大气CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(P0.05)。【结论】CO_2浓度升高和温度升高均未改变稻麦轮作生态系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高导致稻麦轮作系统N_2O排放显著增加;温度升高显著增加小麦季N_2O排放,但未显著影响水稻季N_2O排放。CO_2浓度和温度升高导致稻麦轮作系统温室气体排放强度增加,各处理条件下温室气体排放强度的响应从大小依次为:C+TTC。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。     

陆地生态系统碳氮过程对大气CO_2浓度升高的响应与反馈

大气二氧化碳(CO_2)浓度升高是影响陆地生态系统碳氮循环的主要气候变化因子之一。大气CO_2浓度升高促进植被生长和光合产物积累,进而增加土壤碳库储量。同时,大气CO_2浓度升高引起土壤生物和非生物环境的改变会导致土壤温室气体排放的变化,形成对气候变化的反馈效应。目前,国际上有关大气CO_2浓度升高导致陆地生态系统碳汇效应的增加与其所引起的土壤温室气体排放之间的消长关系并不清楚。深入研究和了解陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制对定量评估全球变化背景下陆地生态系统和土壤的固碳潜力具有十分重要的意义。本文综述了陆地生态系统碳氮循环过程对大气CO_2浓度升高的响应和反馈机制及主要驱动因子,发现大气CO_2浓度升高显著促进植被生物量碳的累积和土壤温室气体排放、增加土壤碳氮库储量,但却明显减少土壤活性氮源的供给。大气CO_2浓度升高可降低旱地CH4吸收汇的功能。大气CO_2浓度升高导致温室气体排放增加的源效应完全抵消土壤的碳汇效应,并且抵消近50%以上的陆地生态系统固碳潜力,且随其在大气中富集强度的增加呈减弱趋势。本文还提出大气CO_2浓度升高条件下影响土壤-大气温室气体交换的主要生物和环境控制因子,为气候变化背景下陆地生态系统的碳平衡估算研究提供重要理论基础。     

大气二氧化碳浓度增加对农业生产的影响

近年来,美、英等国的不少科学家对大气CO_2浓度的变化及其影响进行了大量的模式试验工作。我国也在这方面作了不少工作。研究成果表明,大气CO_2浓度升高将对农业生产产生较大的影响。 1 大气CO_2浓度的上升趋势 大气中CO_2主要产生于矿物物质、生物物质的燃烧和生物的生命活动。目前,大气CO_2浓度上升主要原因是人类对矿物燃料(石油、煤、天然气等)、生物燃料利用的     

气候因子与大气CO_2浓度变化对德令哈祁连圆柏生长与水分利用效率的贡献

【目的】探讨大气二氧化碳(CO_2)浓度升高与气候变化对森林生态系统的影响.【方法】以德令哈地区祁连圆柏树轮宽度和稳定碳同位素年表数据为基础,分别计算了其断面积指数(BAI)和水分利用效率(iWUE)变化历史,之后利用共性分析方法进一步探讨了大气CO_2与气候因子对祁连圆柏径向生长和iWUE的影响.【结果】相对于1890～1915年,祁连圆柏水分利用效率增长了30%,大气CO_2对iWUE的单独贡献率为16%.降水和干旱指数对祁连圆柏径向生长(BAI)的贡献为15%,1951～2010年,BAI与干旱指数的相关性为0.61(P0.05),长期变化显示外界环境相对湿润时祁连圆柏表现出高生长量,干旱时则表现出低生长量.【结论】德令哈地区影响祁连圆柏iWUE和BAI变化的因子差异较大,其中大气CO_2浓度的升高显著提升了iWUE,但并未对树木径向生长产生明显影响,干旱胁迫则是限制该地区祁连圆柏径向生长的主要因子.     

基于SCIAMACHY卫星数据的中国对流层SO2时空分布研究

利用2004年1月-2009年10月的SCIAMACHY卫星对流层S02垂直柱浓度数据产品,选取了4个典型的SO2浓度高值区,从空间分布、年际变化、季节变化、奥运会前后变化几个方面,对我国对流层SO2的时空分布及变化趋势进行了分析,并分析了造成这种分布特征的可能原因。结果表明,我国对流层大气中SO2的分布及变化主要受人类活动的影响,这种影响使得我国SO：的时空分布具有明显的地域性、季节性特征,且显著受到人类硫排放控制措施的影响。     

安阳县大气降尘时空分布规律研究

以安阳县环保局大气监测数据为基础,对比分析了安阳县海皇水泥厂、北关居委会、许家沟乡政府、许家沟后西岗、水冶镇政府和铜冶镇政府6个监测点大气降尘量的月变化、季节变化和年际变化.结果表明,在安阳县的6个监测点中,2013年各月份的大气降尘量均呈现出一定的变化规律.就各监测点大气降尘量的季节变化而言,春季,许家沟乡政府监测点的大气降尘量最高为39.4t/(km2· 30d);夏季、秋季和冬季,北关居委会监测点的大气降尘量最高;春、夏、秋、冬4个季节中,铜冶镇政府监测点的大气降尘量均最低,最小值分别为11.0、10.0、12.3和5.1t/(km2·30d).与2012年各监测点的大气降尘量相比,绝大多数监测点2013年的大气降尘量均有不同程度的增加.     

CO_2浓度升高对水稻影响研究存在的问题及建议

随着人类活动的不断加剧,大气中CO_2浓度呈现逐年上升趋势。水稻作为重要的粮食作物,CO_2浓度升高势必会对水稻生育进程产生影响。介绍了大气CO_2浓度升高对水稻影响的研究方法,并根据目前研究现状存在的一些问题进行了讨论,对研究方向提出了具体建议,以期对本领域的深入研究起到参考作用。     

宝鸡市区大气污染物浓度特征及与气象要素的关系

根据宝鸡市区2014~2016年大气污染物的监测数据,分析了宝鸡市区大气污染物浓度变化特征,并探讨了气象要素与大气污染物浓度的相关性,以期为宝鸡市大气污染防治提供科学依据。结果表明:PM_(2.5)和PM_(10)浓度变化与AQI呈显著负相关,PM_(2.5)和PM_(10)为首要污染物,PM_(2.5)/PM_(10)浓度比值越大,宝鸡市大气污染越严重。AQI和大气污染物(除O_3外)的浓度年际变化基本呈"U"型变化特征,O_3的年际和季节浓度变化特征则与其他大气污染物相反。大气质量的季节变化从差到好依次为冬季、春季、秋季、夏季。大气污染物(除O_3外)与气温、风速呈负相关,气温高和风速大有利于大气污染物的扩散稀释。相对湿度的增加可减缓污染物的扩散,致使污染物的堆积。PM_(10)、SO_2与相对湿度呈负相关,相对湿度越大,PM_(10)的沉降和SO_2转化过程也越易发生。O_3与气温、风速呈正相关,与相对湿度呈负相关。宝鸡市区的季节风频变化以西风、西北及北风为主,冬季东南风频的增加会加重市区冬季的大气污染。     

大气CO_2增加与陆地植被的反应

<正> 工业革命以来,化石燃料的增加,自然植被的毁坏,导致大气CO_2浓度逐渐升高;由于CO_2分子具有特殊性质,由此带来的变化是巨大深远的。CO_2增加,导致全球温度发生变化,并引起其它气候因子的变化。与此同时,CO_2浓度的变化还会对全球植被产生一系列深刻影响。本世纪七十年代以来,CO_2问题日益引起人们重视,并从多个角度开始作了一些研究。本文广泛综合国外有关CO_2的研究资料,就大气CO_2浓度的变化对陆地植被的间接和直接影响作一初步概述。     

北方冬麦区CO_2浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理特性和产量的影响

【目的】阐明CO_2浓度增高与氮肥互作对冬小麦生理和产量的影响,为客观评估气候变化背景下冬小麦生产潜力提供理论依据。【方法】2011—2014年利用开放式CO_2富集系统(FACE)平台,采用盆栽方法,研究冬小麦"中麦175"在不同CO_2浓度及高低氮肥水平下(高浓度CO_2 550 mg·L~(-1)和大气浓度390 mg·L~(-1);高氮N1,0.16 g·kg~(-1)和低氮N0,0 g·kg~(-1))的生育进程、光合特征及产量变化。CO_2富集处理于每年返青-成熟期间进行,通气时间为每日6:30-18:30,夜间不通气。CO_2浓度通过计算机程序控制,并根据具体风向和风速控制释放管电磁阀的开合度,实现预定设置浓度。【结果】盆栽试验表明与大气CO_2浓度相比,高浓度CO_2加快了冬小麦生育进程,拔节期提前1d,开花期可提前1-2 d,全生育期可缩短3-5 d,高氮肥处理对生育进程具有延迟作用,开花期延长1-2 d,灌浆期可延长4-5 d,同步缓解高浓度CO_2对生育进程的加快作用;高浓度CO_2使叶片光合速率提高13.7%,产量平均提高16.0%,且在高氮肥下光合速率的增幅比低氮肥相对提高2.5%,蒸腾速率提高13.5%;试验中单独高氮较低氮的增产效果达到50%,高于单独高浓度CO_2较大气浓度的增产效果;高浓度CO_2对产量构成中穗粒数和千粒重提高明显,高浓度CO_2较大气浓度穗粒数增加3.69%,单独高氮处理较低氮处理平均穗粒数增加3.43%,即CO_2肥效起到了增加穗粒数的作用并略高于单独氮肥处理,高氮和高CO_2双重促进下的穗粒数最多,达到38.37粒/穗,低氮和低CO_2处理的穗粒数水平最低,可见CO_2和氮肥互作对穗粒数的促进相对更明显,各自单独施用的促进作用彼此差异不大,但低氮、大气CO_2浓度处理的穗粒数则相对较低;与大气CO_2浓度相比,高浓度CO_2的千粒重增加5.3%,高氮高浓度CO_2处理的千粒重大约提高7.3%,说明氮肥的施用促进了高浓度CO_2对千粒重的提升效果。【结论】高浓度CO_2可提高冬小麦产量,且与氮肥有明显的正向互作关系,高氮肥处理可降低CO_2浓度升高对生育期的加快作用,提高光合能力,促进CO_2肥效的发挥;CO_2对冬小麦产量的提高主要是缘于CO_2浓度升高有利于穗粒数和千粒重的增加,育种中可以做综合性考虑和应用。     

宝鸡市区大气污染物浓度特征及与气象要素的关系

根据宝鸡市区2014²016年大气污染物的监测数据,分析了宝鸡市区大气污染物浓度变化特征,并探讨了气象要素与大气污染物浓度的相关性,以期为宝鸡市大气污染防治提供科学依据。结果表明:PM_(2.5)和PM_(10)浓度变化与AQI呈显著负相关,PM_(2.5)和PM_(10)为首要污染物,PM_(2.5)/PM_(10)浓度比值越大,宝鸡市大气污染越严重。AQI和大气污染物(除O_3外)的浓度年际变化基本呈"U"型变化特征,O_3的年际和季节浓度变化特征则与其他大气污染物相反。大气质量的季节变化从差到好依次为冬季、春季、秋季、夏季。大气污染物(除O_3外)与气温、风速呈负相关,气温高和风速大有利于大气污染物的扩散稀释。相对湿度的增加可减缓污染物的扩散,致使污染物的堆积。PM_(10)、SO_2与相对湿度呈负相关,相对湿度越大,PM_(10)的沉降和SO_2转化过程也越易发生。O_3与气温、风速呈正相关,与相对湿度呈负相关。宝鸡市区的季节风频变化以西风、西北及北风为主,冬季东南风频的增加会加重市区冬季的大气污染。     

长期CO2加富对温室辣椒结果期光合生理及产量的影响

【目的】研究长期CO_2加富对日光温室辣椒盛果期光合生理和产量的影响及其生理基础,为日光温室辣椒CO_2施肥提供科学依据。【方法】以温室辣椒为材料,设定3个不同CO_2加富处理,分别为不施用CO_2(对照),CO_2含量为(600±50)和(1 200±50)μL/L,研究长期CO_2加富对温室辣椒光合生理变化规律的影响,并对其生理机理进行探究。【结果】长期CO_2加富处理有利于辣椒净光合速率增加,促进作用在加富处理40d后会逐渐降低,出现了光合适应现象,但加富CO_2处理辣椒的净光合速率仍显著高于对照,其中加富CO_2(1 200±50)μL/L的处理在整个试验期对辣椒净光合速率的促进作用最为显著。长期CO_2加富降低了辣椒叶片的蒸腾速率和气孔导度,促进了辣椒叶片胞间CO_2浓度的升高;增加了辣椒生物产量和经济产量,其中加富CO_2(1 200±50)μL/L的处理,辣椒生物产量、经济产量分别较对照增加15.2%和13.0%。Rubisco和Rubisco活化酶对光合作用的调节作用,是辣椒产生光合适应现象的主要因素,气孔导度的变化不是引起光合适应现象的主要因素。【结论】日光温室中,在辣椒盛果期进行(1 200±50)μL/L长期CO_2加富施肥较适宜。     

大气CO_2浓度升高对小白菜生长发育及品质的影响

随着经济发展,人类活动导致大量温室气体排放,使大气CO_2浓度持续升高。小白菜因其富含多种营养元素已逐渐成为人们所青睐的绿色蔬菜之一。研究高CO_2浓度环境中小白菜的生长状况,将有助于了解未来气候变化后小白菜生长发育的变化,为未来气候变化背景下蔬菜生产提供理论依据。利用OTC(Open top chamber)系统对小白菜生长发育及光合受高CO_2浓度的影响进行了研究。结果表明,大气CO_2浓度升高后,小白菜的净光合速率在幼苗期和营养生长期均极显著增加,增幅分别为277.48%和58.76%;气孔导度和蒸腾速率在幼苗期显著增加,而在营养生长期无显著变化;水分利用率在幼苗期和营养生长期均显著增加;单株鲜质量、干质量、叶绿素和类胡萝卜素含量均显著增加,但叶片中的Vc含量显著下降。高CO_2浓度可以提高小白菜的产量,但同时会对其营养品质造成负面影响。     

根际CO_2富集对网纹甜瓜果实糖积累及代谢的影响

为探究根际CO_2富集对甜瓜果实糖积累及代谢的影响机制,以网纹甜瓜中蜜1号为试材,利用气雾法根际CO_2自动控制系统,研究了网纹甜瓜果实发育过程中不同根际CO_2浓度(370,2000,3000,4000,5000μL·L~(-1))富集对果实糖积累、糖代谢关键酶活性及其基因相对表达量的影响。其中,370μL·L~(-1)(CK1)和2000μL·L~(-1)(CK2)CO_2浓度分别作为模拟大气和根际土壤中CO_2浓度,3000、4000和5000μL·L~(-1) CO_2浓度作为高CO_2富集处理。结果表明,根际高CO_2处理20d后,甜瓜果实中可溶性糖及蔗糖含量开始显著下降,而果糖和葡萄糖含量变化不显著。3000μL·L~(-1) CO_2处理25 d时,蔗糖含量比CK1降低了43%,且CO_2浓度越高,降低幅度越大。果实中酸性转化酶(AI, acid invertase activity)、中性转化酶(NI, neutral invertase activity)、蔗糖磷酸合成酶(SPS,sucrose phosphate synthase activity)及蔗糖合成酶(SS, sucrose synthase activity)活性均随根际CO_2浓度升高而减弱,在处理初期(10～15d),随着果实的发育AI和NI活性逐渐增加,处理15d后开始下降。其中,根际3000μL·L~(-1) CO_2处理15d时AI和NI活性分别比CK1显著降低了16%和14%;SPS活性在根际高CO_2处理前期差异不显著,处理30d时显著降低,比CK1降低了15%;SS合成和分解方向活性分别在处理25d和30 d时开始显著下降。此外,酸性转化酶基因(CmS-AIV1)表达量在处理初期(10～15d)显著降低,处理20d后差异不显著,其中,根际3000μL·L~(-1) CO_2处理15 d时CmS-AIV1的表达量比CK1降低了14%。蔗糖磷酸合成酶基因(Cm-SPS1)和蔗糖合成酶基因(Cm-SS1)的表达量在根际高CO_2处理30d后受到显著抑制,随着处理时间的延长,差异逐渐变大。说明在网纹甜瓜果实发育期间,根际CO_2长期富集会导致果实中蔗糖代谢关键酶基因的相对表达量受到抑制,进而影响了糖代谢相关酶的活性,导致果实糖积累量下降,最终降低了果实的品质。     

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。     

图们江水系天然水体pH值变化特征及成因分析

分析了图们江天然水体 pH值时间和空间变化 ,并探讨其变化的成因。从年际变化上看 ,其 pH值有上升的趋势 ;从季节变化上看 ,其 pH值在6—7月份达到最大值。天然水体 pH值的变化受降水、河流含沙量及人类活动的影响明显。     

气候变化对农业生产的影响

近百年来,大气中CO_2含量正以令人不安的速度不断增加,由工业革命前的260—280ppm增至80年代初的340ppm,估计到21世纪中叶CO_2浓度可能较工业化前增加1倍。由于CO_2气体具有“温室”效应,其含量增加很有可能造成全球性的变暖,随之又引起气象水文条件的异常变化。植物需要直接从大气中吸收辐射和CO_2以进行光合作用,其生长发育及产量形成又无时不受气候条件的影响,因此大气中CO_2浓度增加及其引起的气候变化会直接影响到植物生长和农业生产。     

覆膜玉米不同生育期土壤酶活性对大气CO2浓度升高的响应

为探讨旱区覆膜玉米农田土壤酶活性对未来气候变化的响应,在田间条件下通过改进的开顶式气室(OTC)系统自动控制大气CO_2浓度,设置自然大气CO_2浓度(CK)、OTC对照(OTC)、OTC系统自动控制CO_2浓度(700μmol·mol~(-1),OTC+CO_2)3个处理,研究了旱区覆膜高产栽培春玉米播前、六叶期(V6)、十二叶期(V12)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)及完熟期(R6)土壤脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶及过氧化氢酶活性对大气CO_2浓度升高的响应特征。研究发现:OTC处理条件下,土壤碱性磷酸酶活性相比CK在V12期降低8.80%(P0.05),而在R6期提高8.95%(P0.05);蔗糖酶活性在播前、V6、R1期降低12.65%～21.43%(P0.05),R3期升高17.50%(P0.05);过氧化氢酶活性在V12、R1、R6期均显著降低。大气CO_2浓度升高对玉米各生育期土壤脲酶活性均无显著影响;使R1、R6期碱性磷酸酶活性降低8.74%和6.39%(P0.05);使V6、R3期蔗糖酶活性升高30.18%和18.37%(P0.05);此外,增加了V12期过氧化氢酶活性,而降低了R3期过氧化氢酶活性。结果表明:当前旱作覆膜高产栽培模式下,大气CO_2浓度升高对春玉米农田土壤酶活性的影响因作物生育期和酶种类不同而异;土壤酶活性对OTC及大气CO_2浓度升高的响应程度不一,在当前试验条件下,OTC对土壤酶活性的影响较大气CO_2浓度升高更为显著。     

近50年禹城市降水特征分析

利用禹城市1960—2010年逐月降水量资料,通过气候统计诊断方法对禹城市春季、夏季、秋季、冬季及年降水量的年际、年代际变化特征进行了分析。结果表明:禹城市年降水量年际变化较大,总体呈明显下降趋势。季节降水量、年际变化都呈下降趋势,但下降幅度明显不同。其中夏季降水量年际变化最大,下降趋势最明显,对全年大气降水的变化起着非常重要的作用,春季变化次之,呈减少趋势,秋季和冬季降水量年际变化幅度较大,但总体下降趋势不明显。降水年代分布特征也较明显,20世纪60—70年代降水丰富,80年代最少,90年代开始降水量略有增多趋势。降水量对水资源多少的影响非常关键。     

福州城郊不同游憩空间大气颗粒物浓度的变化规律——以福建农林大学校园为例

为合理评价城郊游憩地改善生态环境功能,提高规划合理性,对5类16个游憩监测点进行大气颗粒物浓度、气象因子4季监测,分析同一环境不同类型游憩地大气颗粒物浓度变化规律及特征.结果表明:(1)大气颗粒物浓度整体表现为夏季低,冬季高,春、秋季不同粒径大气颗粒物浓度变化介于夏季与冬季之间;(2)不同类型游憩地立地条件对各粒径大气颗粒物浓度有较大影响,且随季节变化各粒径大气颗粒物浓度变化规律有所不同;(3)影响大气颗粒物的环境因子有风速、气压、湿度、温度等;(4)不同立地条件对大气颗粒物、温度、湿度、风速等有显著影响,改善立地条件,对降低大气颗粒物浓度,提高环境功能有积极作用.