碳循环调控土壤肥力质量研究综述

土壤碳库是全球最大碳库之一,土壤碳循环过程调控可以有效改善土壤肥力质量。其关键因子在于土壤的有机质。本文基于土壤碳循环过程中环境因子的控制对有机质土壤养分水平、土壤结构体形成、土壤理化性质改变的影响,分析了碳循环过程中,对有机质输入和输出、有机质转化过程、施肥方式与人为管理等3个方面的行为进行调控,可以有效的改善土壤生态环境,调节土壤的碳源、碳汇,优化土壤结构和功能。由此阐明土壤碳循环过程调控在促使土壤形成良好的团聚体结构,进而提高土壤的水肥调控能力和肥力水平方面具有重要意义。     

氮输入影响滨海湿地碳循环过程的模拟研究:进展与展望

滨海湿地碳循环是控制全球碳储量的关键过程之一,受近岸水体富营养化引起的氮输入影响显著。然而氮输入影响滨海湿地碳循环的过程复杂,利用碳循环模型是研究这些过程的有效手段,在全球气候变化下,评估滨海湿地碳储蓄功能具有重要意义。本研究介绍了滨海湿地碳组分在大气-植被-水体-土壤不同界面间的迁移和转化,总结了氮输入影响碳循环各阶段的规律,发现碳储蓄和碳通量对氮输入的响应受多个因素的共同作用。在此基础上,阐述了目前发展比较成熟且同时具有碳、氮、水相关模块的碳循环主流模型,以及模型为适应湿地而做出的改进及其在湿地的应用情况,为利用模型模拟氮输入影响滨海湿地生态系统碳循环的相关过程提供参考。探讨了将模型应用于湿地,应注意潮汐过程对氮输入影响等相关发展方向,同时就如何减少模型模拟的不准确性等问题展开讨论,对未来的研究方向提出展望。图1表1参126     

人工施肥对草地生态系统碳循环过程影响机制的研究

人类经营性活动对草地生态系统功能的影响已引起人们普遍关注.人工施肥作为草地改良和培育的重要手段,其对草地生态系统碳循环过程已成为研究重点.揭示这一作用对准确理解碳循环的过程和草地保护、利用有重要的指导意义.本研究围绕人工施肥对草地生态系统碳循环2个主要过程,即碳输入与碳输出的影响,探讨了影响草地生态系统碳循环的生物、物理和化学过程,并且简述了这些因素影响碳循环过程关键机制,同时对今后施肥管理草地生态系统碳循环的研究进行展望.     

农业生态系统中碳循环基本模型研究

介绍了国内外农业生态系统中碳循环模型的研究动态及其应用,将农业碳循环基本模型概括为光合作用模型、呼吸作用模型和土壤有机碳循环的生物地球化学模型,讨论了它们的优缺点、适用条件和范围,总结了农业生态系统中碳循环模型的影响因素,并提出了建立区域农业生态系统碳循环模型的必要性和未来的研究方向。     

农田生态系统碳循环模型研究概述

陆地生态系统的碳循环过程中最活跃的碳库是农田生态系统。农田生态系统碳循环模型是研究碳循环的重要方法之一。简要介绍了碳素在不同碳库之间迁移转化的规律,阐述了农田生态系统碳循环模型的发展历程以及国内外主要的碳循环模型,并对未来农田生态系统碳循环模型研究趋势进行了展望,以期为减少农业面源污染、温室气体排放和研究全球气候变化提供科学依据。     

长白山阔叶红松林生态系统生产力与温度的关系

目的气候变暖背景下生态系统碳循环的温度敏感性研究是全球变化生态学的主要研究内容之一,森林生态系统生产力对温度的响应和适应机制是理解生态系统的温度敏感性的重要手段,长白山阔叶红松林作为典型的温带森林生态系统及重要的碳汇,研究其生产力对环境温度的响应,对提升中国森林植被碳循环模拟的准确性至关重要。方法本研究以长白山阔叶红松林为对象,收集长白山通量站2003—2011年共9年的观测数据,通过进行整合分析,量化了生态系统碳循环的3个关键过程:生态系统总初级生产力、净生态系统生产力和生态系统呼吸的温度响应曲线,并进一步分析环境因子对其最适温的影响。结果研究发现总初级生产力、净生态系统生产力的温度响应均表现为一条峰值曲线,并存在最适温,GPP的最适温(t_GPP)与NEP的最适温(t_NEP)存在显著线性正相关关系。在年际尺度上,一年中最高空气温度的改变是引起t_GPP和t_NEP变化的主要因素,而年均温和夏季温度对t_GPP和t_NEP的变化没有显著影响。当最高温度升高1 ℃时,t_GPP和t_NEP分别增加0.41和0.66 ℃。降水、光和有效辐射、饱和蒸汽压差等环境因子对t_GPP和t_NEP无显著影响,但夏季降水能够降低温度对t_GPP的影响。结论通过上述研究说明,生态系统的初级生产力及净生产力存在温度适应现象,当研究碳循环与气候变化相互作用的模型时需要充分考虑生态系统生产力的温度适应,从而更加准确地预测碳循环对气候变暖的响应和反馈。      

基于涡动相关技术的森林生态系统二氧化碳通量研究进展

森林生态系统是陆地生态系统碳循环的重要组成部分，森林对大气二氧化碳(CO₂)浓度具有重要的调节作用，开展森林生态系统碳循环研究对更好地了解生物地球化学过程和应对全球气候变化具有重要的科学意义和应用价值。涡动协方差/涡动相关技术是目前应用最广泛的森林生态系统CO₂通量观测技术。讨论了基于该技术的森林生态系统CO₂通量研究的部分代表性成果，总结了当前森林生态系统CO₂通量的主要研究成果并对未来研究提出展望。目前，森林生态系统CO₂通量的研究主要集中于:①森林生态系统的碳源/汇估算；② CO₂通量观测源区/足迹的计算；③ CO₂通量动态特征的提取及其环境影响因子；④基于统计模型的森林生态系统物候特征参数的提取；⑤基于机理模型的气候系统对森林生态系统碳循环的影响。主要结论为:森林生态系统是陆地生态系统的重要碳汇，在对森林生态系统进行CO₂通量观测时需对其通量源区的空间代表性进行检验，森林生态系统碳源/汇状态受到树龄、降水和土壤含水量等因素的影响，空气温度是森林生态系统碳循环的重要影响因子。未来森林生态系统CO₂通量研究应该集中于提高通量足迹模型计算精度，讨论不同林分对大气CO₂的贡献强度。结合气候系统模型和生态生理模型建立植物生理过程参数化模型、预测气候变化对森林碳交换的影响。区域-全球尺度森林生态系统CO₂通量研究未来将关注多站点通量，气象数据长时间序列的整合分析，讨论CO₂通量气候态特征与碳源/汇的空间格局，更好地了解全球陆地生态系统碳循环机制。表1参64     

中国区域碳循环研究进展

简要回顾了中国碳循环的现状。对国内外碳循环的主要研究方法做了综述。并提出建立基于复杂适应性理论的动态碳循环模型。简要介绍了GAS的主要特点以及利用CAS进行建模仿真的一般思路。试图为研究我国区域碳循环提供一条捷径。     

陆地碳循环模型的比较分析

陆地碳循环是全球变化研究的重要内容。碳循环模型的研究已经成为陆地碳循环中最重要的组成成分．作为碳循环模型的两大类型，生物地理模型和生物化学模型在建模方法，输入参数。应用范围以及输出变量方面各不相同。本文通过对这两大类碳循环模型中的代表模型进行比较分析，指出未来模型发展的方向即综合两类模型的优点。利用遥感数据，建立以动态植被为基础的具有实时性的大尺度陆地碳循环模型。     

森林生态系统碳循环研究进展

综述了森林生态系统碳循环研究方面的进展,主要包括森林生态系统的碳储量的数量和组成及其测定方法、森林生态系统二氧化碳释放的主要途径——土壤呼吸过程及其观测方法,最后论述了森林生态系统碳循环模型的研究进展。     

黄土高原退耕方式与年限对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的关键过程,明确退耕后土地利用变化对土壤呼吸及其温度敏感性的影响是提升土壤碳汇能力的重要前提。以黄土高原20 a耕地、退耕3、6、10 a的苹果园与撂荒地为研究对象,原位监测样地2018年7-12月的土壤呼吸速率,估算其温度敏感性,并应用偏最小二乘结构方程模型,明确土壤呼吸及其温度敏感性的关键影响因子。结果表明,随退耕年限的增加,撂荒地土壤有机碳和全氮含量呈现先降低后升高的趋势,苹果园则与之相反。监测期间撂荒地平均土壤呼吸速率为2.73～4.65μmol·m^-2·s^-1,苹果园为1.07～3.13μmol·m^-2·s^-1,退耕3 a和6 a撂荒地的土壤呼吸速率显著高于苹果园(P<0.05)。土壤呼吸温度敏感性的变化范围为1.477～4.055,不同退耕方式间土壤呼吸温度敏感性并无显著差异。偏最小二乘-结构方程模型结果表明,土壤因子共解释了土壤呼吸及其温度敏感性34.4%的变化;相比于化学和生物因子,土壤水分与温度等物理因子对土壤呼吸及其温度敏感性的影响更为显著。研究...     

城市系统碳循环:特征、机理与理论框架

城市是地表受人类活动影响最深刻的区域,城市系统碳循环在全球和区域碳过程中具有重要的地位和作用.提出了城市“自然-社会”二元碳循环的概念,探讨了城市系统碳循环的一般特征;分析了城市系统碳循环的内部机理,主要包括:城市系统碳储量和碳输入/输出通量的主要过程和途径、城市系统碳储量、碳通量和碳流通的生命周期分析、城市系统碳输入和碳输出的类型划分等;提出了基于系统层次划分和碳流通过程的城市系统碳循环的研究框架,分析了城市自然系统和城市经济系统的主要碳流通过程和环节,构建了城市系统碳循环研究的思路和理论框架;最后提出了城市系统碳循环领域未来的研究重点.     

土壤侵蚀对土壤有机碳库去向的影响

土壤有机碳库是陆地生态系统中最重要的碳库。土壤侵蚀是导致陆地碳库衰减的主要动力之一,也是陆地碳汇与海洋碳汇相互作用的重要过程。从不同角度阐述了物理和人为因素对侵蚀区域土壤有机碳迁移蓄积过程的影响,尤其关注了侵蚀过程碳的重新再分配,这一点是准确预测土壤有机碳循环对碳源/汇贡献及准确评估碳收支的关键。针对土壤有机碳循环的特点,提出亟待解决的问题。     

宁夏红枣干热风气象等级预报

通过对历年红枣产量与气象因子的统计分析,研究红枣关键生长阶段气温、光照、相对湿度等因子对产量的影响,确定红枣受干热风影响的关键气象因子和关键影响时段。同时,采用大弓棚人为提高环境气温的方法,研究红枣开花座果关键时段单个枣吊落花落果量与最高气温和相对湿度的关系,确定不同等级干热风的气象指标和模型。结果表明,该方法对评价干热风对红枣产量的影响效果较好。     

婺源春茶开采期的预报模型

应用2014～2018年婺源茶叶观测资料和同期的气象资料,采用关键气象因子预报方法,并引入不断变化的气象条件,对婺源常规的春茶开采期预报模型进行了改进;然后以2019年为例,对改进的关键气象因子预报模型和常规的预报模型进行了预报检验。结果表明:1月平均气温和1月雨日数是影响婺源春茶开采期的关键气象因子;1月平均气温越高、1月雨日数越多,则春茶的开采期越早。与常规的关键气象因子预报模型相比,改进模型对2019年婺源春茶开采期的预报结果与实际值更加接近,预报效果更好。本文建立的婺源春茶开采期预报模型具有较好的时效性,能够满足春茶开采期预报业务的需要。     

基于数量化理论Ⅰ多因子对森林土壤有机碳密度的影响分析

森林土壤有机碳在全球碳循环与收支中占主导地位,探究多因子交互作用对土壤有机碳密度的影响,对精确评估土壤有机碳储量、科学预测气候变化以及制定应对气候变化的策略具有重要意义。研究依托国家森林资源清查样地,在江西省选择典型样地进行样地调查和土壤样品采集,运用数量化理论Ⅰ,探讨多因子对土壤有机碳密度的影响,结果表明:林分类型、龄组、海拔、坡向、坡位、土壤类型6个因子是影响土壤有机碳密度的主导因子;并运用数量化理论Ⅰ,构建了林分类型、龄组、海拔、坡向、坡位、土壤类型6个主导因子与森林土壤有机碳密度之间的估算模型。     

土壤有机碳循环研究进展

阐述了国内外土壤有机碳含量模型、循环机理和影响因素等方面的研究进展和土壤有机碳循环研究中最新的理论成果。     

婺源春茶开采期的预报模型

应用2014～2018年婺源茶叶观测资料和同期的气象资料,采用关键气象因子预报方法,并引入不断变化的气象条件,对婺源常规的春茶开采期预报模型进行了改进;然后以2019年为例,对改进的关键气象因子预报模型和常规的预报模型进行了预报检验。结果表明:1月平均气温和1月雨日数是影响婺源春茶开采期的关键气象因子;1月平均气温越高、1月雨日数越多,则春茶的开采期越早。与常规的关键气象因子预报模型相比,改进模型对2019年婺源春茶开采期的预报结果与实际值更加接近,预报效果更好。本文建立的婺源春茶开采期预报模型具有较好的时效性,能够满足春茶开采期预报业务的需要。     

基于多要素的油菜产量构成估算模型研究

通过寻找油菜产量构成的主要影响因子,并在此基础上构建油菜产量构成的估算方法。以油菜单株子粒重、单株荚果数及千粒重为研究对象,利用1995—2018年江苏省油菜农业气象观测资料及对应时段的气象资料、观测品种审定资料,结合油菜生理特性,确定油菜主要生育阶段内的关键气象因子、生育期特征、品种特性、种植密度是影响油菜产量构成的4类重要因素,整理出43个油菜生长影响因子,基于相关分析采用逐步回归法构建油菜产量构成估算模型,并对模型进行验证。结果表明,(1)油菜主要生育阶段内的关键气象因子、生育期特征、品种特性、种植密度4类要素中有多个因子与产量构成呈显著或极显著相关;(2)构建的3个油菜产量构成估算模型均通过了0.01水平的显著性检验,拟合优度好;(3)3个产量构成估算模型的组内、组间预测准确率达80%以上,其中千粒重估算模型的准确度达88.31%。油菜产量构成的估算模型具有较好的适用性,可为油菜精确测产提供理论依据和建模思路。     

土壤有机碳的稳定和形成:机制和模型

土壤有机碳对自然气候解决方案的贡献可以达到25%，提高土壤碳储量是实现“碳中和”的重要途径。合理的土壤有机碳管理和精准的模型预测依赖于对土壤碳循环过程的清晰认识。然而，土壤有机碳的长期保存机制、来源和环境调控作用还不清楚。本文系统评述了土壤有机碳稳定（生化难分解性、矿物保护和团聚体保护）和形成（腐质化、微生物效率?基质稳定框架和微生物碳泵理论）的前沿理论和机制，在此基础上分析了目前土壤碳循环模型的发展（Century模型、微生物模型和微生物?矿物模型），并提出了未来试验和模型研究中亟需解决的关键科学问题。