农牧交错带半干旱草地生态系统CO_2交换对短期不同水平氮添加的响应

本研究以位于山西省右玉县农牧交错带的半干旱草地生态系统为研究对象,探究短期内不同水平的氮添加对半干旱草地生态系统CO_2交换的影响。试验设置8个梯度0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m~(-2)(分别表示为N_0、N_1、N_2、N_4、N_8、N_(16)、N_(24)和N_(32))。采用静态箱法对草地净生态系统CO_2交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)进行测定,同时监测10 cm表层土壤温度和含水量。试验结果表明:短期氮添加(N_(32)除外)显著增加农牧交错带半干旱草地生态系统净碳交换,NEE、ER和生态系统总初级生产力(GEP)在整个生长季均随氮素添加水平的上升呈单峰型变化趋势,在N_(16)和N_(24)处理下的生态系统CO_2交换达到最高,而N_(32)显著降低了NEE;不同氮添加水平下,ER和GEP相对NEE更为敏感;表层(0～10 cm)土壤温度与含水量影响生态系统CO_2交换,表现为:土壤温度(10 cm)与ER呈显著正相关(R~20.1,P0.05),表层(0～10 cm)土壤含水量与NEE和GEP分别呈显著正相关和显著负相关(R~20.1,P0.05)。因此,短期不同水平氮添加增加了农牧交错带半干旱草地生态系统净碳吸收,对该地区草地生态系统碳的源/汇功能具有一定的参考意义。     

农牧交错带半干旱草地生态系统CO2交换对短期不同水平氮添加的响应

本研究以位于山西省右玉县农牧交错带的半干旱草地生态系统为研究对象,探究短期内不同水平的氮添加对半干旱草地生态系统CO_2交换的影响。试验设置8个梯度0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m^-2(分别表示为N_0、N_1、N_2、N_4、N_8、N₁₆、N₂₄和N₃₂)。采用静态箱法对草地净生态系统CO_2交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)进行测定,同时监测10 cm表层土壤温度和含水量。试验结果表明:短期氮添加(N₃₂除外)显著增加农牧交错带半干旱草地生态系统净碳交换,NEE、ER和生态系统总初级生产力(GEP)在整个生长季均随氮素添加水平的上升呈单峰型变化趋势,在N₁₆和N₂₄处理下的生态系统CO_2交换达到最高,而N₃₂显著降低了NEE;不同氮添加水平下,ER和GEP相对NEE更为敏感;表层(0～10 cm)土壤温度与含水量影响生态系统CO_2交换,表现为:土壤温度(10 cm)与ER呈显著正相关(R^2>0.1,P<0.05),表层(0～10 cm)土壤含水量与NEE和GEP分别呈显著正相关和显著负相关(R^2>0.1,P<0.05)。因此,短期不同水平氮添加增加了农牧交错带半干旱草地生态系统净碳吸收,对该地区草地生态系统碳的源/汇功能具有一定的参考意义。     

放牧对晋北农牧交错带赖草草地生态 系统碳交换的影响

生态系统净碳交换(NEE)是评估碳循环及收支的重要指标,由生态系统总初级生产力(GEP)及生态系统呼吸(ER)共同决定。以晋北农牧交错带赖草草地为研究对象,利用LI-840a静态箱法,通过观测为期2年(2015-2016)围封和放牧管理下NEE、ER和GEP的日动态和季动态,分析其与气温、土壤温度(0~10 cm)、土壤含水量(0~10 cm),以及地上和地下生物量的相关性,旨在说明放牧对农牧交错带赖草草地生态系统碳交换的影响。结果表明:放牧显著降低了赖草草地地上、地下生物量;NEE、ER和GEP的日变化及季节变化特征明显,均呈现单峰型变化,在5、6、9月较低,在7-8月较高;生态系统碳交换的日变化主要受气温影响,而季节变化主要受表层土壤温度影响;同时NEE、ER和GEP与地上、地下生物量也存在极显著相关性;相比围封,放牧明显降低了该草地生物量和生态系统碳交换速率,但未改变日、季变化趋势。说明放牧通过破坏草地植被光合组织,降低了草地生态系统碳交换能力,减弱了草地生态系统碳汇功能。     

昭苏山地草甸不同土地利用方式下的土壤呼吸特征及其水热关系的比较研究

为探讨不同土地利用方式对新疆昭苏马场山地草甸土壤呼吸速率的影响,对补播草地(RG)、豆禾混播草地(LG)、天然草地(NG)和农田(CR)进行测定,并分析了土壤呼吸速率与其影响因子间的关系。结果表明:(1)不同利用方式下各样地土壤呼吸日变化均随温度变化呈现出先增加后降低的变化态势,峰值在当地正午时分;月变化在2015年NG和CR呈现双峰值,RG和LG呈现单峰线,各处理均在8月小麦结实期达到最大值;2016年各处理出现峰值的时间不同,RG和LG在小麦的分蘖期达到最大值,NG和CR在小麦开花期达到最大值。(2)监测期内平均土壤呼吸速率由大到小为:NG、RG、CR、LG;各样地土壤呼吸CO_2排放量为:NGCRRGLG。(3)各样地土壤呼吸速率与土壤温度呈指数正相关,与体积含水量呈线性负相关,2015年Q_(10)值排序为RGCRNGLG,2016为NGLGCRRG。因此,补播和建植人工草地降低了土壤呼吸速率,使草地生态系统水热关系更加协调,减少了碳排放量,是昭苏地区退化草地生态恢复较好的选择。     

放牧强度对青海海北高寒矮嵩草草甸碳交换的影响

以禁牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4种不同放牧强度的高寒矮嵩草草甸为研究对象,分别于2014年和2015年植物生长季5～9月,使用LI-6400便携式光合仪和同化箱测定生态系统净CO_2交换(NEE)和生态系统呼吸(ER),并利用土壤温湿度自动记录仪测定土壤10cm处的温度和体积含水率,以研究放牧强度对青海海北高寒矮嵩草草甸碳交换的影响。结果表明:生长季5～9月,试验地10cm土壤温度的变化范围在7.21～13.23℃,随放牧强度增大而增大;体积含水率在19.68%～32.33%间波动,随放牧强度增大而减小。高寒草甸NEE在生长季表现出明显的"V"型变化,5月NEE最大,为1.43μmolCO_2/m^2·s,此时草地仍处于碳排放状态,7月最小(碳吸收速率最大),为-14.32μmolCO_2/m^2·s,吸收强度表现出随放牧强度增大而增大的趋势;ER呈倒"V"型变化规律,7月最大,为12.15μmolCO_2/m^2·s,放牧强度仅对7月的ER产生影响,其余月份4个样地差异均不显著。相关分析表明,NEE与土壤温度和绿体生物量极显著负相关,相关系数分别为-0.910和-0.559,与土壤湿度显著正相关,相关系数为0.559;ER与土壤温度和绿体生物量显著正相关,相关系数分别为0.824和0.453,与土壤有机碳含量极显著负相关,相关系数为-0.605,与土壤湿度、枯体生物量和全氮含量相关不显著。     

放牧对典型草原生态系统CO_2通量日变化的影响

2012年生长季(6~9月)采用封闭箱法研究不同放牧强度对典型草原CO_2通量日变化的影响,结果表明:重度放牧地生物量显著低于其它放牧样地。各放牧样地草地生态系统CO_2净气体交换(NEE)在夜晚(21∶00)均为正值(碳源),不放牧地与中度放牧地在白天为负值(碳汇),但8月份重度放牧地在13∶00时转化为碳源,NEE为0.42μmol CO_2/m~2·s,而在17∶00时NEE只有-0.03μmol CO_2/m~2·s,是极弱的碳汇。放牧季开始后,重度放牧草地生态系统CO_2总固定量、生态系统呼吸和NEE均显著低于不放牧与中度放牧地。随着放牧时间增加,重度放牧地固定CO_2的能力逐渐减弱,重度放牧改变了草地植被碳的汇/源状态。     

刈割对暖性草丛草地碳交换的影响——以渝北岐山草地为例

试验以南方改良后的暖性草丛草地为研究对象,探讨刈割对南方草地生态系统碳交换的影响。结果表明:(1)在生长季(4~9月),对照和刈割草地均处于CO2吸收阶段,但刈割草地对CO2的吸收量低于对照草地(P0.01);在非生长季(10月~次年3月),对照和刈割草地均处于碳排放阶段,但刈割草地CO2排放量显著低于对照组(P0.01),在全年尺度上,刈割草地净生态系统碳交换量(NEE)与对照草地无显著差异,且均为碳汇草地;(2)刈割草地生态系统呼吸(ER)和土壤呼吸(RS)在个别月份与对照相比有所降低,但在全年尺度上无影响;(3)生长季时,刈割草地生态系统总初级生产力(GEP)高于对照草地(P0.05),但在非生长季和全年水平下无显著差异(P0.05)。在生长季和非生长季草地生态系统碳交换量在刈割下有所变化,但在全年水平上效果并不显著。说明草地对外界干扰有一定的自我调适功能,适度刈割并不会影响草地生态系统碳循环。     

干旱年份沙质草地生态系统净CO2通量年变化特征

草地生态系统是干旱半干旱区生态系统类型的重要组成部分,在区域生态系统碳平衡中起着极为重要的作用。采用涡度相关法对科尔沁沙质草地生态系统进行连续两年(2015和2016年)的碳通量观测,此两年恰逢研究区的相对干旱之年,年降水量约为历史平均值的60%。研究结果表明:1)年最大日均CO₂吸收速率分别为-6.68和-9.58 g·m^-2·d^-1,年最大日均释放速率分别为5.69和5.21 g·m^-2·d^-1。2)生长季(5-9月)碳吸收量分别为-120.54和-139.83 g·m^-2,非生长季碳释放量分别为230.33和212.82 g·m^-2。3)全年尺度上沙质草地生态系统表现为碳源,2015年净碳释放量(109.79 g·m^-2·年^-1)稍高于2016年(72.99 g·m^-2·年^-1)。4)生态系统净CO₂交换量(NEE)与空气温度、土壤温度及土壤湿度存在显著相关关系,但不同年份同期NEE对环境温度和湿度的响应程度不尽一致。     

土地利用形式对高寒草甸土壤呼吸特征的影响

为探讨青藏高原东缘不同土地利用形式对高寒草甸土壤呼吸通量的影响,于2016年5-9月利用土壤呼吸仪(LI-8100A,LI-COR,Lincoln,USA)对禁牧地(NG)、全年连续放牧地(CG)、17龄人工草地(A17)、4龄人工草地(A4)和一年生燕麦人工草地(OC)5种不同的土地利用形式下的高寒草甸土壤呼吸通量进行测定,并分析了土壤呼吸通量与各影响因子间的关系。结果表明:在整个生长季节内NG的土壤呼吸值都要高于其他土地利用形式的样地,A17和OC之间没有显著差异且都比其他的低;地上生物量在生长季总体呈现逐渐增多的趋势,NG和A17的在8月份达到最大值,而OC则在收获期9月份达到最大值;地下生物量在8月份达到最大,而其他时间则相对较低;凋落物生物量则在NG中达到最大;土壤温度、含水量等对土壤呼吸均存在较大影响。     

城市绿地生态系统碳交换动态及其与环境控制因子的关系

随着城市的不断发展,城市绿地面积逐年增加,绿地生态系统潜在的碳汇和碳源功能显得非常重要。2014年1月至2016年1月,基于涡度技术对福州市绿地生态系统进行了碳通量连续两年的定位观测,并探讨了城市绿地生态系统碳交换年际动态特征及其环境调控因子。结果表明,城市绿地生态系统年总生态系统生产力(GEP)、生态系统净生产力(NEP)和生态系统呼吸(R_e)呈现出一致的变化规律,其中生态系统碳交换特征表现为生长季(4月-11月)以吸收CO_2为主,非生长季以释放CO_2为主。城市绿地R_e均与GPP、GEP呈正比关系,并且拟合线性斜率1,受生长季的降水量影响较大。采用指数方程对碳交换和土壤温度(T_a)进行模拟,生态系统日平均净碳交换量(NEE_(day))随T_a的增加呈指数增长模型,T_a可解释80%以上的变异;GEP随着T_a的增加逐渐增加,当T_a达到最高时,并未对GEP产生抑制作用;当气温低于5℃时,城市绿地生态系统以呼吸作用为主导,当气温高于5℃,城市绿地生态系统净吸收大气CO_2为主导。光合有效辐射(PAR)与NEE呈直角双曲线关系,当光补偿点PAR小于350μmol·(m~2·d)~(-1)时,NEE为正值,此时生态系统呼吸大于光合生产;当PAR大于500μmol·(m~2·d)~(-1)时,生态系统呼吸与光合生产持平,其碳吸收量基本达到饱和。生态系统最大光合速率、白天平均生态系统呼吸强度、表观量子效率(α)与温度和PAR的季节变化趋势相一致,均在7月最大和5月最小。相关性分析可知,不同月份NEE残差均与降水量呈负相关关系,与饱和水汽压差(VPD)呈正相关关系。上述研究结果为估算、模拟和预测城市绿地生态系统碳交换提供了基础数据支持和理论基础。     

放牧对草地生态系统CO2净气体交换影响研究概述

陆地生态系统与大气之间的CO2净气体交换(net ecosystem exchange of carbon dioxide,NEE)被称为生物圈的呼吸,它是陆地生态系统碳循环的重要组分,是全球气候变化研究的重点.草地生态系统是陆地生态系统的主体,约占陆地表面的40％,是气候变化的敏感区域.放牧是草地生态系统的主要利用方式,伴随着气候变化,放牧利用强度不同,对草地生态系统NEE的影响也不同.本文以放牧草地生态系统NEE组成为基础,从放牧干扰途径出发,综述了放牧对草地生态系统CO2净气体交换特征的影响.放牧主要干扰草地土壤-植被界面,通过影响植物群落组成、地上净初级生产力、地下净初级生产力来影响植被群落的光合作用和呼吸作用,使草地生态系统的NEE发生变化;放牧也可通过影响土壤包括土壤呼吸、土壤养分以及土壤温度和水分来影响NEE.放牧干扰途径的研究亦可应用于草地开垦和刈割等利用方式中,这对了解和研究草地不同利用方式下生态系统的CO2交换特征、草地碳源或碳汇的转换状态,以及草地碳贮存功能的强弱具有重要意义.     

土壤水分对草坪草蒸散及生长特性的影响

研究了土壤水分对草坪蒸散和生长的影响。结果表明:水分条件能显著影响(P<0.1)草坪草的蒸散,供水多,蒸散量大,供水少,蒸散量小;土壤含水量为田间持水量70%-85%时,草地早熟禾(Poa pratensis)蒸散量最大,55%-70%,次之,40%-55%最低。草坪草叶面积指数、地上和地下生物量均与土壤含水量呈显著的正相关。     

青海草地生态系统水分利用效率特征及其影响因素分析

水分利用效率(Water use efficiency, WUE)是深入理解生态系统碳水耦合的重要指标。本研究基于卫星遥感数据及青海草地系统分类数据，分析2000—2018年青海草地生态系统WUE变化特征，探讨净初级生产力(Net primary production, NPP)、蒸散(Evapotranspiration, ET)和气候因子对WUE年际和年内的变化影响。结果显示：2000—2018年，青海草地WUE均值为0.48 g·kg^-1,其中，62.0%的区域WUE显著减小(P<0.05)。年际尺度上，WUE受ET、降水量、风速和地表温度的影响，其中与ET呈显著负相关关系(P<0.1,R²=0.45)。月尺度上，WUE受ET,NPP、水热等气象条件影响，其中WUE与ET和NPP呈极显著正相关关系(P<0.01),其相关系数R²分别为0.90和0.49;月WUE与气温、降水量、地表温度、水汽压、空气相对湿度极显著正相关(P<0.01),其相关系数R²均大于0.55。本研...     

三江源区退化高寒草甸蒸散的变化特征

为揭示三江源区退化高寒草甸水分收支变化特征,利用涡度相关和微气象方法对青海省果洛州大武镇退化高寒草甸生态系统的年蒸散变化进行了定量研究,并探讨了环境和生物因子对其影响。结果表明:年总蒸散量为481.9mm,年蒸散量约占年降水量的97%。生长季中日均蒸散量为2.3mm·d-1,而非生长季日均蒸散量仅为0.6mm·d-1。温度与蒸散量呈明显的指数关系;该区接收的太阳辐射较强,但净辐射占太阳辐射的比例相对较低(46%),在非冻土时期,蒸散量与净辐射呈线性关系;研究区降水量相对丰沛,与温度和净辐射相比,土壤含水量对蒸散的影响相对较小。本研究说明高寒草甸的退化加剧了生态系统的蒸散量,从而降低了生态系统涵养水分的能力,净辐射和温度是驱动三江源区退化高寒草甸生态系统蒸散最主要的环境因子。     

云贵高原草地生态系统CO_2通量变化特征

草地是云贵高原的重要植被类型,与其他地区研究相比,该地区草地生态系统的CO_2交换过程和驱动机理的研究较为薄弱。基于涡度相关系统对云贵高原草地生态系统观测的连续高频数据(2017年10月-2018年8月),分析了该生态系统CO_2通量的时间变化特征及其环境影响因素。结果表明:日尺度上CO_2通量具有显著的变化特征,为明显的单峰型变化,白天净吸收,夜晚净排放。季节尺度上,每月均为碳吸收,吸收速率呈春夏高,秋冬低的特征,吸收峰值出现在6月,最低值在1月,且生长季的碳吸收变化幅度比非生长季大。影响CO_2通量变化的主要环境因子有太阳辐射、气温、土壤温度和风速,综上,云贵高原草地生态系统CO_2通量对温度较为敏感,温度升高可提高其固碳能力。总的来看,该生态系统是一个明显的碳汇,研究时段内净碳吸收量为425.14 g CO_2·m~(-2)。     

梯度增温对青藏高原高寒草甸生态系统碳交换的影响

高寒草甸是青藏高原主要的草地生态系统类型,对气候变化非常敏感,研究高寒草甸生态系统碳交换对升温的响应具有重要的理论和现实意义。在青藏高原中部地区的高寒草甸,使用开顶箱法(open-top chambers,OTCs)设置不增温对照(T_0)以及4个不同程度的增温处理(T_1、T_2、T_3、T_4),采用CO_2红外分析仪对生长季期间的碳交换进行连续3年的观测。结果表明,4个增温处理的5cm土壤温度较之于不增温对照分别增加1.73(T_1)、1.83(T_2)、3.03(T_3)以及3.53℃(T_4);土壤水分没有发生梯度变化。观测期间,净生态系统碳交换(net ecosystem carbon exchange,NEE)基本为负值,因此高寒草甸表现为碳汇。增温小于2℃促进总生态系统生产力(gross ecosystem productivity,GEP),但对生态系统呼吸(ecosystem respiration,ER)影响较小,因而促进NEE,即促进高寒草甸的碳吸收;但增温大于3℃则抑制GEP,对ER影响较小,因而总体上对NEE产生抑制作用。综上所述,在高寒草甸生态系统,适度增温促进碳吸收,增温过度则降低碳吸收。     

黄土高原草地和农田系统碳动态对降雨、温度和CO2浓度变化响应的模拟

全球气候变化通常是多种环境条件同时连续地发生变化,而多因子的控制实验并不能完全模拟环境的变化且其通常需要耗费很高的成本。应用模型可以加深理解全球气候变化对生态系统结构和功能的影响。应用陆地生态系统(TECO)模型模拟黄土高原草地和农田生态系统在CO₂浓度、温度和降水改变情况下生态系统碳动态,探讨黄土高原草地和农田生态系统碳动态对未来气候变化响应。研究结果表明,随着温度升高,草地和农田生态系统净初级生产力(NPP)和异养呼吸(Rh)都呈现先增加后减少的趋势,生态系统碳净交换(NEE)表现出先减少后增加趋势,除农田系统的Rh对温度响应的拐点在当前温度,其余对温度响应拐点在增温4 ℃,此时系统固碳能力最高。降水和CO₂浓度增加改变生态系统NPP,Rh和NEE对温度变化的响应。随着降水增加,生态系统对温度响应更敏感;草地生态系统NPP,Rh和NEE对温度变化响应拐点发生改变,而农田系统无变化。CO₂浓度升高使农田生态系统NPP,Rh和NEE在增加4 ℃情景下,对温度变化响应不敏感。增加降水和增温对草地和农田生态系统NPP、Rh和NEE交互作用相对强度最大,分别为51.0%和30.0%、51.3%和16.6%以及-46.1%和-28.9%;增雨和增加CO₂浓度对草地和农田生态系统NPP、Rh和NEE交互作用相对强度最小,分别为2.4%和7.5%、3.7%和3.4%以及8.1%和-9.0%。三因子交互作用对生态系统NPP,Rh和NEE没有明显促进作用。与农田相比,草地生态系统碳动态对气候变化交互作用响应更显著。     

土壤水分波动对高寒草甸生态系统CO2和N2O排放的影响

受地形和气候的影响,高寒草地土壤经历着频繁的土壤水分波动过程,为探索土壤水分波动对青藏高原高寒草甸生态系统CO_2和N_2O排放的影响,采用原状土柱模拟土壤由高含水量(60 cm3·cm-3)到低含水量(30 cm3·cm-3)再到高含水量(60 cm3·cm-3)的波动过程,各阶段持续时间相应为38、57和46 d,并以恒定含水量(60 cm3·cm-3)为对照,研究了高寒草甸生态系统CO_2和N_2O的释放量及其与土壤温湿度、土壤铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)和可溶性有机碳(DOC)的关系。结果表明,土壤水分波动增加了高寒草甸生态系统CO_2排放通量。在土壤水分波动过程中,CO_2排放通量与土壤温度呈正指数关系;在开始的高含水量阶段,CO_2排放与DOC含量有显著正相关关系(P0.05),但在低含水量阶段,相关性不明显(P0.05);土壤水分波动显著降低了N_2O的排放(P0.05)。恒湿对照的N_2O通量与其土壤NH4+-N含量呈极显著负相关关系(P0.01),土壤水分波动处理的N_2O通量与土壤NH4+-N和NO3--N含量相关性均不显著(P0.05)。     

祁连山北坡草地生物量及其与气象因子的关系

摘要：利用祁连山北坡2004年5类草地生物量的调查数据和同期的气象资料,估算了草地生物量的大小,并探讨了草地生物量与气象因子的关系。结果表明,总体上,祁连山北坡草地生物量为490.4 g/m2,其中地上、地下生物量分别为42.1、448.3 g/m2,地下生物量约为地上生物量的10倍;植被盖度与生物量、0~20 cm土层土壤含水量均呈显著的正指数关系（P＜0.05）,说明生物量和表层土壤含水量随盖度的增加而增大;生物量与降水量、相对湿度呈正相关,与大气温度、土壤温度和干燥度呈负相关,但均没达到显著水平（P＞0.05）,而与土壤含水量呈显著正相关（P＜0.05）,表明土壤含水量是影响祁连山北坡草地生物量的重要因素。     

放牧强度对不同草地类型生态系统气体交换影响的研究

为揭示不同放牧强度下不同草原类型气体交换的变化规律,在8月中旬采用Li-6400 便携式光合仪和密闭式箱法,分别对内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原不同放牧强度下气体交换进行分析研究。结果表明:不同草原类型之间的生态系统净CO₂交换(NEE)、生态系统总呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)均存在显著差异(P<0.05)。草甸草原的NEE和GEP随放牧强度增加呈现降低趋势,ER则呈现上升趋势;典型草原的NEE和GEP随放牧强度增加呈现上升趋势,ER则呈现下降趋势;荒漠草原的NEE和GEP除对照区外,随放牧强度增加呈现上升趋势,而ER呈降低趋势。放牧通过对草原生态系统植物、土壤等产生影响,从而影响生态系统气体交换。