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1.
温室气体排放导致的全球变暖受到广泛关注.近期研究发现,经由河流系统排放的二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)可部分抵消陆地生态系统的碳固定量,从而使人们开始重新思考河流对于全球碳平衡和温室气体排放清单的影响.作为城市河流系统中重要的初级生产者,大型丝状藻类通过改变水-沉积物界面物理、化学以及生物等环境因子,深刻影响着河流生态系统的碳循环过程.本文从3个方面阐述大型丝状藻类对于城市河流中CH4排放的影响:城市化对河流生态系统及其CH4排放通量的影响;大型丝状藻类对自然河流系统中CH4产生与排放过程的影响;大型丝状藻类对城市河流系统初级生产力及CH4产生过程的影响.最后对目前存在的问题和今后的研究方向进行了展望.  相似文献   

2.
张蕊  赵钰  何红波  张旭东 《生态学杂志》2017,28(7):2379-2388
大气CO2浓度升高影响植物光合作用过程和生物量积累,改变植物地上和地下生物量的动态分配.土壤有机质的形成和周转依赖于植物组分的输入,因此,CO2浓度升高所造成的植物生理和代谢的变化对土壤碳库收支平衡具有重要影响.采用稳定碳同位素(13C)技术研究土壤-植物系统的碳循环可阐明大气CO2浓度升高条件下光合碳在植物各器官的分配特征和时间动态,明确光合碳在土壤中的积累、分解与迁移转化过程以及对土壤有机碳库周转的影响.本文综述了基于13C自然丰度法或13C示踪技术研究大气CO2浓度升高对土壤-植物系统碳循环的影响,主要包括:1)对植物光合作用的同位素分馏的影响;2)对植物光合碳(新碳)分配动态的影响;3)对土壤有机碳新老碳库动态以及微生物转化过程的影响.明确上述过程及其调控机制可为预测CO2浓度升高对陆地生态系统碳循环及源汇效应的长期影响奠定基础.  相似文献   

3.
大气CO2浓度升高影响植物光合作用过程和生物量积累,改变植物地上和地下生物量的动态分配.土壤有机质的形成和周转依赖于植物组分的输入,因此,CO2浓度升高所造成的植物生理和代谢的变化对土壤碳库收支平衡具有重要影响.采用稳定碳同位素(13C)技术研究土壤-植物系统的碳循环可阐明大气CO2浓度升高条件下光合碳在植物各器官的分配特征和时间动态,明确光合碳在土壤中的积累、分解与迁移转化过程以及对土壤有机碳库周转的影响.本文综述了基于13C自然丰度法或13C示踪技术研究大气CO2浓度升高对土壤-植物系统碳循环的影响,主要包括:1)对植物光合作用的同位素分馏的影响;2)对植物光合碳(新碳)分配动态的影响;3)对土壤有机碳新老碳库动态以及微生物转化过程的影响.明确上述过程及其调控机制可为预测CO2浓度升高对陆地生态系统碳循环及源汇效应的长期影响奠定基础.  相似文献   

4.
植物凋落物碳输入显著影响陆地生态系统土壤CO2排放和有机碳(SOC)形成,然而,针对不同质地土壤添加不同化学结构外源碳去向依然不清楚。本研究将13C标记的葡萄糖、淀粉和纤维素添加至红壤和风沙土,比较2种质地土壤添加不同化学结构外源碳在土壤释放的CO2、SOC、可溶性有机碳(DOC)和微生物生物量碳(MBC)库的净累积量、回收率及贡献比例上的差异。结果表明: 添加外源有机碳显著提高了CO2、SOC、DOC和MBC的δ13C值,且随着外源有机碳化学结构复杂性的增加,CO2的δ13C峰值依次延迟出现;外源有机碳种类、土壤类型和培养时间均显著改变外源碳去向及其在各碳库的贡献比例;在风沙土中,外源有机碳更多被矿化为CO2,且CO2库的外源碳净累积量和回收率大小依次为葡萄糖>淀粉>纤维素;红壤添加外源碳转变为SOC的累积量和回收率显著高于风沙土,且红壤SOC库的外源碳净累积量和回收率大小顺序也为葡萄糖>淀粉>纤维素。可见,外源有机碳化学结构和土壤质地共同调控外源碳去向及累积贡献。  相似文献   

5.
生物结皮是土壤表面具有光合活性的致密复合层,是土 气界面CO2通量的影响因子之一.本文采用改进的Li-8100土壤碳通量测量系统,研究了黄土丘陵区退耕地上不同演替阶段生物结皮对土壤CO2通量的影响.结果表明: 光照条件下,生物结皮土壤CO2通量较除去生物结皮显著下降,其中藻结皮和藓结皮分别下降了92%和305%;生物结皮对土壤CO2通量的降低程度与其生物组成和生物量有关,深色藻结皮和藓结皮土壤CO2通量较裸地分别降低了141%和484%.生物结皮土壤CO2通量的日变化呈降低-升高-降低的趋势,而裸地CO2通量日变化趋势为单峰曲线,藻结皮、藓结皮的碳吸收峰值分别出现在8:00和9:00前后,其CO2通量分别为0.13和-1.02 μmol CO2·m-2·s-1;藻结皮24 h CO2通量排放总量较裸地增加7.7%,而藓结皮减少了29.6%.生物结皮对土壤CO2通量的影响显著,在评价退耕地土壤碳循环时,应考虑生物结皮的影响.  相似文献   

6.
城市景观水体是大气CO2与CH4的排放热源,而水生植物作为景观水体的重要组成要素,对水体温室气体排放动态的影响并不清楚。选择重庆市观音塘国家湿地公园为研究区,利用漂浮箱法与顶空平衡法对观音塘水域7种不同水生植物分布区进行水-气界面CO2与CH4排放通量及CO2、CH4溶存浓度进行季节性监测,估算了植物传输对气体通量的贡献。结果表明:1)观音塘水体CO2与CH4浓度范围分别为8.0—341.8μmol/L和0.23—5.26μmol/L,排放通量分别为26.5—869.1 mmol m-2 d-1和0.40—11.15 mmol m-2 d-1,是大气净CO2与CH4排放源;2)观音塘开敞水区CO2与CH4排放通量低于大部分城市湖泊或景观水体...  相似文献   

7.
何维  江飞  居为民 《生态学报》2020,40(13):4371-4382
生态系统模型是模拟全球陆地生态系统碳循环的重要工具,但是其在全球不同区域的模拟存在很大的不确定性。如何评估陆地生态系统模型的不确定性是一项重要的研究。以北美地区为例,利用8个高塔观测站点同步获取的大气CO2和羰基硫(OCS)浓度数据,结合WRF-STILT大气粒子扩散模型,评估了CASA-GFED3、SiB3和SiBCASA三种陆地生态系统模型模拟总初级生产力(GPP)和净生态系统CO2交换(NEE)通量的不确定性。结果表明,SiB3模型能很好地模拟北美陆地生态系统GPP和NEE的季节变化时相和幅度,在3种模型中具有最佳的模拟能力;CASA-GFED3模型模拟的NEE季节变化较为理想、但对生长季GPP的模拟存在较大的误差,SiBCASA模型在模拟冬季晚期和春季早期的NEE和GPP时表现较不理想。研究证明了大气CO2和OCS在评估陆地生态系统模型碳通量模拟的不确定性中的作用,为利用大气CO2和OCS观测数据优化计算陆地生态系统光合和呼吸碳通量提供了理论支撑。  相似文献   

8.
斯洛文尼亚典型岩溶区土壤剖面CO2冬季动态变化特征   总被引:1,自引:0,他引:1  
土壤CO2是岩溶作用的重要驱动力,也是陆地生态系统碳循环与岩溶碳循环的纽带。选择斯洛文尼亚典型岩溶区草地生态系统土壤剖面,开展大气与土壤CO2、土壤水分与土壤温度等指标高分辨率监测,分析不同指标动态变化、分层效应及相互关系。结果表明,土壤温度、水分和CO2含量变幅分别为3.8—12.9℃、26.9%—34.7%和(682—6760)×10-6。土壤温度变化趋势与气温变化一致,上部土壤层随气温出现昼夜变化,响应敏感,下部土壤层则表现为多日变化;土壤水分变化主要受降雨控制,对降雨过程响应及时,不同深度分层效应显著,上部与下部含量较高,暗示草地根系有利于土壤水分保持,土岩界面的存在可能是下部保持较高水分的原因。土壤CO2含量总体上受土温控制,随着深度增加逐渐升高。降雨过程中,不同深度土壤CO2含量均有不同程度且较快速的升降现象,暗示雨水入渗土壤层后产生的活塞效应和随后的向下迁移是导致土壤CO2含量陡升陡降的主要原因。从降雨过程大气CO  相似文献   

9.
西土寒宪蚓(Ocnerodrilus occidentalis)为广东人工林和撂荒地内广泛分布的外来种蚯蚓, 因其对水热、pH值及土壤有机质等的变化不敏感, 其分布范围有逐渐扩大的趋势。研究西土寒宪蚓对人工林碳循环的影响过程, 可以为如何减少外来蚯蚓影响下的人工林土壤碳排放提供思路。在广东鹤山大叶相思(Acacia auriculaeformis)人工林内设置外来蚯蚓和乡土植物野外控制实验, 利用静态箱-气相色谱法对土壤CO2通量进行15天的原位测定。结果发现, 单独添加西土寒宪蚓及单独种植三叉苦(Evodia lepta), 对土壤CO2通量的效应都不明显。植物物理过程(如遮阴作用等)、植物生物过程(如根际化学物质分泌过程等)及植物在未添加蚯蚓样方和添加蚯蚓样方中对土壤CO2通量的效应分别为-32.1%、40.9%、8.8%和-7.2%、30.7%、23.5%。植物的物理过程抑制了土壤CO2排放, 但提高了蚯蚓对土壤CO2排放的促进作用(提高了39.3%)。植物的生物过程促进了土壤CO2排放, 但减弱了蚯蚓对土壤CO2排放的促进作用(降低了23.5%)。试验期间蚯蚓对多数土壤理化性质的影响并不明显, 但是蚯蚓的存在有增强土壤细菌活性的趋势, 而且使土壤CO2通量与土壤理化性质的相关性更加密切了; 同时, 蚯蚓的存在也使土壤CO2通量与土壤水热因子的关系发生了变化。可见, 森林土壤CO2通量不仅与水热条件有关, 还受地上和地下生物过程的调控。如果只关注森林土壤CO2通量的大小, 而忽略影响土壤CO2产生及释放的生物学过程, 将无法找到减少森林土壤CO2排放的有效途径。减缓人工林中土壤碳的排放, 必须综合考虑植物物理过程、植物生物过程以及蚯蚓对土壤CO2排放过程的独立效应和交互效应。  相似文献   

10.
亚热带天然阔叶林转换为杉木人工林对土壤呼吸的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
采用静态箱-气相色谱法对浙江省临安市玲珑山风景区天然阔叶林和由天然阔叶林改造的杉木人工林的土壤呼吸进行1年的定位监测.结果表明:天然阔叶林和杉木人工林土壤CO2排放速率均呈现一致的季节性变化规律即夏秋季高、冬春季低;天然阔叶林和杉木人工林土壤CO2排放速率分别为20.0~111.3和4.1~118.6 mg C·m-2·h-1;天然阔叶林土壤CO2年累积排放通量(16.46 t CO2·hm-2·a-1)显著高于杉木人工林(11.99 t CO2·hm-2·a-1).天然阔叶林和杉木人工林土壤CO2排放速率与土壤含水量均没有显著相关性,而与5 cm处土壤温度呈显著指数相关,Q10值分别为1.44和2.97;天然阔叶林土壤CO2排放速率与土壤水溶性碳(WSOC)含量无显著相关性,杉木人工林土壤CO2排放速率与WSOC含量呈显著相关.天然阔叶林转换为杉木人工林显著降低了土壤CO2排放,提高了土壤呼吸对环境因子的敏感性.
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11.
大气CO2浓度升高对土壤氮素转化过程产生重要影响,研究其变化有助于更好地预测陆地生态系统的固碳潜力.氮同位素自然丰度作为生态系统氮素循环过程的综合指标能够有效地指示CO2浓度升高对土壤氮素转化过程的影响.本研究采用开顶箱CO2 熏蒸法研究连续10年的大气CO2 浓度升高对我国东北地区蒙古栎及其土壤和微生物生物量碳、氮同位素自然丰度的影响.结果表明: 大气CO2浓度升高改变了土壤氮循环过程,增加了土壤微生物和植物叶片δ15N;促进了富13C土壤有机碳分解,中和了贫13C植物光合碳输入的效果,导致土壤可溶性有机碳和微生物碳δ13C在CO2升高条件下没有发生显著变化.这些结果表明,CO2浓度升高很可能促进了土壤有机质矿化过程,并加剧了系统氮限制的状态.  相似文献   

12.
土地利用/覆盖变化对陆地生态系统碳循环的影响   总被引:49,自引:1,他引:49       下载免费PDF全文
土地利用/覆盖变化是学术界最为关注的环境变化问题之一,它能够影响陆地生态系统的生物多样性、水、碳和养分循环、能量平衡,引起温室气体释放增加等其它环境问题。不同类型的土地利用/覆盖变化对生态系统碳循环的作用不同,由高生物量的森林转化为低生物量的草地、农田或城市后,大量的CO2将释放到大气中。全球土地利用/覆盖变化具有很强的空间变异性,对生态系统碳循环的影响同样具有明显的空间差异:热带地区的土地利用/覆盖变化造成大量的碳释放,而中高纬度地区土地利用/覆盖变化则表现为碳汇。目前,土地利用/覆盖变化引起的生态系统碳循环变化主要是通过模型模拟来估算的。尽管土地利用/覆盖变化及其相关过程与生态系统碳循环的关系已经比较清楚,但是,由于土地利用/覆盖变化过程复杂且影响广泛,对于如何量化两者之间的关系还存在很多不确定性。目前的量化过程主要是利用经验数据来实现的,机理性不强,使得对土地利用/覆盖变化造成的陆地生态系统CO2释放量的估测差异很大。除了进一步加强长期定位研究以获得土地利用/覆盖变化与生态系统碳循环过程的定量关系外,土地利用/覆盖变化模型与植被动态模型、生态系统过程模型的耦合也是今后模型发展的主要方向之一。采用合理的管理措施能够大量增加土地利用/覆盖变化过程中的碳储存量,降低碳释放量,因此在模型中耦合管理措施来研究土地利用/覆盖变化过程对生态系统碳循环的影响是未来几年的工作重点。  相似文献   

13.
大气CO2浓度升高对土壤氮素转化过程产生重要影响,研究其变化有助于更好地预测陆地生态系统的固碳潜力.氮同位素自然丰度作为生态系统氮素循环过程的综合指标能够有效地指示CO2浓度升高对土壤氮素转化过程的影响.本研究采用开顶箱CO2 熏蒸法研究连续10年的大气CO2 浓度升高对我国东北地区蒙古栎及其土壤和微生物生物量碳、氮同位素自然丰度的影响.结果表明: 大气CO2浓度升高改变了土壤氮循环过程,增加了土壤微生物和植物叶片δ15N;促进了富13C土壤有机碳分解,中和了贫13C植物光合碳输入的效果,导致土壤可溶性有机碳和微生物碳δ13C在CO2升高条件下没有发生显著变化.这些结果表明,CO2浓度升高很可能促进了土壤有机质矿化过程,并加剧了系统氮限制的状态.  相似文献   

14.
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比,降低有机质的分解速率,增强了陆地生态系统对大气CO2的固持作用;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,尚没有相关研究报道.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.  相似文献   

15.
潘晨  朱希扬  贾文晓  杨芳  刘敏  象伟宁   《生态学杂志》2015,26(7):2123-2130
城市化所带来的土地利用变化和化石燃料燃烧对全球碳循环和气候变化产生了深远影响.明确城市区域CO2浓度的空间变化特征,对于认识和控制温室气体排放、减少人类活动对全球气候变化的影响具有重要意义.本研究以高强度人类扰动和快速城市化背景下的上海市为研究对象,于2014年春季利用近红外气体分析仪Li 840A开展近地面CO2浓度样带监测,结合遥感数据获取的城市下垫面特征信息,在明确上海市近地面CO2浓度空间分布格局的基础上,进一步定量分析其对城市下垫面特征的响应机制.结果表明: 上海市近地面CO2浓度为(443.4±22.0) μmol·mol-1,城市中心CO2浓度比郊区平均高12.5%(52.5 μmol·mol-1).近地面CO2浓度空间异质性显著,呈现西北高、西南次之、东南低的趋势,总体表现为随着下垫面城市化水平的降低而降低. 城市下垫面植被覆盖率(CVeg)是城市近地面CO2浓度的重要指示因子,两者呈现负相关;不透水层覆盖率(CISA)次之,两者呈正相关.CO2浓度(CCO2)与CISA及CVeg的相关性(R2)在缓冲距离为5 km时同时达到峰值,三者之间的定量关系可通过建立逐步回归方程表征:CCO2=0.32CISA-0.89CVeg+445.13 (R2=0.66, P<0.01).
  相似文献   

16.
中国东部亚热带森林土壤呼吸的时空格局   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
土壤呼吸是陆地碳循环中仅次于全球总初级生产力的第二大碳通量途径, 揭示土壤呼吸的时空格局对整个陆地碳循环具有重要意义。该文在中国东部亚热带季风气候区, 按纬度梯度由南向北选取深圳梧桐山、杨东山十二度水保护区、宁波天童山3个区域作为研究对象, 于2009年8月至2010年10月测定了不同季节各个区域内代表性植被类型的土壤呼吸速率及地下5 cm处土壤温度, 旨在初步了解中国东部亚热带森林地区土壤呼吸的时空格局及其影响因素。结果显示: 3个区域的土壤呼吸速率均存在显著的季节变化, 其变幅为2.64-6.24 μmol CO2·m -2·s-1, 总体趋势和地下5 cm处土壤温度的季节变化一致, 均为夏季最高冬季最低; 土壤温度的变化可以解释不同样地土壤呼吸季节变化的58.3%-90.2%; 各样地全年的Q10值从1.56到3.27; 通过离样地最近的气象站点的日平均气温与试验样地地下5 cm处土壤温度之间的线性正相关关系推算出日土壤温度的变化, 利用土壤呼吸速率和地下5 cm处土壤温度之间的指数关系, 估算出各样地全年的土壤CO2通量为1 077-2 058 g C·m-2·a-1, 在全球所有生态系统类型中处于较高水平。  相似文献   

17.
城市化所带来的土地利用变化和化石燃料燃烧对全球碳循环和气候变化产生了深远影响.明确城市区域CO2浓度的空间变化特征,对于认识和控制温室气体排放、减少人类活动对全球气候变化的影响具有重要意义.本研究以高强度人类扰动和快速城市化背景下的上海市为研究对象,于2014年春季利用近红外气体分析仪Li 840A开展近地面CO2浓度样带监测,结合遥感数据获取的城市下垫面特征信息,在明确上海市近地面CO2浓度空间分布格局的基础上,进一步定量分析其对城市下垫面特征的响应机制.结果表明: 上海市近地面CO2浓度为(443.4±22.0) μmol·mol-1,城市中心CO2浓度比郊区平均高12.5%(52.5 μmol·mol-1).近地面CO2浓度空间异质性显著,呈现西北高、西南次之、东南低的趋势,总体表现为随着下垫面城市化水平的降低而降低. 城市下垫面植被覆盖率(CVeg)是城市近地面CO2浓度的重要指示因子,两者呈现负相关;不透水层覆盖率(CISA)次之,两者呈正相关.CO2浓度(CCO2)与CISA及CVeg的相关性(R2)在缓冲距离为5 km时同时达到峰值,三者之间的定量关系可通过建立逐步回归方程表征:CCO2=0.32CISA-0.89CVeg+445.13 (R2=0.66, P<0.01).
  相似文献   

18.
土壤微生物与根系呼吸作用影响因子分析   总被引:29,自引:1,他引:28  
土壤呼吸作用作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,是当前碳循环研究中的热点问题.对于土壤呼吸作用主要组成部分土壤微生物呼吸作用和根系呼吸作用影响因子的研究,有助于准确地评估全球碳收支.本文从气候、土壤、植被及地表覆被物、大气CO2浓度、人为干扰等方面综述了土壤微生物呼吸作用和根系呼吸作用的主导影响因子,指出这些影响因子不仅直接或间接地影响土壤微生物呼吸作用和根系呼吸作用,而且它们之间相互作用、相互影响,且各影响因子的地位和作用会随时空尺度变化发生相应改变.在此基础上,论文提出了未来土壤呼吸作用的研究重点.  相似文献   

19.
稳定性同位素技术和Keeling曲线法是现代生态学研究的重要手段和方法之一。稳定性同位素能够整合生态系统复杂的生物学、生态学和生物地球化学过程在时间和空间尺度上对环境变化的响应。Keeling曲线法是以生物过程前后物质平衡理论为基础,将CO2或H2O的同位素组成(δDδ13C或δ18O)与其对应浓度测量结合起来,将生态系统净碳通量区分为光合固定和呼吸释放通量,或将整个生态系统水分蒸散区分为植物蒸腾和土壤蒸发。在全球尺度上,稳定性同位素技术、Keeling曲线法与全球尺度陆地生态系统模型相结合,还可区分陆地生态系统和海洋生态系统对全球碳通量的贡献以及不同植被类型(C3或C4)在全球CO2同化量中所占的比例。然而,生态系统的异质性使得稳定性同位素技术和Keeling曲线法从冠层尺度外推到生态系统、区域或全球尺度时存在有一定程度的不确定性。此外,取样时间、地点的选取也会影响最终的研究结果。尽管如此,随着分析手段的不断精确和研究方法的日趋完善,稳定性同位素技术和Keeling曲线法与其它测量方法(如微气象法)的有机结合将成为未来陆地生态系统碳/水交换研究的重要手段和方法之一。  相似文献   

20.
滨海盐沼湿地是重要的“蓝碳”碳汇,研究水盐变化对土壤碳矿化(CO2和CH4排放)的影响,对理解滨海盐沼湿地的碳汇稳定机制具有重要意义。该研究选取黄河三角洲典型盐沼湿地土壤为研究对象,通过水盐梯度模拟实验,研究土壤碳矿化、理化性质、微生物生物量及群落结构对不同土壤水分和盐分含量的响应。主要结果:(1)水盐变化对土壤CO2、CH4排放量以及CH4:CO2的影响均不存在交互作用,CO2排放量随土壤含水量增加呈先升后降的单峰型变化趋势,盐分含量升高则显著抑制CO2排放;水分含量升高对CH4排放具有显著促进作用,盐分升高则显著抑制CH4排放。(2)水盐变化对土壤可溶性有机碳(DOC)含量具有弱交互作用,在低水分处理下,DOC随着土壤盐分的增加呈减少趋势,但在高水分处理下呈增加趋势;CO2排放与DOC含量呈显著正相关关系,而CH4排放与D...  相似文献   

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