云杉碳氮化学计量比对土壤水分和氮有效性的响应

以西南亚高山针叶林优势种——粗枝云杉(Picea asperata)为研究对象,探究不同土壤水分状况和氮添加下云杉碳氮化学计量比的变化及其响应过程。采用两因素(水分×氮素)随机区组实验,设置5个土壤水分梯度和3个氮添加浓度,其中土壤水分梯度分别是土壤田间持水量的40%(W1)、50%(W2)、60%(W3)、80%(W4)和100%(W5),氮添加浓度分别为0(N0)、20(N1)、40(N2)gNm^-2 a^-1。结果表明:(1)土壤水分和氮添加显著影响了云杉碳氮化学计量比(P<0.05),具体为:云杉植株和器官碳氮比在N0W4处理下最大值,随土壤水分有效性的降低而减小,随氮添加浓度的增加而降低。(2)随土壤水分有效性的降低,根和叶的碳含量显著升高(P<0.05),茎和叶的碳含量随着氮添加浓度的增加而降低。此外,土壤水分有效性的降低显著提高了根和茎的氮含量(P<0.05),各器官的氮含量随着氮添加浓度的增加而增加。在相同水分和氮添加浓度处理下表现为碳含量:叶>茎>根,氮含量:叶>根>茎。(3)云杉净光...     

水体中亚硝酸盐积累的生物过程及影响因素研究进展

亚硝酸盐是氮循环过程的中间产物,其积累超过一定量则会抑制微生物的生长与代谢,也会给人与水生生物带来健康风险。而在高氮污水生物脱氮工艺中,持续维持亚硝酸盐的积累能实现短程硝化过程,降低生物脱氮的能耗进而降低运营成本。本文综述了在水环境中亚硝酸盐积累的生物过程与积累原因,并对影响亚硝酸盐积累的因素进行了总结,旨在为提高污水处理过程中氮的去除效率,降低运营成本,减少排放污水及自然水体中亚硝态氮含量提供参考。     

西北干旱区植被净初级生产力年际变化及其时空和气候因子的贡献——以河西走廊为例

干旱半干旱区主导着全球植被净初级生产力(net primary productivity,NPP)的年际变化(inter-annual variability,IAV),但该区域NPP-IAV及其驱动机制并不清楚。本文以河西走廊为研究区,使用CASA模型估算2002—2017年的NPP,基于距平通量公式计算了该地区NPP-IAV,并定量估算了时间、空间以及气候因子对NPP-IAV的贡献。结果表明:2002—2017年河西走廊NPP呈上升趋势,植被生长状况良好; NPP-IAV呈现先负后正的变化规律;河西走廊NPP-IAV受暖干和冷湿气候影响,前者控制的面积最大(51.01%),但对NPP-IAV的贡献仅占15.38%;后者对NPP-IAV的贡献率最大(48.68%),但面积仅占23.67%;暖干气候主导着河西走廊NPP的分布格局,冷湿气候主导着NPP年际变化; 7月NPP对IAV贡献最大,3月最小;草地主导着河西走廊NPP-IAV;荒漠NPP总量最低,但贡献率却高于森林。据此预测,随着中国西北干旱区气候变暖,该地区植被NPP-IAV将进一步加剧。     

基于机器学习估算青藏高原多年冻土区草地净初级生产力

净初级生产力(NPP)的估算还存在很大的不确定性。本文利用机器学习算法(RF和RBF-ANN)估算了2002—2018年青藏高原多年冻土区草地NPP,分析了青藏高原多年冻土区草地NPP的时空格局、变化特征及其对气候因子的响应。结果表明:(1)机器学习估算结果可靠,简单易行。(2)青藏高原多年冻土区草地NPP表现为东南向西北逐渐递减的趋势;NPP总量为175.39 Tg C·a^-1,单位面积均值为164.10 g C·m^-2·a^-1,呈波动上升的趋势。(3)青藏高原多年冻土区草地NPP增加的面积占20.49%;各草地类型的NPP增长幅度不一致表现为高寒沼泽草甸>高寒草甸>高寒草原>高寒荒漠草原。(4)温度是青藏高原多年冻土区草地NPP变化的主导因子,降水的影响沿东南向西北逐渐减弱。     

土壤水分和氮添加对华北平原高产农田有机碳矿化的影响

通过105 d的恒温(25℃)控湿室内培养方法,探讨了华北平原高产粮田土壤有机碳矿化特征以及水分和有机、无机氮输入对其影响。试验设4个肥料添加水平和4个水分梯度,分别为对照(S0)、仅添加无机氮(尿素)(S1)、无机氮和有机氮(鸡粪)配施(S2)以及仅添加有机氮(S3)和25%(田间持水量;M0)、50%(M1)、75%(M2)和100%(M3)共16个处理,每处理3次重复。结果表明,各处理有机碳矿化速率均在培养后1 d达第1高峰,之后直线下降,培养7 d时下降幅度达57.2%—75.0%,培养20—30 d时出现第2高峰。有机碳累积矿化量有208.8—1161 mg/kg,主要集中在前30 d,可占整个培养期的59.1%—69.9%,105 d的净矿化率为0.07%—2.01%。根据双指数方程模拟结果,研究了土壤潜在矿化碳库(C1+C2),其中活性碳库(C1)和惰性碳库(C2)分别为53.0—135.1 mg/kg和156.9—1069 mg/kg,潜在矿化率为1.75%—9.66%。土壤含水量显著影响有机碳矿化,且与潜在矿化碳库呈二次函数关系(P0.05)。田间持水量25%—100%范围内,随着土壤含水量的升高,有机碳矿化速率呈增加趋势,但增幅降低,其中M2(田间持水量75%)的有机碳净矿化率最高。有机碳矿化量与土壤微生物碳和矿质氮含量呈线性正相关(P0.05),保持氮水平(200 kg N/hm2)相同,有机氮(鸡粪)和无机氮(尿素)均显著促进土壤有机碳矿化,但两者间差异不显著(P0.05),且有机氮和无机氮对有机碳矿化的影响均与土壤含水量有显著交互作用(P0.05)。     

中国国家森林公园碳储量及固碳速率的时空动态

森林生态系统在调节气候变化和维持碳平衡中具有重要作用.国家森林公园是森林保护的主要载体,探明其碳储量和固碳速率的变化对于森林生态系统的固碳能力评估和可持续经营管理具有重要意义.本研究采用生态系统过程模型CEVSA2模型,模拟了1982-2017年中国881处国家森林公园的碳密度、碳储量和固碳速率的空间分布特征.结果 表...     

15000年以来若尔盖高原泥炭地发育及其碳动态

高海拔泥炭地是维护高原气候环境稳定的重要生态系统,由于其兼具高海拔和高寒的特点,对气候变化尤为敏感。若尔盖高原泥炭地是中国高海拔泥炭地集中分布区,碳储量丰富,由于方法学差异及数据缺乏,其碳储量估算仍存在一定程度的不确定性,对长时间尺度碳通量的模拟研究还较为匮乏。因此,以若尔盖高原泥炭地为研究对象,基于若尔盖高原泥炭地每千年的面积变化和碳累积速率重新评估若尔盖高原泥炭地碳储量,并利用泥炭分解模型和碳通量重建模型探讨了15000年以来若尔盖高原泥炭地碳通量动态。研究结果表明,若尔盖高原泥炭地约从15000年开始发育,发育高峰期在12000-10000年和7000-5000年,泥炭累积速率范围为0.22-1.31 mm/a,平均值为0.56 mm/a;碳累积速率范围为13.4-77.2 g C m^-2 a^-1,平均碳累积速率为33.5 g C m^-2 a^-1,3000年至今碳累积速率最高,7000-6000年是碳累积速率次峰值时期;15000年以来若尔盖高原泥炭地碳储存量达1.4 Pg（1 Pg=10¹⁵ g）,碳累积输入和碳累积释放分别为5.6 Pg和4.2 Pg;净碳平衡平均值为0.087 Tg（1 Tg=10¹² g）C/a,峰值出现在11000-10000年为0.295 Pg;在6000-2000年若尔盖泥炭地出现微弱碳源,最大值出现在5000-4000年,约为-0.034 Pg,净碳平衡在15000-11000年和4000年至今呈现上升趋势,而10000-4000年整体呈现下降趋势。总体而言,若尔盖高原泥炭地碳储量丰富,是青藏高原东部重要的陆地生态系统碳库和碳汇,本研究将为我国高海拔泥炭地碳库保育提供一定的理论和数据支撑。     

安吉毛竹林水汽通量变化特征及其与环境因子的关系

以浙江省安吉县毛竹(Phyllostachys edulis)林生态系统为研究对象,利用涡度相关技术进行观测,获取2011年毛竹林的水汽通量数据,同时结合常规气象观测数据,分析了水汽通量全年变化。结果表明:毛竹林全年水汽通量基本为正值,月尺度上,水汽通量呈单峰型变化趋势,且各月的最大值均在12:00—14:00出现,呈现一定规律性,7月(0.1116 g m-2s-1)最高,12月(0.0209 g m-2s-1)最低;季节尺度上,夏季最高(0.0873 g m-2s-1),呈现典型单峰型变化趋势,春秋季(均为0.0541 g m-2s-1)次之,变化特征与夏季相似,冬季最低(0.0221 g m-2s-1),曲线变化复杂,波动较大。毛竹林全年蒸散量占全年降水量48.26%。2、4、5、11、12月蒸散量略大于降水量,其余月份蒸散量均小于降水量,6月份降水量与蒸散量差别最大。季节尺度上,对毛竹林水汽通量与净辐射进行回归关系分析,夏季最大,R2为0.6111,秋季为0.5295,春季为0.2605,冬季最小0.0455。通过F检验,水汽通量与净辐射有极显著线性关系。在植物生长期,毛竹林水汽通量随饱和水汽压差的增大而增大,植物发育成熟后,当饱和水汽压差增大到一定程度时,其增大反而抑制了水分的蒸散。     

沙化和退化状态对甘南草地生态系统固碳的影响

陆地生态系统作为全球第二大碳库,其碳收支应对气候变化一直是研究的热点领域.多数研究主要探讨温/湿度、CO2浓度等对陆地生态系统碳循环的影响,而针对草地的沙化、退化对植被整个固碳过程所产生影响的研究相对不足.本研究以30 m×30 m空间分辨率的遥感数据做支撑,参考国家标准GB/T 24255-2009解译草地沙化和退化...     

供氮水平对落叶松幼苗光合作用的影响

为探讨落叶松光合作用对外界供氮环境变化的响应规律,采用砂培方法在温室内设置了4种供氮浓度(1、4、8mmol/L和16mmol/L),对生长在不同供氮水平下落叶松(Larixgmelinii)1年生幼苗的气体交换参数、叶绿素荧光参数以及一些生化指标进行了测定。结果显示,随供氮水平的提高,落叶松幼苗针叶氮含量、叶绿素含量、类胡罗卜素含量、可溶性蛋白(TSP)含量和光饱和净光合速率(Pmax)均显著增加,同时伴随着叶磷含量和胞间与外界CO2浓度之比(Ci/Ca)的降低。然而,当供氮水平超过8mmol/L增至16mmol/L时,TSP含量及Pmax不再增加,反而略有下降。供氮不足显著降低了幼苗针叶光系统最大光能转换效率(Fv/Fm)、光系统量子效率(ΦPS)和光化学猝灭系数(qP),却增加了非光化学猝灭系数(NPQ)。而增加供氮可使Fv/Fm和ΦPS回升,同时qP升高,NPQ下降,但当供氮水平超过8mmol/L后,各叶绿素荧光参数变化幅度较小。结果表明,增加供氮可显著提高落叶松幼苗的光合能力,增加光系统天线色素捕获的光能用于光化学电子传递的份额,减缓光抑制。然而,16mmol/L已经超过落叶松幼苗最适的供氮水平,过量供氮引起的负面效应可能主要与过低的叶磷含量导致的营养失衡有关。