长白山亚高山针叶林沼泽湿地碳源/汇沿水分环境梯度变化规律

高纬度和高海拔区为气候变化敏感区,该区域湿地碳循环与气候反馈关系倍受关注。为探究在全球变暖背景下高海拔区沼泽湿地碳源/汇功能是否发生了转化,以长白山高海拔区沿水分环境梯度分布的5种沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、落叶松泥炭藓沼泽-LN、落叶松藓类沼泽-LX、落叶松苔草沼泽-LT)为对象,采用静态箱-气相色谱法和相对生长方程法,同步测定各沼泽类型全年尺度上的土壤异养呼吸碳排放量(CO₂和CH₄)、植被年净固碳量及相关环境因子(温度、水位和土壤有机碳等),并依据生态系统净碳收支平衡,量化各沼泽类型的碳源/汇作用,揭示其沿水分环境梯度变化规律及形成机制。结果表明：(1)5种沼泽类型土壤CO₂年均通量((97.68±8.64)—(291.01±18.31)mg m^-2 h^-1)沿水分环境梯度呈阶梯式递增规律性(环境梯度上部生境地段的落叶松苔草沼泽和落叶松藓类沼泽最高,中部生境地段的落叶松泥炭藓沼泽和灌丛沼泽居中,草丛沼泽最低);(2)CH₄年均通量((-0....     

长白山园池沼泽湿地碳源/汇沿湖岸至高地环境梯度变化

湖泊湿地具有长期储碳能力,对区域碳循环具有重大贡献,但有关湖泊湿地碳源汇对气候变化如何响应尚不清楚。为探究高海拔区湖岸湿地碳源/汇对气候变化的响应规律,利用静态箱-气相色谱法及相对生长方程法,研究长白山园池沿岸5种天然沼泽类型(芦苇沼泽、苔草沼泽、杜鹃沼泽、柴桦沼泽、落叶松沼泽)的土壤异养呼吸碳排放(CO₂和CH₄)、植被固碳及其相关环境因子(温度、水位等),依据生态系统净碳收支平衡,量化各沼泽类型的碳源/汇和全球增温潜势(GWP),分析其沿湖岸至高地水分环境梯度变化规律及形成机制。结果表明：处于湖岸至高地水分环境梯度下部生境的草类沼泽(芦苇沼泽和苔草沼泽)为弱源(-1.018和-0.090 t C·hm^-2·a^-1),中部生境的灌丛沼泽(杜鹃沼泽和柴桦沼泽)为强汇或弱汇(1.956和0.239 t C·hm^-2·a^-1),上部生境的森林沼泽(落叶松沼泽)为强源(-3.214 t C·hm^-2·a^-1),且其空间...     

小兴安岭典型草丛沼泽湿地CO2、CH4和N2O的排放动态及其影响因素

 2007年6~10月, 采用静态箱-气相色谱法, 同步研究了小兴安岭典型修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽湿地CO₂、CH₄和N₂O排放通量的季节动态及其与环境因子的关系, 估算了CO₂、CH₄和N₂O的生长季排放量, 探讨了沼泽湿地碳与氮的源汇关系。结果表明: 草丛沼泽生长季节温室气体排放量以CO₂占绝对优势(99.61%), CH₄的排放量次之(0.39%), N₂O的排放量最低(0.000 7%), 且为碳、氮的吸收汇(分别为固定量的53.93%和0.04%); CO₂、CH₄和N₂O生长季平均排放通量依次为487.89、1.88和0.004 mg·m^–2·h^–1, 且具有明显的季节变化特征, CO₂和N₂O的最高排放量均出现在夏季(6月24日至8月14日和7月14日至8月14日), CH₄的最高排放量出现在夏秋季(8月24日至9月24日), 其中, CO₂季节变化与空气温度和0~20 cm土壤温度具有显著相关性(p < 0.05), CH₄与空气温度具有显著相关性(p < 0.01), N₂O与水位具有显著的负相关性(p < 0.05)。     

长白山原始针叶林沼泽湿地生态系统碳储量

采用年轮分析及相对生长方程法与碳/氮分析仪测定法,测定温带长白山沿湿地过渡带环境梯度依次分布的5种典型原始沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、落叶松泥炭藓沼泽-LN、落叶松藓类沼泽-LX和落叶松苔草沼泽-LT)生态系统碳储量(植被和土壤)、植被净初级生产力与年净固碳量,定量评价温带森林湿地固碳能力及其长期碳汇作用,并揭示其沿过渡带水分环境梯度的空间分异规律。结果表明:①5种天然沼泽类型的植被碳储量(3.18±1.70)—(112.2±18.3) tC/hm~2沿过渡带环境梯度总体上呈递增趋势,针叶林沼泽显著高于C和G 12.2—34.3倍,G高于C 0.6倍,且LX和LT显著高于LN 0.3—0.6倍;②土壤碳储量(296.3±42.2)—(824.50±50.79) tC/hm~2沿过渡带环境梯度总体上呈递减趋势,C显著高于G和针叶林沼泽30.8%—178.3%(P0.05),G显著高于针叶林沼泽38.7%—112.8%,且LN和LT显著高于LX 32.8%—53.4%;③生态系统碳储量(408.42±57.53)—(827.52±50.96) tC/hm~2沿过渡带环境梯度总体上也呈递减趋势,C显著高于G和针叶林沼泽30.2%—102.7%,G显著高于针叶林沼泽21.5%—55.6%,且LN和LT显著高于LX 18.8%—28.0%;④5种沼泽类型的植被净初级生产力与年净固碳量分布在(5.74±0.08)—(10.98±1.67) t hm~(-2) a~(-1)和(2.44±0.03)—(5.17±0.83)tC hm~(-2) a~(-1),其中,LX和LT的植被净初级生产力显著高于C、G和LN 61.2%—91.3%和34.5%—59.6%;而在植被年净固碳量方面,3种针叶林沼泽类型均显著高于C和G 28.7%—111.9%和19.4%—96.6%。故长白山5种天然沼泽类型的植被净初级生产力与年净固碳量沿湿地过渡带环境梯度总体上呈现出阶梯式递增趋势,且仅有LX和LT达到了中国陆地植被及全球陆地植被平均固碳水平。因此,温带长白山沼草丛沼泽和灌丛沼泽长期碳汇作用强于森林沼泽,湿地碳汇管理实践中应重视草丛沼泽和灌丛沼泽的保护与恢复。     

小兴安岭典型草丛沼泽湿地CO2、CH4和N2O的排放动态及其影响因素

2007年6～10月,采用静态箱-气相色谱法,同步研究了小兴安岭典型修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放通量的季节动态及其与环境因子的关系,估算CO2、CH4和N2O的生长季排放量,探讨了沼泽湿地碳与氮的源汇关系.结果表明:草丛沼泽生长季节温室气体排放量以CO2占绝对优势(99.61%),CH4的排放量次之(0.39%),N2O的排放量最低(0.000 7%),且为碳、氮的吸收汇(分别为固定量的53.93%和0.04%);CO2、CH4和N2O生长季平均排放通量依次为487.89、1.88和0.004 mg·m-2·h-1,且具有明显的季节变化特征,CO2和N2O的最高排放量均出现在夏季(6月24日至8月14日和7月14日至8月14日),CH4的最高排放量出现在夏秋季(8月24日至9月24日),其中,CO2季节变化与空气温度和0～20 cm土壤温度具有显著相关性(p＜0.05),CH4与空气温度具有显著相关性(p<0.01),N2O与水位具有显著的负相关性(p＜0.05).     

长白山河滨森林湿地碳源/汇空间分异规律及机制

为量化河岸带湿地碳源/汇并探究其对气候变化的反馈关系,采用静态箱-气相色谱法和相对生长方程法,测定长白山溪流河岸带低地至高地沿水分减小梯度依次分布的3种森林沼泽(毛赤杨沼泽、白桦沼泽和落叶松沼泽)土壤温室气体年通量、土壤年净碳排放量、植被年净固碳量及相关环境因子(温度、水位等)。结果表明：长白山溪流河岸带森林沼泽的CH₄(0.19～0.85 mg·m^-2·h^-1)、CO₂(60.81～228.63 mg·m^-2·h^-1)和N₂O(-0.02～0.05 mg·m^-2·h^-1)年通量沿低地至高地水分梯度依次呈先恒定后降低、递减和先吸收后排放的空间变化规律,且这3种温室气体年通量的空间变化均受水位控制。河岸带森林沼泽的植被年净固碳量(2.61～3.45 t C·hm^-2·a^-1)沿水分梯度呈恒定型,主要受硝态氮含量促进。河岸带森林沼泽的碳源/汇及全球增温...     

火干扰对小兴安岭白桦沼泽温室气体排放的短期影响

利用静态箱-气相色谱法,研究了火干扰对小兴安岭白桦沼泽生长季CH4、CO2和N2O排放的季节变化、源/汇功能的影响,以及其与环境因子的关系.结果表明:轻度火干扰使白桦沼泽的气温和地表温度升高1.8℃～3.9℃,水位下降6.3 cm;重度火干扰使气温和0～40 cm土壤温度升高1.4 ℃～3.8℃,水位下降33.9 cm.轻度火烧、未火烧样地CH4呈春季吸收、夏秋季排放,重度火烧样地则呈春夏季吸收、秋季排放;未火烧样地CO2呈夏季>秋季≈春季,火干扰样地呈夏季>秋季>春季;未火烧样地N2O呈春季>夏季>秋季,轻度火烧样地呈秋季>春季>夏季,重度火烧样地呈夏季>秋季≈春季.未火烧样地CO2通量与气温、地表温度呈显著正相关,轻度火烧样地CO2通量与气温、5～10 cm土壤温度和水位呈显著正相关,重度火烧样地CO2通量与5～40 cm土壤温度呈显著正相关.火干扰使其CHM4排放量提高169.5%(轻度)或转变为弱吸收汇(重度),CO2和N2O排放量分别下降21.2%～34.7%和65.6%～95.8%,全球温暖潜势下降22.9%～36.6%.火干扰能够减少白桦沼泽温室气体排放,湿地管理实践中可适当开展有计划的火烧.     

大兴安岭天然沼泽湿地生态系统碳储量

采用碳/氮分析仪测定法与标准木解析法,研究大兴安岭5种典型天然沼泽湿地(草丛沼泽、灌丛沼泽、毛赤杨沼泽、白桦沼泽和落叶松沼泽)的生态系统碳储量(植被和土壤)、净初级生产力、植被年净固碳量及其沿沼泽至森林方向过渡带水分环境梯度的分布格局,揭示其空间变异规律性,并定量评价寒温带5种典型天然沼泽湿地的碳储量与固碳能力及其长期碳汇作用。结果表明:①5种天然沼泽湿地的植被碳储量分布在(0.48±0.08)—(8.33±0.66)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度呈递增趋势;②土壤碳储量分布在(19.21±6.17)—(38.28±4.86)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度却呈递减趋势;③生态系统碳储量分布在(27.54±7.16)—(38.76±4.58)kgC/m2之间,沿过渡带环境梯度基本呈恒定分布规律性,且以湿地土壤碳储量占优势地位(69.8%—98.8%);④植被净初级生产力分布在(0.68±0.10)—(1.08±0.12)kg.m-.2a-1之间,毛赤杨沼泽最高,草丛沼泽、灌丛沼泽、白桦沼泽居中,落叶松沼泽最低,且总体上低于温带森林湿地而高于寒温带天然落叶松林;⑤植被年净固碳量分布在(0.32±0.09)—(0.51±0.06)kgC.m-.2a-1,毛赤杨沼泽最高(高于全球植被平均年净固碳量)、灌丛沼泽和白桦沼泽居中(达到或接近全球平均值)、草丛沼泽和落叶松沼泽最低(略低于全球平均值),故这5种沼泽湿地均属于碳汇功能相对较强的湿地植被类型。     

江西省森林碳蓄积过程及碳源/汇的时空格局

森林碳蓄积是研究森林与大气碳交换以及估算森林吸收或排放含碳气体的关键参数,不同年龄森林的碳源/汇功能差异则体现出森林生态系统碳蓄积过程的时间特征。以森林资源清查的样方数据作为数据源,通过刻画主要树种的林分蓄积生长曲线、林龄与净初级生产力(NPP)之间的关系,驱动区域碳收支模型(InTEC)模拟江西省1950—2008年的森林碳蓄积过程,了解山江湖工程实施以来的森林碳源/汇状况。结果表明,20世纪80年代以前,江西省森林年平均NPP波动于450—813 gCm-2a-1之间,年净增生物量碳26.55—36.23 TgC/a,年净增木质林产品碳0.01—0.3 TgC/a;80年代初,NPP和年净增生物量碳分别降至307.39 gC m-2a-1和17.31 TgC/a,而年净增木质林产品碳却高达0.6 TgC/a,说明森林被大量砍伐进入林产品碳库;1985年山江湖工程实施后,大面积造林使得年净增碳蓄积呈现急剧上升趋势,生物量和木质林产品碳蓄积分别上升至目前的42.37 TgC/a和0.79 TgC/a,而平均NPP值增加缓慢、碳汇功能降低,说明林分质量有待提高;90年代后碳汇功能开始稳步增强,说明造林面积的迅速增加是引起江西省森林碳增汇的主要驱动因素,但未来森林增汇潜力应源于森林生长和有效的经营管理。     

火干扰对小兴安岭毛赤杨沼泽温室气体排放动态影响及其影响因素

利用静态箱-气相色谱法,对小兴安岭轻度火烧毛赤杨沼泽CH4、CO2、N2O生长季排放通量进行研究.结果表明:火烧使毛赤杨沼泽生长季CH4排放通量提高485.2％,CO2和N2O排放通量分别下降45.5％、24.8％.火烧未改变CH4季节性排放规律,但改变了CO2、N2O季节性变化规律.火烧样地CH4排放通量与土壤15cm温度间存在显著正相关性关系而与水位相关性不显著,火烧样地CO2排放与土壤0-30 cm温度呈显著或极显著正相关,与水位极显著负相关.对照样地CO2排放通量与土壤0-15 cm温度呈显著或极显著正相关,与水位极显著负相关,火烧使毛赤杨沼泽CH4排放源的强度增强,CO2、N2O的排放消弱,全球温室潜势下降约为43.34％.     

Carbon budgets of wetland ecosystems in China

Wetlands contain a large proportion of carbon (C) in the biosphere and partly affect climate by regulating C cycles of terrestrial ecosystems. China contains Asia's largest wetlands, accounting for about 10% of the global wetland area. Although previous studies attempted to estimate C budget in China's wetlands, uncertainties remain. We conducted a synthesis to estimate C uptake and emission of wetland ecosystems in China using a dataset compiled from published literature. The dataset comprised 193 studies, including 370 sites representing coastal, river, lake and marsh wetlands across China. In addition, C stocks of different wetlands in China were estimated using unbiased data from the China Second Wetlands Survey. The results showed that China's wetlands sequestered 16.87 Pg C (315.76 Mg C/ha), accounting for about 3.8% of C stocks in global wetlands. Net ecosystem productivity, jointly determined by gross primary productivity and ecosystem respiration, exhibited annual C sequestration of 120.23 Tg C. China's wetlands had a total gaseous C loss of 173.20 Tg C per year from soils, including 154.26 Tg CO₂‐C and 18.94 Tg CH₄‐C emissions. Moreover, C stocks, uptakes and gaseous losses varied with wetland types, and were affected by geographic location and climatic factors (precipitation and temperature). Our results provide better estimation of the C budget in China's wetlands and improve understanding of their contribution to the global C cycle in the context of global climate change.     

陆地生态系统碳源与碳汇及其影响机制研究进展

全球碳循环研究中发现,目前已知碳源与碳汇不能达到平衡。存在一个很大的碳失汇。大气、海洋和陆地生态系统是人工源CO2的3个可能的容纳汇,其中陆地生态系统最复杂、最具不确定性,因此陆地生态系统碳源与碳汇研究是全球碳循环研究的核心问题之一。大气成分监测、CO2通量测定、森林资源清查以及模型模拟等方面的研究都表明,CO2施肥效应、氮沉降增加、污染、全球气候变化以及土地利用变化,是影响陆地生态系统碳储量的主要生态机制,但不确定在过去的10～100年以及未来哪一种机制起最主要的作用。     

葡萄园生态系统碳源/汇及碳减排策略研究进展

葡萄园生态系统是农业生态系统的重要组成部分, 集中连片栽培的葡萄园具有重要的生态价值。开展葡萄园生态系统碳源/汇的研究, 是完整探讨葡萄园生态系统碳循环必不可少的内容。随着葡萄生态学研究的进一步深入, 如何直观地揭示葡萄园生态系统碳循环规律和碳汇功能已经成为葡萄生态学领域关注的热点问题。研究发现, 葡萄园生态系统固定大量碳, 将碳封存在葡萄果实等一年生器官、主干等多年生器官以及土壤碳库中。葡萄园生态系统碳输入量大于碳输出量, 是碳汇; 土壤是葡萄园生态系统最大的碳库, 占总碳储量的70%, 尤其是土藤界面; 覆盖和免耕作为葡萄园的碳减排策略, 可以减少碳排放, 提高葡萄园土壤肥力。基于此, 为了阐明葡萄园生态系统的碳汇价值, 该文围绕葡萄生态学最新研究进展, 系统回顾了葡萄园生态系统中碳循环规律、碳汇研究进展及碳减排策略, 为葡萄生态学的研究提供理论基础, 并对本领域未来的研究方向和应用前景进行展望。     

Analyzing the ecosystem carbon and hydrologic characteristics of forested wetland using a biogeochemical process model

A comprehensive biogeochemical model, Wetland‐DNDC, was applied to analyze the carbon and hydrologic characteristics of forested wetland ecosystem at Minnesota (MN) and Florida (FL) sites. The model simulates the flows of carbon, energy, and water in forested wetlands. Modeled carbon dynamics depends on physiological plant factors, the size of plant pools, environmental factors, and the total amount and turnover rates of soil organic matter. The model realistically simulated water level fluctuation, forest production, carbon pools change, and CO₂ and CH₄ emission under natural variations in different environmental factors at two sites. Analyses were focused on parameters and inputs potentially cause the greatest uncertainty in calculated change in plant and soil C and water levels fluctuation and shows that it was important to obtain accurate input data for initial C content, climatic conditions, and allocation of net primary production to various forested wetland components. The magnitude of the forest responses was dependent not only on the rate of changes in environmental factors, but also on site‐specific conditions such as climate and soil. This paper explores the ability of using the biogeochemical process model Wetland‐DNDC to estimate the carbon and hydrologic dynamics of forested wetlands and shifts in these dynamics in response to changing environmental conditions.     

红树林湿地碳储量及碳汇研究进展

红树林是生长在热带和亚热带地区潮间带的特殊的湿地森林,在防风固田、促进淤泥沉积、抵御海啸和台风等自然灾害和保护海岸线方面起着重要的作用.全球约有红树林152000 km²,占陆地森林面积的0.4%,我国约有230 km².热带红树林湿地的碳储量平均高达1023 Mg C·hm^-2,全球红树林湿地的碳汇能力在0.18～0.228 Pg C·a^-1.影响红树林碳储量和碳汇能力的主要因子除了植物种类组成以外,气温、海水温度、海水盐度、土壤理化性质、大气CO₂浓度及人类干扰等均有着重要作用.红树林湿地碳储量、碳汇能力的研究方法以实测法为基础,包括异速方程、遥感反演和模型模拟等.研究红树林湿地碳储量及碳汇能力,有利于深入认识红树林湿地碳循环过程及其调控机制,对红树林湿地的保护和合理利用具有重要意义.     

放牧对新疆草地生态系统碳源/汇的影响模拟研究

<正>确评估新疆草地生态系统碳源/汇效应,对区域尺度碳循环研究具有重要意义。放牧是新疆草地生态系统中主要的人类活动,但放牧对草地碳平衡与碳动态的影响还具有很大的不确定性。利用生态系统放牧模型Biome-BGC grazing,通过情景模拟综合评价新疆草地生态系统碳源/汇的动态。结果表明:1)1979—2007年新疆草地生态系统的碳源总量为0.38Pg C,其中由放牧导致的碳释放为0.37Pg C;2)当平均放牧率小于0.24头标准羊/hm~2时,放牧能够促进草地碳固定。研究实现了BiomeBGC grazing模型在区域尺度的应用,研究结果将有助于理解气候变化及放牧对干旱区草地生态系统碳动态变化的驱动机理,对探明干旱区草原生态系统的源/汇特征具有重要意义。     

中国湿地生态系统固碳现状和潜力

固碳是湿地重要的生态系统服务功能之一.通过资料调研和分析,对我国湿地的固碳速率和固碳潜力进行了评价.结果表明,我国各种类型沼泽湿地总的固碳能力为4.91TgC·a-1.红树林湿地和沿海盐沼的固碳速率最高.我国湖泊湿地的固碳潜力为1.98TgC·a-1, 其中东部平原地区湖泊湿地的固碳速率和能力最大.恢复湿地可以提高我国陆地生态系统的固碳潜力,其中退田还湖和退田还泽的固碳潜力分别为30.26 GgC·a-1和0.22 GgC·a-1,而湿地保护工程在2005～2010年之间的固碳潜力为6.57 GgC·a-1.