锡林河流域一个原生草原群落的碳素平衡研究

野外调查与历史资料相结合 ,对内蒙古锡林河流域一个永久试验样地内的羊草 (Leymuschinensis (Trin .)Tzvel.)草原群落 (原生草原群落 )的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计。结果表明 :1 )该群落中地上部净初级生产的碳素固定量的多年平均值为 79.8gC·m-2 ·a-1 ,根系碳素输入量的多年平均值为 31 1 .9gC·m-2 ·a-1 ,碳素输入总量为 391 .7gC·m-2 ·a-1 ;2 )土壤净呼吸量为 34 6 .9gC·m-2 ·a-1 ,动物 (昆虫 )采食量 1 4 .7gC·m-2·a-1 ,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为 3 .2gC·m-2 ·a-1 ,碳素输出总量为 36 4 .8gC·m-2 ·a-1 ;3)该群落中碳素输入略大于输出 ,净积累速率为 2 6 .9gC·m-2 ·a-1 ,0 - 30cm土壤中的碳素周转速率为 6 .2 % ,周转时间为1 6年。     

锡林河流域一个放牧羊草群落中碳素平衡的初步估计

 野外调查与历史资料相结合,对内蒙古锡林河流域一个放牧羊草（Leymus chinensis）草原群落的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计,在此基础上对放牧情况下该群落的碳素收支进行了概算。结果表明：1）该群落中地上部净初级生产固碳量的两年平均值为78.2 gC·m－2·a－1, 根系碳素输入量的平均值为322.5 gC·m－2·a－1, 碳素输入总量为400.7 gC·m－2·a－1; 2）土壤净呼吸量为343.7 gC·m－2·a－1,家畜采食量为49.7 gC·m－2·a－1,动物（昆虫）采食量为14.7 gC·m－2·a－1,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为3.2 gC·m－2·a－1,碳素输出总量为411.3 gC·m－2·a－1; 3）该群落中碳素输出略大于输入,净释放速率为10.6 gC·m－2·a－1,0～30 cm土壤中的碳素周转速率为6.2%,周转时间为16年。     

内蒙古草甸草原与典型草原地下生物量与生产力季节动态及其碳库潜力

地下根系是草原生态系统的重要组成部分,其生物量及其净生产力对地下碳库具有直接与间接作用,分析地下生物量季节动态与周转对深入揭示草原生态系统碳库动态及其固碳速率与潜力具有重要意义。应用钻土芯法对不同利用方式或管理措施下内蒙古草甸草原、典型草原地下生物量动态及其与温度、降水的相关性研究表明:草甸草原和典型草原地上生物量季节动态均为单峰型曲线,与上月降水显著正相关(P0.05),但地下生物量季节动态表现为草甸草原呈"S"型曲线,典型草原则是双峰型曲线,与温度、降水相关性均不显著(P0.05);两种草原根冠比和地下生物量垂直分布均为指数函数曲线,根茎型草原地下生物量集中在土壤0—5 cm,丛生型草原地下生物量集中于土壤5—10 cm,根冠比值在生长旺季(7—8月份)最小。草甸草原地下净生产力及碳储量范围分别为2167—2953 g m-2a-1和975—1329 gC m-2a-1,典型草原为2342—3333 g m-2a-1和1054—1450 gC m-2a-1,地下净生产力及其碳储量约为地上净生产力及其碳储量的10倍,具有较大的年固碳能力,且相对稳定;地下净生产力与地上净生产力呈显著负相关性(P0.05);地下生物量碳库是地上生物量碳库的10倍左右,适度放牧可增加地下生产力,但长期过度放牧显著降低其地下生物量与生产力,并使其垂直分布趋向于浅层化。     

祁连山不同植被类型土壤碳贮量和碳通量

采用野外调查测定、野外定位观测和室内分析相结合的方法,在植被类型变化较大林区,选择邻近相同海拔、坡向和土壤类型的天然林(青海云杉林、祁连圆柏林、高山灌丛林)、人工林(13年生华北落叶松林)、牧坡草地和农田等植被类型土壤为研究对象,研究了祁连山不同植被类型的土壤碳动态.结果表明:天然林、牧坡草地、农田和人工林的土壤有机碳含量分别为59.45～84.7、78.30、13.51和43.25 g·kg-1,平均土壤有机碳密度分别为15.96～19.95、17.74、10.63和15.97 kg·m-2,土壤有机碳平均周转时间分别为27～36、25、23和33 a;不同植被类型土壤CO2通量依次为青海云杉林584.03 g C·m-2·a-1,祁连圆柏林517.63 g C·m-1·a-1,高山灌丛林601.00 g C·m-2·a-1,牧坡草地796.89 g C·m-2·a-1,农田281.75 g C·m-1·a-1,人工林569.92 g C·m-2·a-1;同一植被类型中,土壤有机碳含量和土壤碳密度随土壤深度增加而降低,而土壤有机碳周转时间则随深度增加而增大.     

锡林河流域羊草草原群落土壤呼吸及其影响因子的研究

采用碱液吸收法对内蒙古锡林河流域羊草 (L eymus chinensis)草原群落土壤呼吸速率进行了连续 2年的野外测定 ,并通过多元回归手段对其影响因子进行了分析。结果表明 :1) 1998～ 1999年两个生长季羊草群落土壤呼吸速率的季节动态均为单峰型曲线 ,最大值出现在 7月下旬 ;2 ) CO2 释放速率、气温和土壤含水量之间有如下关系 :L n Res=5 .85 96 0 .0 12 5 M 0 .0 394T 0 .0 0 49M× T,R2 =0 .70 96 ,表明约有 70 %的土壤呼吸量变化是由气温和土壤含水量共同决定的 ,其中以温度为主 (Res=2 5 6 .75 T0 .6 5 5 7,R2 =0 .5 779) ,Q1 0 在 2 .0～ 3.0之间 ;3)羊草无放牧群落生长季的土壤呼吸总量在 2 49.4～ 32 0 .7g C.m- 2 .a- 1之间 ,放牧群落在 2 37.0～ 30 5 .6 g C.m- 2 .a- 1之间 ,放牧对土壤呼吸影响不大。     

基于改进的CASA模型模拟锡林郭勒草原植被净初级生产力

本研究在原来CASA模型的基础上,对模型参数最大光能利用率和水分胁迫系数的算法进行了改进,利用改进后的CASA模型模拟了2010年内蒙古锡林郭勒盟草原植被净初级生产力(NPP),并用地面实测样方数据对改进后的模型进行精度验证。结果表明:改进的CASA模型可应用于内蒙古草原小尺度植被NPP的估测,模拟NPP值与地面实测值之间的相关性达到显著水平(R2=0.829,P0.05);2010年内蒙古锡林郭勒盟草原植被生长季(4—10月)NPP为284.64 g C·m-2·a-1,不同地区年均NPP相差较大,东北部东乌珠穆沁旗草原NPP高达411.11 g C·m-2·a-1,而西北部的二连浩特市草原NPP仅为158.87 g C·m-2·a-1;整体上,锡林郭勒盟草原的NPP由东向西逐步递减,这与该区域水热条件限制基本一致;由于降水量的时滞效应,该年度内NPP出现两次峰值;2010年锡林郭勒境内草原NPP集中分布在250~350 g C·m-2·a-1,草甸草原的NPP最大,典型草原次之,荒漠草原最小。     

数据处理方法不确定性对CO_2通量组分估算的影响

基于中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)4个站点(2个森林站和2个草地站)的涡度相关通量观测资料,分析了CO2通量数据处理过程中异常值剔除参数设置、夜间摩擦风速(u*)临界值(u*c)确定及数据插补模型选择对CO2通量组分估算的影响.结果表明:3种数据处理方法均对净生态系统碳交换量(NEE)年总量估算有显著影响,其中u*c确定是影响NEE估算的重要因子;异常值剔除、u*c确定及数据插补模型选择导致NEE年总量估算偏差分别为0.62～21.31 g C.m-2.a-1(0.84%～65.31%)、4.06～30.28 g C.m-2.a-1(3.76%～21.58%)和0.69～27.73 g C.m-2.a-1(0.23%～55.62%),草地生态系统NEE估算对数据处理方法参数设置更敏感;数据处理方法不确定性引起的总生态系统碳交换量和生态系统呼吸年总量估算相对偏差分别为3.88%～11.41%和6.45%～24.91%.     

内蒙古锡林河流域羊草草原生态系统碳素循环研究

采用野外调查和模型预测方法相结合,对内蒙古锡林河流域一个永久试验样地内的羊草（Ｌｅｙｍｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｔｒｉｎ．）Ｔｚｖｅｌ．）草原群落的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了初步估计,研究了长期过度放牧对整个流域羊草草原土壤有机碳贮量的影响。结果表明：１）羊草群落净初级生产固碳量的多年实测平均值为（２３１．２５±７４．４１）ｇＣ·ｍ－２·ａ－１,向土壤中的碳素输入量为２２０．７５ｇＣ·ｍ－２·ａ－１,土壤呼吸量的模型预测值为（１８１．０３±４６．３２）ｇＣ·ｍ－２·ａ－１;２）该群落碳素输入略大于输出,其理论积累率为１９．８８ｇＣ·ｍ－２·ａ－１,实测积累率为３９．７２ｇＣ·ｍ－２·ａ－１;３）近４０年来,过度放牧致使锡林河流域羊草草原表层（０～２０ｃｍ）土壤的有机碳贮量下降了约１２．４％。     

基于CASA模型的藏北地区草地植被净第一性生产力及其时空格局

基于1981-2004年遥感监测和气象数据,采用CASA(Carnegie-Ames-Stanford Approach)模型模拟分析藏北地区草地植被净第一性生产力(NPP)及其时空变化特征.结果表明:受水热条件的制约,藏北地区草地植被NPP空间分布规律呈水平地带性分布,由东南向西北逐渐由230g C.m-2.a-1减少到接近0.藏北地区草地植被NPP整体水平较低,年均草地植被总NPP为21.5×1012g C.a-1,多年平均值仅为48.1g C.m-2.a-1,明显低于青藏高原和其它草原区.藏北地区坡度小于1°平地和平滩地,以及南坡的草地植被年平均NPP相对较低.藏北主要高寒草地7-9月NPP占全年NPP的64.0%~70.0%.1981-2004年间,藏北地区草地植被总NPP的年际变化较大,并有进一步下降趋势.     

铁杆蒿灌丛对黄土高原草地碳交换特征的影响

用静态箱法于2012年生长季(5~10月)对黄土高原围封草地常见半灌木铁杆蒿(Artemisia gmelinii)灌丛内外土壤呼吸速率和净生态系统CO2交换速率及其主要环境因子进行实地观测,并对草地土壤基本理化性质进行分析,以揭示铁杆蒿灌丛内外碳交换变化规律及其影响因素。结果显示:(1)铁杆蒿灌丛内的土壤呼吸和净生态系统CO2交换的日交换速率均显著高于灌丛外;灌丛内外土壤呼吸速率和净生态系统CO2交换速率的峰值出现时间一致,且灌丛内显著高于灌丛外;土壤呼吸速率的峰值出现在8月份,净生态系统CO2交换速率的峰值出现在9月份。(2)灌丛内外土壤呼吸速率日动态均呈"单峰型"变化趋势,生长季平均值都接近5月份观测值,分别为(5.49±0.18)和(2.93±0.04)g·m-2·d-1;灌丛内外净生态系统CO2交换速率日动态均以"S"型变化趋势为主,在水分亏缺时期表现为微弱的"双峰"型趋势。(3)灌丛内生长季净生态系统CO2交换速率平均值为(-3.86±0.09)g·m-2·d-1,是灌丛外草地(-1.19±0.07)g·m-2·d-1的3.2倍,灌丛内外均表现为碳汇。研究表明,铁杆蒿灌丛存在"肥岛"现象,有助于该区草地生态系统有机碳的积累,土壤水分和土壤温度是影响灌丛内外土壤呼吸速率的主要因素,而灌丛内外净生态系统CO2交换速率主要受土壤水分的影响。     

Study on the Carbon Cycle of Leymus chinensis Steppe in the Xilin River Basin

Based on the past researches, an initial study on the carbon cycle of Leymus chinensis (Trin.) Tzvel. steppe in the Xilin river basin of Neimenggu (Inner Mongolia) was conducted by combining field surveys and the CENTURY model simulation. The major results were summarized as follows: 1) Observed annual amount of carbon fixation via primary production for a L. chinensis community on a fenced site in the basin averaged (231.25 + 74.41 ) g C·m-2·a-1, average annual carbon input into soil was about 220.75 g C· m- 2· a- 1, while carbon output from the community via soil respiration was estimated to be (181.03 + 46.32) g C· m-2· a-1 by CENTURY model simulation; 2) The community had a simulated net carbon gain of about 19.88 g C·m-2·a-1 and an observed carbon gain of 39.72 g C·m-2·a-1; 3) About 12.4% of carbon originally stored in soil had been lost due to over-grazing over the recent 40-year period in Leymus chinensis steppe in the Xilin river basin.     

锡林河流域两类植物群落土壤呼吸特征的比较

采用碱液吸收法对锡林河流域一个半干旱典型草原群落的土壤呼吸进行了5个月的野外测定,并对其与气候因子和生物量之间的关系进行了分析.另选择了锡林河岸边的一个沼泽化草甸群落作为对比来研究土壤湿度和植被类型对土壤呼吸的影响.主要结果包括:1)两个群落土壤呼吸的季节动态基本一致,均出现了两个峰值,其中草原群落和草甸群落土壤呼吸速率的变化范围分别为312.8～1 738.9mgC@m-2@d-1和354.6～2 235.6 mg C@m -2@d-1.草甸群落的土壤呼吸速率明显高于草原群落,它们的日平均土壤呼吸速率分别为1 349.6 mg C@m-2@d-1和785.9mg C@m-2@d1;2)在草原群落中,土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性比其与温度的关系更加显著,而在草甸群落正好相反,反映出这两种气候因子在不同生境中起着不同的作用.根据土壤呼吸与气温之间的同归关系外推出2001年生长季草原群落和草甸群落的土壤呼吸量分别为142.4 g C/m2和236.1 g C/m2;3)在草甸群落中,地上总生物量与土壤呼吸速率之间没有显著的相关关系,而地上部活体生物量与土壤呼吸速率之间则存有很显著的幂函数关系.在草原群落中,土壤呼吸速率与地上活体生物量或地上总生物量的相关性均很弱.     

落叶松人工林细根动态与土壤资源有效性关系研究

树木细根在森林生态系统C和养分循环中具有重要的作用。由于温带土壤资源有效性具有明显的季节变化, 导致细根生物量、根长密度 (Rootlengthdensity, RLD) 和比根长 (Specificrootlength, SRL) 的季节性变化。以 17年生落叶松 (Larixgmelini) 人工林为研究对象, 采用根钻法从 5月到 10月连续取样, 研究了不同土层细根 (直径≤ 2mm) 生物量、RLD和SRL的季节动态, 以及这些根系指标动态与土壤水分、温度和N有效性的关系。结果表明 :1) 落叶松细根年平均生物量 (活根 +死根 ) 为 189.1g·m-2 ·a-1, 其中 5 0 %分布在表层 (0~ 10cm), 33%分布在亚表层 (11~ 2 0cm), 17%分布在底层 (2 1~ 30cm) 。活根和死根生物量在 5~ 7月以及 9月较高, 8月和 10月较低。从春季 (5月 ) 到秋季 (10月 ), 随着活细根生物量的减少, 死细根生物量增加 ;2 ) 土壤表层 (0~ 10cm) 具有较高的RLD和SRL, 而底层 (2 1~ 30cm) 最低。春季 (5月 ) 总RLD和SRL最高, 分别为 10 6 2 1.4 5m·m-3 和 14.83m·g-1, 到秋季 (9月 ) 树木生长结束后达到最低值, 分别为 2 198.2 0m·m-3 和 3.77m·g-1;3) 细根生物量、RLD和SRL与土壤水分、温度和有效N存在不同程度的相关性。从单因子分析来看, 土壤水分和有效N对细根的影响明显大于温度, 对活根的影响大于死根。由于土壤资源有效性的季节变化, 使得C的地下分配格局发生改变。各土层细根与有效性资源之间的相关性反映了细根功能季节性差异。细根 (生物量、RLD和SRL) 的季节动态 (5 8%~ 73%的变异 ) 主要由土壤资源有效性的季节变化引起。     

英国 Hampsfell 蕨菜草地生态系统的第一性生产量的研究

 4月中、下旬出现在英国的Hampsfell(英格兰的西北部)地面的蕨菜,以前两个月的生长速度最快,9月叶片达最大高度,但其重量高峰则出现在8月。地上部分生物量也以8月为最高,平均792克·米-2,其后逐渐下降,于11月地面部分枯死。地下部分的生物量季节变化不很明显,但随着地上部分的生长,地下部分的生物量也有所增长。土层深度是影响蕨菜生物量的最重要因子。蕨菜草地生态系统的第一性生产量平均为778克·米-2·年-1,在土深地段平均为918克·米-2·年-l,在浅土地段为525克·米-2·年-l。     

中国北方草地土壤呼吸的空间变异及成因

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的关键指标,决定了土壤源二氧化碳(CO₂)进入大气的通量,对预测全球气候变化背景下区域乃至全球碳循环变化具有重要意义.本文通过室内短期培养试验测定了中国北方草地样带土壤样品的呼吸速率,研究了北方草地土壤呼吸的区域尺度格局及其与主要调控因子的关系.结果表明：土壤呼吸速率自西向东随年均降水量(MAP)增加呈逐渐增加的趋势,变化范围为0.35～2.09 μg CO₂C·g^-1·h^-1.其中,MAP<100 mm时,土壤呼吸速率为0.35～0.73 μg CO₂C·g^-1·h^-1;100 mm 2C·g^-1·h^-1;MAP>300 mm时,土壤呼吸速率为0.83～2.10 μg CO₂ C·g^-1·h^-1.土壤呼吸速率与年均降水量、地上生物量、土壤有机碳氮含量呈显著正相关,而与年均温和pH值呈显著负相关.增强回归树分析显示,年均降水量、地上生物量、土壤有机碳含量和土壤有机氮含量分别解释了土壤呼吸总变异的25.5%、23.6%、18.3%和12.5%,而土壤pH和年均温仅解释了10.8%和9.2%.     

北京八达岭林场人工林净碳交换及其环境影响因子

2011年11月-2012年10月,采用涡度相关法对北京市八达岭林场4年生针阔混交人工林的碳交换特征进行了连续观测.结果表明： 观测期间,该森林生态系统在7、8月为碳汇,其余月份均为碳源,净碳释放量与吸收量分别在4月和7月达到最大.生态系统净生产力为(-256±21) g C·m^-2·a^-1,其中生态系统呼吸为(950±36) g C·m^-2·a^-1,总初级生产力为(694±17) g C·m^-2·a^-1.生态系统呼吸与10 cm深度土壤温度呈较好的指数关系,其温度敏感性系数(Q₁₀)为2.2.在5-9月,白天生态系统净碳交换对光合有效辐射的响应符合直角双曲线方程,表观量子效率呈明显的季节变化(0.0219～0.0506 μmol CO₂·μmol^-1),生态系统最大光合速率和白天平均生态系统呼吸强度与光合有效辐射和温度的季节变化趋势相似.此外,7、8月饱和水汽压差与土壤含水量对白天生态系统净碳交换有显著的影响.
     

青海海北地区高山蒿草草甸植物群落生物量动态及能量分配

 对青海海北地区高山草甸主要植物群落小嵩草(Kobresia pygmaea)草甸、矮嵩草(K．humilis)草甸、藏嵩草(K．tibetica)沼泽化草甸地上生物量动态和能量分配的研究结果表明,不同植物群落年地上净生产量及其年际动态和主要植物类群生物量季节动态具明显的差异,其生物量季节动态可由如下模型表示： Wi＝Ki/(1+exp(Ai-Bit)) 植物群落地上、地下生物量的垂直分布呈典型的金字塔和倒金字塔模式。小嵩草草甸、矮嵩草草甸和藏嵩草沼泽化草甸的地上净生产量依次为368.4g·m-2·a-1、418.5g·m-2·a-1和518.4g·m-2·a-1,所固定的太阳能值依次为6655.16kJ·m-2·a-1、7610.09kJ·m-2·a-1、9488.77kJ·m-2·a-1。光能利用率分别为0.1097％、0.1256％、0.1568％。     

青藏高原东缘亚高山针叶林人工恢复过程中的土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO₂分析法,对青藏高原东缘云杉人工林的土壤呼吸进行连续定位测定,并用挖壕沟法区分土壤自养呼吸和异养呼吸.结果表明:4种云杉林的土壤呼吸速率与土壤5 cm层温度有显著的正指数关系,与土壤含水量的相关性不显著.4种云杉林土壤呼吸年通量在792.08～1070.20 g C·m^-2·a^-1,大小依次为：天然云杉林＞22年生云杉人工林＞65年生云杉人工林＞35年生云杉人工林,随着人工林的恢复呈先降低后升高的趋势.在森林恢复过程中,人工云杉土壤自养和异养呼吸年通量均先减少后增加, 在253.36～357.05 g C·m^-2·a^-1和538.69～703.82 g C·m^-2·a^-1范围变化.22年生、35年生、65年生云杉人工林和天然云杉林非生长季 （2007-11-2008-03）和生长季（2008-04-2008-10）的Q₁₀值分别为：4.59、6.54、4.77、3.18和4.17、4.66、3.11、2.74.除22年生云杉人工林,Q₁₀值随云杉林的恢复更新而逐渐降低, 且非生长季节Q₁₀值均明显高于生长季节.     

中亚热带细柄阿丁枫和米槠群落细根的生产和死亡动态

采用微根管技术与挖掘法相结合的方式对福建省万木林自然保护区细柄阿丁枫和米槠天然林细根生产和死亡动态进行了为期两年多的观测,分析细根生产和死亡的季节变化、垂直分布及径级和序级分配,并估计细根的年生产量和年死亡量.结果表明:细柄阿丁枫细根年生产量和年死亡量分别为(230.1±162.8) g·m-2·a-1和(188.8±75.5)g·m-2· a-1,均略大于米槠的(214.5±185.8) g·m-2·a-1和(178.8±26.5) g·m-2·a-1,但两种森林群落的细根年生产量和年死亡量均无显著差异(P＞0.05).两森林群落细根生产均在春季达到高峰,其中米槠细根生产与月降水量呈极显著相关(P＜0.01,r=0.566);细根死亡则呈现季节性地波动,米槠细根死亡峰值主要发生于夏季和秋季,而细柄阿丁枫则出现在秋季.两森林群落细根生产和死亡皆主要集中于土壤表层0-40 cm中,而且不同径级细根生产和死亡集中于0-1 mm细根中,其中0.3-0.6 mm细根的生产和死亡在两森林群落中均最大.两森林群落一级根的生产和死亡均大于高级根.