2015年冬季南黄海水文特征及海-气CO2通量分析

基于2015年冬季在南黄海海域现场观测获得的CTD和CO₂等数据,分析了该海域海-气CO₂通量,探讨了该海域冬季温、盐度和表层CO₂分压（pCO₂）等要素的分布特征及其影响因素。结果表明：冬季南黄海西侧海域受黄海沿岸流的影响,呈现低温、低盐的特征,南黄海中部受黄海暖流影响,呈高温高盐特征;南黄海靠近沿岸海域水体垂直混合强烈,温盐垂直分布较为均匀。南黄海海域表层pCO₂平均值为（385.34±43.62）μatm。表层pCO₂分布具有明显的区域差异,海区中部pCO₂整体上大于近岸,因受长江冲淡水与黄海沿岸流的水平及垂直混合作用,长江口北部局部区域最高通量达27.81 mmol/（m²·d）,但总体表现为大气碳汇,平均通量达（-2.47±3.91）mmol/（m²·d）;山东半岛东南部海域较高的pCO₂受控于温度,同时与黄海沿岸流带来的高碳酸盐等水体的混合有关,表现为大气碳源,平均通量为（0.11±0.80）mmol/（m²·d）。整个调查海域平均通量为（-2.24±3.74）mmol/（m²·d）,表现为大气CO₂的碳汇。     

三沙湾盐田港海水养殖海域海-气界面CO2交换通量的时空变化

根据2012年11月和2013年2、5、8月对福建三沙湾盐田港养殖海域进行4个季节调查获得的pH、总碱度(TA)、表层水温、盐度、溶氧和溶解无机碳(DIC)以及叶绿素a等基础数据,估算该区域表层海水溶解无机碳体系各分量的浓度、pCO2和海-气界面CO2交换通量,并对影响因素进行分析.结果表明,盐田港表层海水4个季节的DIC、HCO3、CO32--和CO2浓度分别为955～1 957.08、905.08 ～1 848.13、10.14～124.78和11.48 ～ 39.78 μmol/L,不同季节之间差异极显著(P＜0.01).盐田港表层海水中的pCO2在一年中的变化范围为391.27 ～1 200.49 μatm,海-气界面CO2交换通量全年的范围为0.25 ～ 6.93 μmo1/(m2·d),表现为大气CO2的弱源.盐田港海-气界面CO2交换通量不同季节的差异极显著(P＜0.01),在不同站位之间的差异显著(P＜0.05).秋、春季的碳通量最高,夏季碳通量最低,冬季显著低于秋季,但与春季差异不显著.分析表明,水文要素和生物要素等是影响盐田港表层海水中pCO2和海-气界面CO2交换通量的重要生态因子,其中,大型海藻的栽培活动有利于该养殖海域对大气CO2的吸收.     

三沙湾盐田港海水养殖海域海-气界面CO2交换通量的时空变化

根据2012年11月和2013年2、5、8月对福建三沙湾盐田港养殖海域进行4个季节调查获得的pH、总碱度(TA)、表层水温、盐度、溶氧和溶解无机碳(DIC)以及叶绿素a等基础数据,估算该区域表层海水溶解无机碳体系各分量的浓度、pCO_2和海-气界面CO_2交换通量,并对影响因素进行分析。结果表明,盐田港表层海水4个季节的DIC、HCO_3~-、CO_3~(2-)和CO_2浓度分别为955~1 957.08、905.08~1 848.13、10.14~124.78和11.48~39.78μmol/L,不同季节之间差异极显著(P0.01)。盐田港表层海水中的pCO_2在一年中的变化范围为391.27~1 200.49μatm,海-气界面CO_2交换通量全年的范围为0.25~6.93μmol/(m~2·d),表现为大气CO_2的弱源。盐田港海-气界面CO_2交换通量不同季节的差异极显著(P0.01),在不同站位之间的差异显著(P0.05)。秋、春季的碳通量最高,夏季碳通量最低,冬季显著低于秋季,但与春季差异不显著。分析表明,水文要素和生物要素等是影响盐田港表层海水中p CO_2和海-气界面CO_2交换通量的重要生态因子,其中,大型海藻的栽培活动有利于该养殖海域对大气CO_2的吸收。     

稻田生态系统CO2通量的日变化特征

研究稻田生态系统与大气间CO2交换通量的变化特征及规律可以为准确估算和评价稻田生态系统碳源/汇强度提供科学依据。采用涡度相关技术对中国亚热带稻田生态系统CO2交换通量进行了连续监测,并对CO2通量的日变化规律进行了分析。结果表明,稻田生态系统CO2通量具有明显的日变化特征。白天以吸收CO2为主,夜间表现为排放CO2;CO2通量的日变化模式有单峰型、双峰型和不规则型。稻田CO2通量日变化强度受水稻生长状况影响,水稻生长旺盛期白天CO2吸收通量、夜间排放通量以及日净吸收CO2通量均高于生长前期和成熟期;且早稻与晚稻间有明显差别。     

北温带干旱地区土壤-大气界面CO2通量的变化特征

采用箱法对栗钙土、灰钙土、粗骨土和山地灰褐土4种有代表性的干旱土壤表面CO2通量进行观测和研究。结果表明:森林土壤（粗骨土和山地灰褐土）的通量显著大于草原土壤（栗钙土和灰钙土）。干旱区土壤表面CO2通量的平均值为230.05 μmol/(m2·h),变化范围为-147.27～2 319.55 μmol/(m2·h)。不同土壤类型之间存在差异,粗骨土(351.82 μmol/(m2·h))山地灰褐土(347.33 μmol/(m2·h))栗钙土(193.36 μmol/(m2·h))灰钙土(162.37 μmol/(m2·h))。土壤表面CO2通量存在季节变化,趋势呈“S”形。9月份最高(516.79 μmol/(m2·h)),以土壤向大气释放为主;1月份最低(－7.09 μmol/(m2·h)),以大气进入土壤为主;具有春夏秋冬交替规律,与气候变化趋势基本一致,土壤表面CO2通量稍有后滞。全天候土壤表面CO2通量呈“山峰”形变化,04:00最小(154.13 μmol/(m2·h)),12:00最大(349.65 μmol/(m2·h)),具有昼夜交替规律,比气候日变化稍有滞后。影响土壤表面CO2通量的环境因子有地表空气温度、土壤温度（0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm）、土壤含水量（0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm）;其中,地表空气温度、土壤温度（0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm）和土壤含水量（0～10 cm）分别与土壤表面CO2通量呈正相关关系,而10～20 cm和20～30 cm深度的土壤含水量与土壤表面CO2通量呈负相关关系,地表空气相对湿度与土壤表面CO2通量的关系不显著。大气与土壤之间的CO2存在双向转移机制,CO2不仅从土壤向大气转移,而且也从大气向土壤转移,热量在地球表面的差异性分布,导致温带和寒带地区的土壤具有平衡大气CO2浓度的功能,是温带、寒带地区的显著特征。      

稻田CO2浓度和通量变化特征以及水分利用效率的研究

通过对2006年晚稻从移栽到成熟期的CO2浓度和CO2通量的平均日变化、全生育期的变化特征、以及与WUE变化的关系分析,结果表明:白天有光合作用时,CO2浓度逐渐降低,CO2通量由向下为主,夜间没有光合作用时,CO2浓度逐渐升高,CO2通量由向上为主;拔节期向下的通量大于孕穗期,成熟期向下的通量最小.孕穗期的水分利用效率最大,乳熟期次之,分蘖普遍期的最小.     

扎龙湿地5月份水—气界面CO_2通量

为揭示扎龙湿地5月份水-气界面的CO2通量特征,分析环境因子对CO2通量的影响,试验采用静态箱-气相色谱法于2008年5月对扎龙湿地内的典型水体:扎龙湖、龙湖、克钦湖和东升水库水-气界面的CO2通量进行了测定.结果表明:扎龙湖、龙湖、克钦湖和东升水库CO2通量分别为13.57±3.45、17.86±1.80、18.48±0.83和(18.32±3.59 )mg·m-2·h-1,平均为16.79mg·m-2·h-1,与北方温带湖泊水库排放通量相近,但明显低于亚热带和热带地区的湖泊水库.扎龙湿地5月份水生态系统通过水-气界面向大气排放CO2,属于CO2的源.相关分析表明,温度(水温和气温)、水生植物生物量(湿质量和干质量)与水体CO2通量呈显著相关,说明温度和水生植物生物量是引起扎龙湿地内湖泊水库春季水-气界面CO2通量空间差异的主要驱动力;总氮(TN)、总磷(TP)与各采样点CO2通量的相关性不显著.     

农田生态系统CO2通量影响因素分析

农田生态系统的碳源在全球碳循环中占有重要的地位,笔者对农田生态系统碳平衡的影响因素进行了综述,并对以后农田生态系统CO2通量的研究工作做了进一步的展望.     

岩溶区石漠化土壤 CO2 浓度和地表 CO2 通量研究

【目的】探讨我国南方喀斯特石漠化地区 CO2 浓度分布和时空排放规律及岩区土壤有机碳含量、 土壤温度及土壤含水率等环境因子对 CO2 浓度及释放速率的影响。【方法】采用静态密闭箱 - 气相色谱法,对 2017 年 1~12 月重庆市南川石漠化治理示范区岩溶碳汇试验区坡改梯及对照区非坡改梯的土壤 CO2 浓度和地表 CO2 通量进行原位监测。【结果】非坡改梯地区土壤 CO2 浓度比坡改梯地区大,坡改梯和非坡改梯地区土壤 CO2 浓度大多数随着土壤深度增加呈下降趋势;非坡改梯地区地表 CO2 释放通量高于坡改梯地区;土壤 CO2 浓度及 释放通量均随季节有明显变化,在一定范围内土壤温度及土壤含水率都与地表 CO2 释放通量呈显著正相关关系, 在个别月份出现显著变化,表现为巨大的源与汇。【结论】土壤 CO2 浓度主要受土壤有机碳、土壤温度、土壤 含水率、土壤微生物及人为因素共同影响,地表 CO2 通量变化与植被覆盖、人类活动及土壤 CO2 浓度密切相关。     

北温带干旱地区土壤-大气界面CO_2通量的变化特征

采用箱法对栗钙土、灰钙土、粗骨土和山地灰褐土4种有代表性的干旱土壤表面CO2通量进行观测和研究。结果表明:森林土壤(粗骨土和山地灰褐土)的通量显著大于草原土壤(栗钙土和灰钙土)。干旱区土壤表面CO2通量的平均值为230.05μmol/(m2·h),变化范围为-147.27～2319.55μmol/(m2·h)。不同土壤类型之间存在差异,粗骨土(351.82μmol/(m2·h))>山地灰褐土(347.33μmol/(m2·h))>栗钙土(193.36μmol/(m2·h))>灰钙土(162.37μmol/(m2·h))。土壤表面CO2通量存在季节变化,趋势呈\"S\"形。9月份最高(516.79μmol/(m2·h)),以土壤向大气释放为主;1月份最低(-7.09μmol/(m2·h)),以大气进入土壤为主;具有春夏秋冬交替规律,与气候变化趋势基本一致,土壤表面CO2通量稍有后滞。全天候土壤表面CO2通量呈\"山峰\"形变化,04:00最小(154.13μmol/(m2·h)),12:00最大(349.65μmol/(m2·h)),具有昼夜交替规律,比气候日变化稍有滞后。影响土壤表面CO2通量的环境因子有地表空气温度、土壤温度(0～10cm、10～20cm和20～30cm)、土壤含水量(0～10cm、10～20cm和20～30cm);其中,地表空气温度、土壤温度(0～10cm、10～20cm和20～30cm)和土壤含水量(0～10cm)分别与土壤表面CO2通量呈正相关关系,而10～20cm和20～30cm深度的土壤含水量与土壤表面CO2通量呈负相关关系,地表空气相对湿度与土壤表面CO2通量的关系不显著。大气与土壤之间的CO2存在双向转移机制,CO2不仅从土壤向大气转移,而且也从大气向土壤转移,热量在地球表面的差异性分布,导致温带和寒带地区的土壤具有平衡大气CO2浓度的功能,是温带、寒带地区的显著特征。     

冬小麦叶片水分利用效率和光合速率研究

以北京大兴实验站冬小麦为研究对象,依据涡度相关系统和光合测定仪实测数据,分析了冬小麦在叶片和农田尺度上的水分利用率变化特征,并探讨了净光合速率与CO2通量之间的关系.研究发现:冬小麦田间CO2通量与净光合速率在抽穗期最大,拔节期、开花期和灌浆期相差不大;作物水分利用效率的日变化规律在农田尺度和叶片尺度基本相似,即早8:...     

麦田CO_2通量、热通量特征分析

为了评价麦田生态系统CO2通量和热通量变化特征以及CO2的收支状况,利用郑州农业气象试验站2009年10月-2010年6月冬小麦生育期内涡度观测数据,分析了麦田CO2通量、热通量变化特征。结果表明:净辐射、潜热通量、显热通量和土壤热通量日变化表现为明显的单峰特征,最大值一般出现在正午前后。其中,净辐射通量、显热通量和土壤热通量的季节变化特征较为一致,均为苗期<中期<后期;潜热通量受到叶面积指数(LAI)的影响,季节变化特征为苗期<后期<中期;CO2的季节变化特征受到LAI、热通量和下垫面特征的共同影响,形成1个CO2吸收高峰的U型曲线,季节变化特征为前期<后期<中期。冬小麦农田CO2、热通量具有明显的日变化和季节变化特征,麦田生态系统总体表现为CO2的汇。     

典型岩溶丘陵区生长季土壤CO2、CH4 通量研究

我国西南岩溶丘陵区生长季漫长,而土壤表面CO_2、CH_4通量受地表植被覆盖的影响较大。为探究岩溶丘陵区生长季有植被覆盖(有草)和无植被覆盖(无草)的土壤表面CO_2、CH_4通量及其日变化特征,采用静态箱-气相色谱法对重庆市南川岩溶丘陵区土壤表面CO_2、CH_4通量进行观测,结合土壤温、湿度进行研究。结果表明:岩溶丘陵区土壤表面在生长季表现为CO_2源、CH_4汇,有草的土壤表面CO_2通量明显高于无草土壤表面CO_2通量,CH_4通量则无明显差别,说明在生长季地表植被覆盖是影响土壤CO_2通量的重要因素,而植被覆盖对土壤CH_4通量无显著影响,土壤表面有草和无草的CO_2通量分别为552、352 mg/m2·h,CH_4通量分别为-80、-75μg/m2·h(生长季6个月平均值)。在生长季日变化尺度上,土壤也表现为CO_2源、CH_4汇,有草土壤表面的CO_2通量明显高于无草土壤表面CO_2通量,且二者的变化特征一致,CH_4通量受到植被覆盖的影响较小;生长季土壤CO_2、CH_4通量受土壤温、湿度的共同影响,其中土壤CO_2通量与土壤温度呈正相关关系,即土壤温度升高会促进土壤CO_2通量的提高,而土壤CH_4通量与土壤温度无相关关系,即土壤温度对土壤CH_4通量无显著影响;由于生长季土壤湿度变化较土壤温度小,因此土壤湿度对土壤CO_2、CH_4通量的影响较土壤温度小。     

陆地生态系统二氧化碳通量网的建设和发展

介绍了陆地生态系统CO2通量网和三个地域性CO2通量网（欧洲通量网,美洲通量网和亚洲通量网）的建设与发展状况,并着重对其建设目的,组织结构和数据共享原则等进行了评述。对欧洲通量网与美洲通量网所能提供的共享数据库的研究地点概况,数据特点和主要研究者也进行了介绍,以便国内同行进行对比研究使用。参考全球陆地在不同海拔,不同植被类型的分布比例,在陆地生态系统CO2通量网的分布进行了对比分析。并结合我国科学家在本领域的研究,对陆地生态系统CO2通量网今后的发展方向尤其是在亚洲大陆地区（我国）的研究侧重点进行了讨论。     

长白山森林生态系统二氧化碳通量与涡动相关研究

利用涡动相关技术观测资料和同步的气象要素监测资料,分析了CO2的浓度日变化,描述了CO2通量的变化规律,探讨了风速、温度、动量通量、感热通量、潜热通量以及光合有效辐射对长白山森林生态系统CO2通量的影响,结果表明:在白天,CO2通量和梯度的输送方向是从大气向植被,在中午输送达到负的最大值。在夜间,CO2通量和梯度输送的方向与白天相反,并且,在早晨达到正的最大值。     

Seasonal and Annual Variations of CO2 Fluxes in Rain-Fed Winter Wheat Agro-Ecosystem of Loess Plateau, China

To accurately evaluate the carbon sequestration potential and better elucidate the relationship between the carbon cycle and regional climate change, using eddy covariance system, we conducted a long-term measurement of CO 2 fluxes in the rain-fed winter wheat field of the Chinese Loess Plateau. The results showed that the annual net ecosystem CO 2 exchange (NEE) was (-71.6±5.7) and (-65.3±5.3) g C m-2 y-1 for 2008-2009 and 2009-2010 crop years, respectively, suggesting that the agro-ecosystem was a carbon sink (117.4-126.2 g C m-2 yr-1). However, after considering the harvested grain, the agro- ecosystem turned into a moderate carbon source. The variations in NEE and ecosystem respiration (R eco ) were sensitive to changes in soil water content (SWC). When SWC ranged form 0.15 to 0.21 m3 m-3, we found a highly significant relationship between NEE and photosynthetically active radiation (PAR), and a highly significant relationship between R eco and soil temperature (T s ). However, the highly significant relationships were not observed when SWC was outside the range of 0.15-0.21 m3 m-3. Further, in spring, the R eco instantly responded to a rapid increase in SWC after effective rainfall events, which could induce 2 to 4-fold increase in daily R eco , whereas the R eco was also inhibited by heavy summer rainfall when soils were saturated. Accumulated R eco in summer fallow period decreased carbon fixed in growing season by 16- 25%, indicating that the period imposed negative impacts on annual carbon sequestration.     

排水措施对稻田CO_2通量的影响

采用涡度相关技术对水稻生长期稻田-大气间CO2通量进行了连续监测,研究了排水措施对稻田CO2通量的影响。结果表明,稻田CO2的吸收/排放受排水措施的影响显著,排水期白天CO2净吸收通量较淹水期偏低12％-20％,而夜间排放通量则偏高31％-52％,日均CO2净吸收通量下降16％-29％。不同生育期进行排水,对稻田CO2的吸收/排放通量的影响程度有较大差异。排水措施引起的稻田环境湿度（土壤水分）的降低是导致排水期稻田CO2排放增加和CO2净吸收减少的主要因素。