a·h）之间,平均为（3.40±1.33）mg C/（mg Chl a·h）。利用标准深度积分模型对水柱初级生产力（Depth-integrated primary productivity,∑PP）进行估算,结果表明其范围在56.88-772.31 mg C m^-2 d^-1之间,平均为（232.26±126.47）mg C m^-2 d^-1,近岸受陆源输入影响Chl a较高,在天津海河口和黄骅市排污河外出现高值点,受透明度的影响,中部和湾口部分站点出现高生产力区。     

江苏滨海湿地芦苇和互花米草光合特性对模拟增温的响应

滨海湿地生态系统具有较高的初级生产力,是地球生态系统主要的碳库之一。然而,气候变暖和外来物种入侵通过改变植物光合特征性能使这一碳库的稳定性存在诸多的不确定性。利用在江苏盐城芦苇湿地和互花米草湿地建设的两个增温观测站,采用便携式光合荧光测量系统研究了本土植物芦苇（Phragmites australis）和入侵物种互花米草（Spartina alterniflora）光合特性对模拟增温的响应特征和机制。光合作用日调查变化曲线显示,增温使芦苇的净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、蒸腾速率（T_r）和水分利用效率（WUE）都发生了显著的下降,但互花米草的各同名参数却表现出相反的变化特征,表明增温使互花米草的生理机能增强,促进了光合作用;根据P_n和胞间CO₂浓度（C_i）的变化趋势推断互花米草和芦苇光合速率变化均为非气孔限制因素驱动。利用直角双曲线修正模型拟合的光响应曲线结果显示,芦苇增温组的光响应曲线位于对照组下方,互花米草增温组的光响应曲线位于对照组上方;增温降低了所研究植物的光补偿点（LCP）,表明增温可提高两种植物利用弱光的能力;增温增加了互花米草光补偿点（LCP）和光饱和点（LSP）间值域范围,从而揭示了增温可有效提高互花米草利用光合有效辐射的能力;增温降低了芦苇的暗呼吸速率（R_d）,芦苇受到增温的胁迫,在减缓新陈代谢的同时也减弱了光合作用,而互花米草表现出相反特征。由此推测增温条件下入侵植物互花米草同化大气CO₂的能力（即碳汇能力）优于本土植物芦苇,这也是互花米草成为入侵物种的主要原因之一。     

成都市热岛效应及其与下垫面的关系

城市热岛效应是一种常见的城市气候,影响着城市规划及人民的生产与生活。本文以成都市中心城区为研究区,通过采用Landsat 8 TIRS数据,运用劈窗算法反演成都市中心城区4个时间点的地表温度,并对热岛效应的时空变化及其与下垫面的关系进行了分析。结果表明:劈窗算法在无同步气象观测资料校正大气透射率的情况下精度达到1.6 K;成都市中心城区明显存在热岛效应,其面积约占中心城区面积的30%,且春夏季热岛效应的空间差异性较大;三环外热岛效应较三环内明显,武侯区和双流区之间始终存在一个温度高值区;夏季归一化差异植被指数(NDVI)与地表温度存在显著的负相关关系,这说明可以通过种植绿色植物来缓解城市热岛效应;夏季地表温度与改进的归一化差异水体指数(MNDWI)的相关性不如春季和冬季,因此,夏季用水体来缓解热岛效应可能收效甚微;归一化建筑指数(NDBI)与温度在4个时间点上均呈正相关,这说明人类活动是造成城市热岛效应的原因之一,NDBI是研究城市热岛效应的有效指标。     

辽河三角洲河口芦苇沼泽湿地植被固碳潜力

增加陆地生态系统碳汇是一种有效应对CO2浓度升高的措施。河口湿地是一类特殊的陆地生态系统,是生产力最高的生态系统之一。研究河口湿地的固碳潜力对准确评估河口湿地碳汇、发挥和提高湿地固碳功能具有重要意义。通过野外调查和数值模型,量化研究了辽河三角洲河口沼泽湿地的植被固碳潜力。根据区域的实际情况,将植被的固碳潜力分为湿地演替、人工灌溉苇田和气候变化的潜力。研究结果表明辽河三角洲河口沼泽湿地植被具有很高的固碳潜力,翅碱蓬(Suaeda pterantha)群落扩张每年可递增固碳潜力0.053—0.07Gg C,滩涂转变为芦苇(Phragmites australis)沼泽每年可递增固碳潜力0.07Gg C,芦苇、獐毛草甸(Aeluropus sinensis)演替为芦苇沼泽的固碳潜力为17.2 Gg C/a,通过灌溉管理措施,芦苇沼泽的固碳潜力为474.6—544.6 Gg C/a。根据未来气候变化情景和预测结果,到2030年、2050年、2100年,芦苇沼泽湿地的固碳潜力分别为576.9—655.1Gg C/a,603.3—684.1Gg C/a,680.9—769.4Gg C/a,其中由人工灌溉苇田的潜力最大。