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。     

氮沉降对黄河三角洲芦苇湿地土壤呼吸的影响

2012年6月至2012年10月, 对黄河三角洲芦苇(Phragmites australis)湿地进行了模拟氮沉降试验, 氮沉降水平分别为对照(CK, 0 kg N·hm^-2·a^-1)、低氮(LN, 50 kg N·hm^-2·a^-1)和高氮(HN, 100 kg N·hm^-2·a^-1)。利用LI-8100土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸速率。结果表明, 氮沉降促进了芦苇湿地土壤呼吸作用, LN和HN处理使芦苇生长季(6-10月)平均土壤呼吸速率比CK分别提高19%和58%。积水改变了芦苇湿地土壤呼吸日动态。地面无积水时, 各处理土壤呼吸日动态均呈单峰型曲线; 地面有积水时, 土壤呼吸日动态峰值推后或无单峰型波动规律。积水影响土壤呼吸作用对温度的响应。地面无积水时, 各处理土壤呼吸速率均与气温呈极显著的正指数相关关系, 气温分别解释了CK、LN和HN处理下土壤呼吸季节变化的69.9%、64.5%和59.9%; 地面有积水时, 各处理土壤呼吸与气温相关性不显著。CK、LN和HN处理下土壤呼吸温度敏感性系数Q₁₀值分别为1.68、1.75和1.68, 表明LN处理增强了土壤呼吸温度敏感性, HN处理对其影响不显著。     

氮添加对黄河三角洲高潮滩芦苇生长和土壤理化性质的短期效应

氮富集会影响到全球生态系统的植物生长繁殖和土壤理化性质.然而,目前关于氮富集对潮汐湿地生态系统植物生长和土壤理化性质的影响研究相对较少.通过氮添加野外控制实验,研究了4个氮添加水平(CK:0 g·m-2·a-1、N1:5 g·m-2·a-1、N2:20 g·m-2·a-1、N3:50 g·m-2·a-1)对黄河三角洲高...     

环境和生物因子对黄河三角洲滨海湿地净生态系统CO2交换的影响

通过涡度相关和微气象观测技术,对黄河三角洲滨海湿地净生态系统CO₂交换(NEE)以及环境、生物因子进行了观测,探究湿地NEE变化规律及环境和生物因子对NEE的影响. 结果表明: 在日尺度上,生长季NEE呈明显“U”型曲线,非生长季变幅较小;在季节尺度上,NEE生长季波动较大,表现为碳汇,非生长季波动较小,表现为碳源;在年尺度上,滨海湿地生态系统表现为碳汇,总净固碳量为-247 g C·m^-2. 白天NEE主要受控于光合有效辐射(PAR),且生态系统表观量子产量(α)与白天生态系统呼吸(R_eco,d)均于8月达到最大值,最大光合速率(A_max)于7月达到最大值;夜间NEE随气温(T_a)呈指数增加趋势,生态系统的温度敏感系数(Q₁₀)为2.5,且土壤含水量(SWC)越高,Q₁₀值越大.非生长季NEE只与净辐射(R_n)呈显著的线性负相关,与其他环境因子无显著相关关系.生长季NEE与R_n、T_a、土壤10 cm温度(T_{s 10})等环境因子以及叶面积指数(LAI)呈显著的线性负相关,但与地上生物量(AGB)无显著相关关系.多元回归分析表明,R_n和LAI对生长季NEE的协同影响达到52%.     

基于MaxEnt模型的黄河三角洲滨海湿地优势植物群落潜在分布模拟

采用千米网格的方法,对黄河三角洲滨海湿地进行土壤采样和植被群落调查,利用MaxEnt模型和GIS空间分析技术,模拟该地区优势物种的潜在分布,定量分析优势物种的主导环境影响因子及其生态位参数.结果表明: 黄河三角洲滨海湿地的优势物种为柽柳、芦苇和盐地碱蓬.影响柽柳、芦苇和盐地碱蓬潜在分布的主导环境因子分别为硝态氮、盐分、坡度、镁、海拔和铵态氮,硝态氮、盐分、全磷、pH、海拔和铵态氮,硝态氮、盐分和铵态氮.黄河三角洲滨海湿地优势物种的存在概率与盐分呈正相关,与其他主导环境影响因子呈负相关.黄河三角洲滨海湿地优势物种的潜在核心适生区主要分布在滨海地区,芦苇的分布范围较柽柳和盐地碱蓬更广泛.     

潮汐作用和干湿交替对盐沼湿地碳交换的影响机制研究进展

潮汐盐沼湿地具有高的碳积累速率和低的CH_4排放量,是地球上最密集的碳汇之一。同时,气候变暖和海平面上升可能使得盐沼湿地更迅速的捕获和埋藏大气中的CO_2,因此盐沼湿地的"蓝碳"在减缓气候变化方面扮演着重要角色。潮汐盐沼湿地与其他湿地类型最大的区别和最显著的特征是在周期性潮汐作用下出现淹没和暴露,同时伴随盐分表聚与淋洗的干湿交替,可能是控制盐沼湿地碳交换过程和碳收支平衡的关键因素。但是,当前潮汐水动力过程及其周期性干湿交替对盐沼湿地碳交换关键过程和碳汇形成机制的影响尚不十分清楚。另外,以往相关研究通常孤立地考虑垂直方向上CO_2或CH_4交换或横向方向上的可溶性有机碳(DOC)、可溶性无机碳(DIC)、颗粒有机碳(POC)交换通量对盐沼湿地碳平衡进行评估,显然不够准确。因此,为了精确评估和预测盐沼湿地蓝碳的吸存能力,必须系统研究潮汐不同阶段对盐沼湿地碳交换过程的影响;深入分析潮汐作用下盐沼湿地碳交换的微生物机制;关注潮汐水动力作用对盐沼湿地DOC、DIC和POC产生、释放以及向邻近水体输出的影响;阐明潮汐作用对盐沼湿地碳汇形成机制的影响;纳入潮汐水动力过程作为变量,建立盐沼湿地碳循环模型。     

降雨量增减对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸和芦苇光合特性的影响

滨海湿地地下水位浅,淡咸水垂直交互作用明显,全球气候变化背景下降水变异改变其土壤表层水盐状况,从而影响植物光合作用与土壤呼吸.为探究降雨量变化对黄河三角洲滨海湿地土壤呼吸和光合特性的影响,采用固定式遮雨顶棚和雨水输送管道相结合的方法设置增减雨处理小区,于2015年生长季测定土壤呼吸和光合作用光响应曲线,同时连续测定土壤温度、土壤含水量、土壤含盐量等土壤环境因子.结果表明: 根据土壤含水量波动情况可将生长季分为3个阶段:干旱期、湿润期、淹水期. 不同土壤水分阶段,土壤呼吸和芦苇光合特性对降雨量增减的响应不同. 在干旱期,增雨处理下土壤呼吸速率显著提高了31.8%,同时芦苇叶片气孔导度和光合能力显著增强;减雨处理下土壤呼吸速率降低41.1%,芦苇叶片气孔阻塞,光合能力降低. 在湿润期,增雨和减雨处理使土壤呼吸速率及其温度敏感性指数(Q₁₀)均出现下降,但二者未对芦苇各光合参数和净光合速率产生显著影响. 在淹水期,增减雨处理未对土壤呼吸产生显著影响,但芦苇对淹水胁迫较为敏感,增减雨分别加重和降低了淹水对芦苇植株的伤害,光合速率由高到低为减雨>对照>增雨.     

潮沟曲流摆动对潮滩沉积物碳输出的影响——以江苏中部潮滩为例

潮滩是全球固碳能力最高的生态系统之一,是缓解全球变暖的有效蓝色碳汇。针对潮滩碳汇功能,现有研究多关注生物作用下的碳输入过程,关于地貌演变,特别是潮沟曲流摆动引起的沉积物碳输出过程研究较少,因此无法准确评估潮滩碳汇功能的动态变化。研究结合野外观测、遥感反演与室内实验,探究了潮沟曲流摆动对潮滩沉积物碳输出过程的影响,从曲流摆动速率与有机碳空间分布特征两方面开展分析。研究结果表明:潮沟曲流摆动速率的空间差异可达数个量级,由粉砂滩的10^-3 m/s锐减至互花米草盐沼滩的10^-6 m/s;粉砂淤泥滩潮沟摆动速率存在显著的季节性差异,冬季摆动速率约为夏季的两倍;潮滩土壤有机碳含量呈海向递减趋势:互花米草盐沼滩(4.62 g/kg)＞ 粉砂淤泥滩(2.61 g/kg)＞ 粉砂滩(1.51 g/kg);综合考虑曲流摆动速率与土壤有机碳含量,发现粉砂滩沉积物碳输出速率显著高于互花米草盐沼滩,可达49.4 g C m^-2 a^-1,与该区域的碳埋藏速率相当。研究证实了潮沟曲流摆动对潮滩沉积物碳输出过程的重要性,为提升潮滩碳汇功能预测水平提供了重要的理论依据与数据支撑。     

滨海盐沼湿地蓝色碳汇功能、形成机制及其增汇潜力

盐沼湿地具有很高的碳捕获与存储能力, 是缓解全球变暖的有效蓝色碳汇(蓝碳)。未来气候变暖和海平面上升可能增加盐沼湿地的固碳能力, 其蓝碳功能越来越受到国际社会的重视。该文重点围绕盐沼湿地蓝碳形成的关键过程、光合碳分配过程及影响机制、碳沉积埋藏特征及其来源解析、盐沼湿地土壤碳库稳定性及其微生物机制、盐沼湿地蓝碳过程动态模拟及其增汇潜力等5个方面进行综述。在此基础上, 针对当前研究的不足, 提出今后的研究中需要进一步探究盐沼湿地植被海陆梯度分布格局对碳吸收能力和碳分配的影响, 土壤有机碳沉积和埋藏速率及其对全球变化的响应, 盐沼湿地土壤碳库的稳定性及其横向碳流动, 气候变化和海平面上升背景下盐沼湿地蓝碳模拟与增汇潜力评估, 以及盐沼湿地蓝碳的增汇技术和途径。以期为深入理解盐沼湿地蓝碳形成过程与机制, 预测全球变化背景下盐沼湿地蓝碳功能的潜在变化趋势和制定蓝碳增汇途径提供理论支持, 助力碳达峰、碳中和目标实现。     

川中丘陵区旱地小麦生态系统CO2、N2O和CH4排放特征

利用静态箱/气相色谱法观测川中丘陵旱地小麦生态系统CO2、N2O和CH4的排放通量.结果表明,旱地小麦CO2、N2O和CH4排放具有明显的日变化和季节变化特征.在小麦的整个生长季中,常规、无氮、空白、裸地等实验处理的CO2、N2O和CH4的排放通量具有显著差异.CO2排放通量表现为常规＞空白＞裸地,CO2日最高排放值在每日1300～1500时出现,最低排放值出现在凌晨300～600,且作物的不同生长季CO2排放通量具有一定的差异.在小麦生长季中,N2O通量排放呈递增趋势,N2O排放通量表现为常规＞空白＞裸地.旱地小麦CH4通量排放和温度、湿度等环境因子不具有显著的相关性,排放无规律.