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。     

水分胁迫对冬小麦叶片CO2／H2O交换参数的影响

Changes of CO2/H2O exchange parameters were continually measuredin winter wheat under different water stress stages.The results showed that photosynthesis rate and transpiration rate of winter wheat in water stress conditions were obviously lower than that in non-stress conditions.After water stress,both of them slowly increased and even overtook that on sufficient irrigation treatment. Responses of winter wheat to water stress in different growth stages were different.To some extent, water stress can improve crop water use efficiency,speed up the process of milking.Under water stress condition,stomatal conductance limited diurnal changes of photosynthesis and transpiration in the morning but not in the afternoon.Transpiration is more sensitive to water stress than photosynthesis.     

热带气旋对红树林的影响研究进展——基于文献计量分析

红树林在防风消浪、促淤保滩、固岸护堤等方面发挥重要的作用,是抵御台风、风暴潮、海岸侵蚀等自然灾害的重要天然屏障。热带气旋是红树林面临的最主要自然威胁之一,削弱了红树林对自然灾害的抵御及生物多性维持等功能发挥。然而,尽管热带气旋对红树林的影响日益受到全球的广泛关注,但缺乏对该领域研究进展的系统分析和总结。以Web of science核心集数据库为数据源,利用CiteSpace软件对1995—2021年间热带气旋对红树林影响研究进行文献计量分析和可视化图谱绘制,以厘清该领域研究的现状、趋势和热点,并揭示未来的发展方向。研究表明：（1）该领域研究年发文量随时间处于波动上升的趋势,尤其2013年后迅速增加,表明该领域的研究日益受到重视;（2）美国、澳大利亚和印度等国家在该领域的研究走在前列,美国的中介中心性最高,其次是德国,美国广泛地与德国、法国、日本等许多国家有密切合作;（3）美国佛罗里达、加勒比地区、澳大利亚北部和印度南部等是当前研究的热点区域;（4）研究热点随时间推移而不断发展,从红树林植被的干扰损害逐渐发展到固碳储碳、海岸防护等功能的影响。全球变化背景下热带气旋对红树林的影响、红树林对热带气旋干扰的弹性、基于遥感和大数据处理的模型模拟等日益受到关注,量化热带气旋对红树林功能的影响、探明热带气旋与海平面上升的关系及对红树林影响、构建完善的观测体系数据集等将是未来研究的重要方向。研究对长期关于热带气旋对红树林影响的研究进展进行定量和可视化分析,可为预测热带气旋对红树林的影响和风险、及减缓和应对其风险等研究提供借鉴参考。     

尖峰岭热带森林土壤C储量和CO2排放量的初步研究

 本文根据定位观测数据和有关历史资料,研究了海南岛尖峰岭林区主要森林土壤的有机C储量、热带山地雨林和半落叶季雨林凋落物的C储量和林地CO2的排放量、以及“刀耕火种”和砍伐森林等人类活动对土壤C的影响,对于进一步认识热带林的生态功能,弄清我国温室气体的排放量,正确评价中国森林在全球生物圈C平衡中的作用,具有一定的参考价值。     

两个品种转基因抗虫棉光合生理的CO2响应

栽培环境条件的改变会对转基因作物产生深远影响。以2种不同转基因棉花及其亲本对照为材料,研究了盆栽种植条件下不同棉花品种在蕾期和吐絮期光合生理特性CO2响应特征。结果表明,与各自的常规棉对照比较,两种转基因抗虫棉单叶净光合速率CO2响应的特征参数表观初始羧化效率(CE)、表观暗呼吸速率(Rd)和最大净光合速率(Pmax,c)虽有一定程度的变化,但其差异均未达到显著水平。在高CO2浓度范围内(700μmol.mol-1),转基因抗虫棉单叶净光合速率和水分利用率(WUE)的CO2响应曲线特征发生变化,且与品种及生育时期有关。两种转基因抗虫棉在不同生育时期的气孔导度(Gs)对CO2浓度的响应特征与其常规棉对照相似,短期CO2浓度增高对转基因抗虫棉的气孔导度没有显著性影响。     

开垦对黄河三角洲湿地净生态系统CO2交换的影响

近年来, 由于对湿地的不合理利用, 自然湿地被大面积地垦殖为农田, 导致湿地生态系统碳循环的模式发生改变, 从而影响了湿地生态系统碳汇功能。该研究通过涡度相关法, 对山东省东营市黄河三角洲芦苇(Phragmites australis)湿地和开垦多年的棉花(Gossypium spp.)农田的净生态系统CO₂交换(NEE)进行了对比观测, 以探讨该地区典型生态系统NEE的变化规律及其影响因子, 揭示开垦对芦苇湿地NEE和碳汇功能的影响。结果表明: 在生长季, 湿地和农田生态系统NEE的日平均值各月均呈明显的“U”型变化曲线, 非生长季NEE的变幅很小。生长季湿地生态系统日最大净吸收值和释放值分别为16.04 g CO₂·m^-2·d^-1(8月17日)和14.95 g CO₂·m^-2·d^-1(8月9日); 农田生态系统日最大净吸收值和释放值分别为18.99 g CO₂·m^-2·d^-1 (8月22日)和12.23 g CO₂·m^-2·d^-1 (7月29日)。生长季白天两个生态系统NEE与光合有效辐射(PAR)之间呈直角双曲线关系; 非生长季NEE主要受土壤温度(T_s)的影响; 生态系统生长季夜间NEE受T_s和土壤含水量(SWC)的共同影响; 湿地和农田的生态系统呼吸熵(Q₁₀)分别为2.30和3.78。2011年生长季, 黄河三角洲湿地和农田生态系统均表现为CO₂的汇, 总净固碳量分别为780.95和647.35 g CO₂·m^-2, 开垦降低了湿地的碳吸收能力; 而在2011年非生长季, 黄河三角洲湿地和农田生态系统均表现为CO₂的源, CO₂总释放量分别为181.90和111.55 g CO₂·m^-2。全年湿地和农田生态系统总净固碳量分别为599.05和535.80 g CO₂·m^-2。     

辽东栎对大气CO2倍增的响应

 本文研究了CO2加浓对暖温带落叶阔叶混交林典型自然群落建群种辽东栎的影响,结果表明：在生理学方面,CO2倍增下气孔阻抗略增大,为对照的106％,蒸腾速率略下降,为对照的92％,暗呼吸速率与对照很接近,但略微下降为对照的98.9％。净光合速率、昼夜净光合量、水分利用效率都明显提高,分别为对照的155％,172％和179％。可以看出C02倍增对辽东栎的生理过程有促进作用,属正效应。其中以生长旺季6、7月增长更为明显。在生长方面,CO2倍增下生长各项指标增长也较明显,叶面积为对照的107％,叶干重为对照的140％,以植株高度增加最明显,为对照的331％,清楚的看出辽东栎的生长与生理过程的变化趋势是一致的、均属正效应。也就是说在其他环境资源满足植物要求时,CO2倍增对树木具有“施肥”作用,它可促进植物的生理过程和提高其生物生产力。     

大气CO2增加对陆地生态系统微量气体地-气交换的影响

简要综述了近年来国内外在大气CO2浓度增加对微量气体交换影响方面的研究进展,首先介绍了有关大气CO2浓度增加的研究技术和方法,比较了目前两种常用技术开顶箱（OTC）和开放式空气CO2增加（FACE）方法的优缺点,然后着重阐述了用OTC和FACE研究陆地生态系统CH4、N2O、CO2等微量气体的地气交换对大气CO2浓度增加的响应,综合现有的资料表明,大气CO2浓度增加,会促进绿色植物生物量增加,同时改变生物质的C/N,降低有机质的分解速率,增强了陆地生态系统对大气CO2的固特作用;大气CO2浓度增加会提高产甲烷菌的活性和影响CH4的排放过程,有可能导致湿地生态系统CH4的排放增加;大气CO2浓度增加对N2O排放影响的研究较少,且尚无一致的结论;另外,对于其他微量气体,尚没有盯关研究报道,鉴于此,今后应加强大气CO2浓度增加的微量气体地气交换响应研究。     

潮汐作用下干湿交替对黄河三角洲盐沼湿地净生态系统CO2交换的影响

潮汐作用作为盐沼湿地独特的水文特征能在短时间内强烈影响盐沼湿地的碳平衡.利用涡度相关和微气象监测技术,对黄河三角洲盐沼湿地净生态系统CO₂交换(NEE)和环境因子进行监测,并同步监测潮汐变化,探究潮汐过程及潮汐作用下干湿交替对NEE的影响.结果表明: 潮汐过程促进了白天生态系统CO₂的吸收但未对夜晚CO₂的释放产生显著影响,潮汐淹水成为影响白天NEE的主要因子.干旱阶段和湿润阶段NEE的日平均动态均呈“U”型曲线,但干旱阶段NEE的变幅较小.干湿交替增强了白天生态系统CO₂的吸收,干旱阶段最大光合速率(A_max)、表观量子产量(α)和生态系统呼吸(R_eco)的均值均高于湿润阶段.此外,干湿交替减少了盐沼湿地夜晚NEE释放的同时增强了其温度敏感性.     

植物气孔导度对CO2响应模型的构建

构建一个普适性的植物叶片气孔导度(g_s)对CO₂浓度响应(g_s-C_a)的模型, 对定量研究植物叶片g_s对CO₂浓度的响应变化尤为必要。该研究运用便携式光合仪(LI-6400)测量了大豆(Glycine max)和小麦(Triticum aestivum)光合作用对CO₂的响应曲线(A_n-C_a), 在比较传统的Michaelis-Menten模型(M-M模型)和叶子飘构建的CO₂响应模型拟合大豆和小麦A_n-C_a效果的基础上, 构建了g_s-C_a响应新模型。然后用新构建的模型拟合大豆和小麦的g_s-C_a曲线, 并将拟合结果与传统模型的拟合结果, 以及与其对应的观测数据进行比较, 以判断所构建模型是否合理。结果显示: 叶子飘构建的A_n-C_a模型可较好地拟合大豆和小麦的A_n-C_a曲线, 确定系数(R²)均高达0.999。M-M模型拟合大豆和小麦的A_n-C_a曲线时的R²虽然也较高, 但在较高CO₂浓度时的拟合曲线偏离观测曲线。因此, 基于叶子飘的A_n-C_a模型构建g_s-C_a模型更为可行。新构建的g_s-C_a模型可较好地拟合大豆和小麦的g_s-C_a曲线, R²分别为0.995和0.994, 而且还可以直接给出最大气孔导度(g_s-max)、最小气孔导度(g_s-min), 以及与g_s-min相对应的CO₂浓度值(C_s-min)。拟合得到大豆和小麦的g_s-max分别为0.686和0.481 mol·m^-2·s^-1, 与其对应的观测值(分别为0.666和0.471 mol·m^-2·s^-1)之间均不存在显著差异; 同样, 拟合得到的大豆和小麦的g_s-min分别为0.271和0.297 mol·m^-2·s^-1, 与其对应的观测值(分别为0.279和0.293 mol·m^-2·s^-1)之间也均不存在显著差异; 此外, 新构建的g_s-C_a模型给出大豆和小麦的C_s-min值分别为741.45和1 112.43 μmol·mol ^-1, 与其对应的观测值(732.78和1 200.34 μmol·mol ^-1)也不存在显著差异。由此可见, 该研究新构建的g_s-C_a模型可作为定量研究植物叶片气孔导度对CO₂浓度变化的有效数学工具。     

氮素添加对内蒙古草甸草原生态系统CO2交换的影响

氮沉降增加将影响草原生态系统固碳, 但如何影响草原生态系统CO₂交换目前为止还没有定论。同时, 不同类型和剂量氮素对生态系统CO₂交换影响的差异也不明确。选取内蒙古额尔古纳草甸草原, 开展了不同类型氮肥和不同剂量氮素添加条件下生态系统CO₂交换的野外测定。实验设置尿素和缓释尿素2种类型氮肥各5个剂量水平(0、5.0、10.0、20.0和50.0 g N·m^-2·a^-1)。结果显示, 生长季初期及中期降雨量低时, 氮素添加抑制生态系统CO₂交换; 而生长季末期降雨量较高时促进生态系统CO₂交换。随着氮素添加水平的提高, NEE和GEP均显著增加, 当氮素添加量达到10 g N·m^-2·a^-1时, NEE和GEP的响应趋于饱和。2种氮肥(尿素和缓释尿素)仅在施氮量为5 g N·m^-2·a^-1时, 缓释尿素对生态系统CO₂交换的促进作用显著大于尿素, 在其它添加剂量时差异不显著。研究结果表明: 氮素是该草甸草原生态系统的重要限制因子, 但氮沉降增加对生态系统CO₂交换的影响强烈地受降雨量与降雨季节分配的限制, 不同氮肥(尿素和缓释尿素)对生态系统CO₂交换作用存在差异。     

不同盐度下水华束丝藻对CO2浓度倍增的生理响应

本文研究了在盐度分别为2‰和4‰的条件下,CO2浓度倍增对水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)生长速率、光合活性及光合色素比例与丙二醛含量的影响。结果表明随着盐度的增加水华束丝藻的生长速率和光合活性受到显著抑制,叶绿素a与藻蓝素比例大幅降低,丙二醛含量明显提高。在实验盐度范围内,CO2浓度倍增显著促进水华束丝藻的生长速率和最大光合电子传递速率(ETRmax)与色素比例,而且盐度越高促进效果越明显。此外CO2浓度倍增能显著降低丙二醛(MDA)含量。从而减少膜脂过氧化,缓解盐度胁迫。     

不同尺度上植物叶气孔导度对升高CO2的响应

植物叶气孔导度对大气CO2浓度升高的响应可表现在以下几个层面：在叶水平上,叶气孔导度和气孔密度下降;在植物个体水平上,单位叶面积蒸腾下降,植株的水分利用率升高;在生态系统水平上,蒸散降低,土壤泾流和土壤水分含量增加;在全球尺度上,扩大了温室气体的增温效应,同时也降低了全球降雨量增加的趋势。正是因为植物叶气孔导度的变化会影响全球水循环,所以它在全球变化中起着非常重要的作用。但目前的研究结果还不能外推到更大的尺度上去。     

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。     

阴天和晴天对黄河三角洲芦苇湿地净生态系统CO2交换的影响

云量以及大气气溶胶含量变化引起的阴天和晴天会对局地的微气候环境产生综合效应, 影响地面接收的太阳辐射强度, 同时引起环境因子的变化, 最终对净生态系统CO₂交换(NEE)产生影响。该文通过涡度相关系统以及微气象梯度观测系统, 对黄河三角洲芦苇(Phragmites australis)湿地NEE以及环境要素进行了观测。在自然条件下选择12对相邻阴天和晴天数据, 在生物要素(生物量、叶面积指数)、土壤水分以及养分特征保持不变的前提下, 揭示了阴天和晴天变化对湿地生态系统NEE的光响应和温度响应的影响。结果表明: 12对阴天和晴天生态系统NEE的日平均动态均呈“U”型曲线, 但阴天NEE的变幅较小。晴天条件下湿地生态系统NEE的日均值显著高于阴天(p < 0.01)。阴天和晴天湿地生态系统NEE与光合有效辐射(PAR)之间均呈直角双曲线关系, 但晴天条件下, 最大光合速率(A_max)显著大于阴天(p < 0.01), 同时白天生态系统呼吸(R_eco,daytime)也显著大于阴天(p < 0.01)。不论阴天还是晴天, R_eco,daytime与气温均呈显著的指数关系。晴天湿地生态系统呼吸的温度敏感系数Q₁₀ (5.5)远大于阴天(1.9)。阴天和晴天昼间PAR差值以及气温差值对NEE差值的协同影响达到63%。     

用于测定陆地生态系统与大气间CO2交换通量的多通道全自动通量箱系统

陆地生态系统与大气间CO2交换是全球碳循环的最重要组成部分,科学地测定其CO2交换通量一直是陆地生态系统碳循环研究的核心工作之一。提高观测的效率和减少观测对自然的干扰,是科学精确地估算区域和全球尺度上的陆地生态系统与大气间CO2交换量的关键。在参考国内外已有的陆地生态系统与大气间CO2交换通量箱式法观测技术的基础上,发展了一套多通道全自动通量箱系统用来连续观测陆地生态系统或土壤与大气间的CO2交换通量。在黄土高原中国科学院长武农业生态试验站的麦田和苹果园中进行了系统测试,结果表明,该系统不但能够实现自动、连续、多点观测,而且对自然环境的影响比较小,在田间的实验观测中,该系统运行稳定,能够比较客观地得到陆地生态系统与大气间的CO2交换通量。     

辐射变化对中亚热带杉木人工林净CO2交换的影响

太阳总辐射是影响森林生态系统碳交换的重要因子.为认识辐射变化对杉木人工林碳交换的影响,本研究利用开路式涡度相关系统和气象梯度观测系统测得的CO2通量和气象因子长期定位监测数据,用晴空指数(kt)表示太阳辐射情况,分析了kt对中亚热带杉木人工林生长季(4-10月)净C02交换(NEE)的影响.结果 表明:晴天时的太阳总辐...     

CO2储存通量估算方法对森林生态系统碳收支估测的影响

准确测定森林生态系统中CO₂储存通量(F_s)对于以涡动协方差(EC)法估算生态系统碳收支具有重要意义,而F_s不同算法引起的森林碳收支估测误差还未被全面评估。本研究利用2018年帽儿山落叶阔叶林的开路EC系统和8层CO₂/H₂O廓线系统(AP100, Campbell Scientific Inc., USA)数据,比较了2-min平均廓线(P_{2 min})、30-min平均廓线(P_{30 min})和30-min平均EC单点法(P_s)3种不同方法估算的F_s对净生态系统交换(NEE)、生态系统呼吸(R_e)和总初级生产力(GPP)估算结果的影响。结果表明: F_s估算方法对森林碳通量的影响总体上随时间尺度增大而不断增大,表明通量数据插补和拆分会进一步放大F_s估算方法的影响。在年尺度上,P_{2 min}法和P_s法的NEE分别比P_{30 min}法的低36.3%和29.4%;P_{2 min}法的R_e比P_{30 min}法和P_s法高8.7%;而P_{2 min}法的GPP比P_{30 min}法的高5.4%,P_s法则比P_{30 min}法的低2.1%。传统的P_{30 min}法忽略了CO₂浓度的瞬时变化,P_s法缺少林冠层内部CO₂浓度变化,因此两者低估了真实R_e。近似瞬时廓线的方法(2-min平均)具有更高的时间与空间分辨率,能够更加准确地估算非平坦地形和复杂冠层结构的森林碳收支,这对解决EC法在复杂条件下森林R_e和GPP低估、净碳汇高估具有重要启示。     

中国热带天然林变迁对大气CO2的影响及经济损益评估

我国目前保存较好的热带天然林（包括热带原始林、结构良好的天然更新林,而不包括疏林、残次林、灌木林等）面积约１１８７万ｈｍ２,其中云南南部约有６０万ｈｍ２,海南中南部山区约有５８７万ｈｍ２。在过去的４５年中,我国的热带原始林面积减少了５０％（约１１０ｈｍ２）。在海南岛尖峰岭的实例结果表明,热带原始林的生态系统的Ｃ素库为３４２ｔ／ｈｍ２（其中,森林群落Ｃ素库为２３４ｔ／ｈｍ２,土壤为１０５ｔ／ｈｍ２,凋落物层为３ｔ／ｈｍ２）,系统每年净固定ＣＯ２量为１３３６ｔ／ｈｍ２,折合Ｃ量为０３７３ｔ／ｈｍ２;热带天然更新林生态系统每年净固定ＣＯ２量为７２１３ｔ／ｈｍ２,折合成Ｃ量为１９７ｔ／ｈｍ２。在我国现有的热带天然林生态系统中,森林植被层的Ｃ素库为１４４８亿ｔ,土壤中的Ｃ素库为１４２２亿ｔ,与植被层Ｃ库相当。在减少的热带森林中,Ｃ素库减少了约２２３１亿ｔ、ＣＯ２净同化量减少了０１８３亿ｔ,其经济损益高达２２００亿元。最后从森林与ＣＯ２的关系方面探讨了热带林可持续经营的问题。     

干旱区胡杨光合作用对高温和CO2浓度的响应

采用LI-6400便携式光合作用测定仪实测的塔里木河下游胡杨(Populus euphratica oliv)光合作用参数,探讨了不同地下水埋深下的胡杨光合作用对CO2浓度增加和温度升高的响应.结果表明:(1)CO2浓度升高减小了胡杨气孔导度,促进了光合速率、胞间CO2浓度和水分利用效率的增加,但不同地下水埋深下,胡杨光合作用参数对CO2浓度升高的响应不同,干旱环境(地下水埋深较深)下的响应程度大于水分适宜(地下水埋深浅)环境下的响应;(2) 高温引起胡杨气孔发生不完全关闭,导致了光合作用的光抑制发生,从而降低了胡杨光合速率,但降低程度受水分条件的影响,地下水埋深较深环境下的影响程度大于地下水埋深浅的;(3)地下水埋深是控制干旱区胡杨光合作用对CO2浓度和温度升高的根本因素,6m是胡杨生长正常的临界地下水埋深,地下水埋深>6m,胡杨即遭到水分胁迫,地下水埋深>7m,胡杨即受到了较严重的水分胁迫.