克氏针茅草原生态系统生长季碳通量变化特征

植被和大气之间CO2通量的观测有助于理解陆地生态系统的碳循环及其控制机理。以中国北方典型草原克氏针茅草原为研究对象,以涡度相关法为主要技术手段,探讨了2008年生长季内克氏针茅草原净生态系统碳交换（NEE）的变化特征。结果表明,克氏针茅草原生态系统CO2通量的日变化进程可以依据高峰出现的时间分为两种,一种具有一个吸收高峰,出现在11：00左右,另一种则具有两个吸收高峰,在正午前后出现碳释放现象。2008年克氏针茅草原生态系统最大的CO2吸收速率为-0．4mg·m^-2·s^-1。克氏针茅草原在4月和10月的NEE昼夜变化比较平缓,在5—9月日间CO2吸收量和夜间CO2排放量都开始增大,出现了明显的CO2日吸收峰值,但各月的日动态格局差异较大。2008年生长季中7—9月白天碳吸收活动最强,6—9月夜间CO2释放量较大。克氏针茅草原碳通量日累积量在2008年出现了3个明显的碳吸收峰;NEE的日最大累积吸收量和最大累积释放量分别为-2．38和1．47gC·m^-2·d^-1,并且出现在植被生长最旺盛的7、8月份。研究表明,温度和水分是影响克氏针茅草原生态系统碳通量变化的重要因子。     

土壤温度和水分对克氏针茅草原生态系统碳通量的影响初探

草地和大气间碳通量的观测有助于理解草原生态系统的碳循环及其控制机理。利用涡度相关技术观测了克氏针茅草原生态系统与大气之间的净生态系统碳交换（NEE）、生态系统初级生产力（GEP）、生态系统呼吸（Rec）o的变化,探讨了2008年生长季内土壤温度和水分对克氏针茅草原生态系统NEE、GEP和Reco的影响。结果表明,2008年生长季内,克氏针茅草原日尺度上NEE和GEP都出现了3个峰,二者之间有极显著的相关性,Reco则呈现倒＂U＂型变化规律。克氏针茅草原土壤温度与NEE、GEP呈二次曲线的关系,而与Reco呈指数关系,土壤水分的增加会提高克氏针茅草原生态系统的固碳能力、初级生产力及呼吸作用。土壤温度和水分是影响克氏针茅草原生态系统碳收支的重要因子。     

黄土高原本氏针茅光合特性及生产力的研究

对黄土高原本氏针茅叶片光合特性及生产力状况研究结果表明,本氏针茅前期生长较慢,5月初至7月初为快速生长期,最高株高可达92.2cm,最高日增长量达1.67cm。本氏针茅生物量季节动态呈单峰曲线,8月份达最大值(822.5g/m2),其中非光合器官占比重较大。其叶片光合、蒸腾特性受环境因子的影响而呈规律性变化,光合速率、蒸腾速率及气孔导度日进程均表现为双峰曲线,且光合午休同时受气孔和非气孔因素的限制。     

皇甫川流域单株本氏针茅的蒸腾模型

采用快速离体称重法,测定皇甫川流域本氏针茅每日6:00-19:00蒸腾强度的日动态;用自动气象站同步连续监测太阳总辐射、空气温度、空气相对湿度、风速、10 cm处土壤温度等环境因子;用LI-6400便携式光合系统同步测定本氏针茅每日6:00-19:00的叶蒸腾速率、气孔导度等因子,并用Excel 2003,Visual C++6.0和SPSS 13.0处理所测定数据.通过分析本氏针茅每1 h单株蒸腾量与环境因子以及植物特性因子之间的关系,建立了皇甫川流域单株本氏针茅瞬时蒸腾量数学模型.通过对模型评价指标进行计算及分析,认为该模型拟合优度较好,可以获得满意的数值模拟结果.在此基础上,建立了单株本氏针茅的日蒸腾量数学模型.     

施水对本氏针茅光合作用和叶绿素荧光特征的影响

 通过利用短期施水代替降雨的方法,研究长期干旱条件下突然施水对本氏针茅光合特性的影响。结果表明:施水后,本氏针茅的叶水势得到恢复,RuBP羧化酶活性提高,表观量子效率、羧化速率和最大光合能力明显增加,限制光合作用的气孔因素和非气孔因素得到缓解。同时,本氏针茅的光化学活性在施水后部分恢复,光量子产量和热耗散能力明显提高。不同水分条件下,本氏针茅叶片的叶绿素荧光光诱导过程存在较大的差异,施水条件下,叶片的光合速率、气孔导度、实际光化学效率和非光化学淬灭上升速率较快,而持续干旱条件下叶片的光诱导速率较慢。     

淮河流域典型农田生态系统碳通量变化特征

为了准确评价农田生态系统在全球碳平衡中的作用,利用涡度相关技术对安徽省寿县冬小麦／水稻生态系统进行了碳通量的监测,并在数据校正、剔除和插补的基础上,研究生长季农田净生态系统碳交换（NEE）的变化特征。结果显示,2008年寿县农田生态系统CO2通量的日变化进程为单峰型,冬小麦和水稻最大的CO2吸收速率分别为2．45和2．48mg·m^-2·s^-1。从物候期的角度来看,冬小麦在抽穗期碳通量值最小,乳熟期最大;水稻拔节时期碳通量值最小,即固碳能力最强。冬小麦,水稻生态系统不同月份碳通量月均日变化也呈U型曲线,作物生命活动越旺盛,NEE峰值越高,夜间CO2排放则在8月份达到最高值。2008年冬小麦和水稻月平均最大日CO2吸收峰分别出现在4月和8月,分别为1．30和1．07mg·m^-2．s^-1。冬小麦生态系统NEE的日最大累积吸收量出现在4月16日．可达11．76gC·m^-2·d^-1,水稻生态系统的出现在8月3日,为10．40gC·m^-2·d^-1。冬小麦从拔节到成熟时间段内的固碳能力为326．87gC·m^-1,水稻从返青到成熟时间段内的固碳能力也达到了300．05gC·m^-2。     

本氏针茅与柳枝稷光合生理生态特征比较研究

采用美国LI-COR公司生产的Li-6400便携式光合测定系统,选择在干旱季节里,在田间自然条件下,测定并比较研究了引种牧草柳枝稷和天然牧草本氏针茅两种禾本科植物的光合生理生态特征的日变化.结果表明,柳枝稷属于高光合、低蒸腾和高水分利用效率的植物,具有较强的气孔调节能力.柳枝稷之所以具有较高的光合速率,主要是因为它具有较强的叶肉细胞羧化能力,较低的气孔导度降低了蒸腾速率,从而提高了水分利用效率;本氏针茅属于较低光合,较高蒸腾和低水分利用效率的植物,但二者均能在黄土高原保持良好的生长.     

荒漠草原生长季不同时间尺度水热通量变化特征及其影响因子

荒漠草原水热通量变化特征及其影响因素分析对提高区域水热交换规律认识和了解其在气候变化中的作用具有重要意义。该研究基于内蒙古荒漠草原2018和2019年4—10月涡度相关系统与相应的环境因子观测资料,分析了荒漠草原不同时间尺度水热通量（感热通量（sensible heat flux,H）和潜热通量（latent heat flux,LE））及能量占比（H/LE）的变化特征及其环境因子调控机制。结果表明：1）H为该生态系统的主要能量消耗形式,且同一环境因子在不同生育期对H、LE、H/LE的影响存在差异;2）小时尺度上,H、LE呈单峰型变化,峰值均主要出现在12：00—14：00之间,且LE峰值出现时间较H滞后1～2 h。H的主要影响因素为平均风速（wind speed,Ws）,相对湿度（relative humidity,RH）、饱和水汽压差（vapor pressure deficit,VPD）和空气温度（air temperature,Ta）,相关系数（correlation coefficient,r）绝对值大小分别为Ws（0.72）> RH（0.66）> VPD（0.61）>Ta（0.38）。LE的主要影响因素为Ta、VPD、地面温度（soil temperature,Ts）和降雨（precipitation,P）;3）日尺度上,H、LE呈明显的季节变化,H的主要影响因素是RH、Ws、Ts、Ta、P和VPD,H/LE主要影响因素为RH、Ws、Ts和Ta;4）月尺度上,H、LE近似呈单峰型变化,夏季能量消散方式以LE为主,H的主要影响因素为RH、Ws和VPD,其中VPD正效应最强（r=0.75）,P对LE的正效应最强（r=0.75）,而RH对H/LE的负效应最强（r=-0.76）。研究结果有利于准确理解多时间尺度下荒漠草原H和LE对环境因子的响应,同时可为草原生态功能区的植被恢复、生态环境保护提供理论依据和技术支撑。     

库布齐沙漠植被恢复对风沙土壤碳通量与碳储量的影响

为阐明库布齐沙漠植被恢复过程中土壤碳通量的时空动态特征及主控因子，明确土壤有机碳含量和储量的变化趋势，本研究以流动沙地、半固定沙地、藻结皮固定沙地和地衣苔藓混合结皮固定沙地为研究对象，运用静态暗箱–气相色谱法对风沙土壤碳通量及水热因子进行观测，并对土壤有机碳含量和密度进行测定和计算。结果表明，生长季内风沙土壤碳通量变异较大，季节动态与土壤温度基本一致，且随植被恢复碳通量呈递增趋势：混合结皮固定沙地(210.28 mg/(m~2·h))>藻结皮固定沙地(177.45 mg/(m~2·h))>半固定沙地(117.34 mg/(m~2·h))>流动沙地(65.61mg/(m~2·h))；土壤碳通量与各层土壤温度均显著正相关，除流动沙地土壤碳通量与深层土壤含水量显著负相关外，其余样地碳通量均与表层土壤含水量显著负相关；风沙土壤有机碳含量和密度随植被恢复而递增：混合结皮固定沙地(1.32 g/kg,0.94 kg/m~2)>藻结皮固定沙地(1.03 g/kg,0.74 kg/m~2)>半固定沙地(0.45 g/kg,0.36 kg/m~2)>流动沙地(0.27...     

模拟增温增水对克氏针茅草原主要物种及群落凋落物分解的影响

应用开顶式生长室（OTC, Open Top Chamber）模拟增温,以自然状态为对照,设增温(W)、增水（P）和增温+增水（WP）3个处理,对克氏针茅草原主要物种克氏针茅(Stipa krylovii)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、冷蒿（Artemisia frigida）以及群落凋落物的分解速率进行试验研究。结果表明：(1)经过1a的分解,W处理下各物种凋落物质量残余率高于CK,即增温减缓了凋落物的分解;WP处理对凋落物质量残余率的影响与W处理一致,但其增温的影响程度更大;P处理下凋落物残余率与CK无显著差异。(2) 增温对不同种类凋落物分解进程无显著影响;而增水明显加快了糙隐子草的分解进程;增温+增水对冷蒿的分解进程影响较大,但最终各物种凋落物残余率差异不显著。(3)对残余率变化动态的方差分析表明,增温增水对凋落物分解的影响主要与凋落物种类以及分解时间的长短有关。(4)采用Olso负指数模型模拟凋落物质量损失变化过程,增温条件下,除冷蒿外,其它各种凋落物的k值（表征分解速率）均低于CK;增水条件下,克氏针茅和糙隐子草的k值低于CK,而冷蒿和群落凋落物的k值高于CK;增温+增水条件下,不同种类凋落物k值的变化与W处理一致,但整体上WP处理下凋落物的k值高于W处理。根据研究结果可以推断出,未来气候变化下内蒙古克氏针茅草原凋落物的分解将趋于减缓。     

黑河中游植被生长季土壤呼吸和净生态系统碳交换量的季节变化

基于涡度相关法和静态箱―气相色谱法的净生态系统碳交换量(net ecosystem exchange,NEE)与土壤呼吸(soil respiration,Rs)速率观测数据,探讨了黑河中游不同土地利用方式下净生态系统碳交换量和土壤呼吸的季节变化,以及土壤呼吸对净生态系统碳交换量的贡献率。结果表明,净生态系统碳交换量和土壤呼吸速率在时间尺度上呈现多峰变化趋势,7月底至8月初达到峰值;在空间尺度上受植被覆盖度的影响,植被稀疏的荒漠、戈壁和沙漠呈现较为一致的变化趋势,土壤呼吸对净生态系统碳交换量的贡献率达20%~68%;而植被密集的玉米地、果园和湿地则呈现较高的季节变异性,土壤呼吸对净生态系统碳交换量的贡献率为10%~21%。土壤呼吸的微小变动可能引起净生态系统碳交换量明显变化。     

三江源区高寒草地牧草生长季气候变化特征及其对牧草生育期长度的影响

利用1999-2010年青海省三江源区西北针茅牧草生育期观测资料和同期气象资料,分析了牧草生长季气候变化特征及其对牧草生育期长度的影响。结果表明：（1）三江源区兴海高寒草地牧草生长季（4-9月）平均气温以0.36℃/10 a的速度升高,降水量以148.6 mm/10 a的速度极显著增多,日照时数以7.7 h/10 a的速度微弱增加,总的气候趋势呈现出＂暖湿＂特征,对高寒草地牧草的生长发育极为有利。（2）西北针茅牧草的各生育期长度,0℃-返青期日数、返青-抽穗期日数、开花-成熟期日数、成熟-黄枯期日数均表现逐年缩短的变化趋势,其中成熟-黄枯期日数显著缩短。抽穗-开花期日数则呈逐年延长的趋势。（3）对西北针茅牧草0℃-返青期日数,2月降水量、1月平均气温、累计日照时数的影响最大;对返青-抽穗期日数,累计降水量影响较大;对抽穗-开花期日数7月上旬降水量和累计日照时数影响大;对开花-成熟期日数影响较大的有7月中旬、下旬和8月上旬的平均气温以及累计温度;对成熟-黄枯期日数影响最大的气候因子是8月、9月中旬的平均气温、≥5℃日平均气温终日日数和累计降水量和累计日照时数。     

上海农田生态系统碳源汇时空格局及其影响因素分析

以1990—2009年上海市农作物产量、农田面积、农业投入等相关统计数据为依据,对上海农田生态系统主要碳源汇进行了测算,分析了上海农田生态系统碳源汇的时空变化特征,并探讨了农田生态系统碳源汇的影响因素。结果表明,1999—2009年上海农田生态系统碳吸收总量总体处于逐步下降趋势,且经济作物和果蔬作物碳吸收比例分别下降和上升明显;碳排放总量则呈逐步下降并趋于稳定的趋势,农用化学品投入是其主要排放源;单位面积碳吸收和排放量则一直处于波动状态。2009年上海各区县农田生态系统碳吸收量、碳排放量和单位耕地面积碳吸收量均为远郊大于近郊,而单位耕地面积碳排放量则为近郊大于远郊。碳源汇影响因素相关性分析表明,碳吸收与粮食作物和经济作物产量显著正相关,而与果蔬作物产量显著负相关;碳排放与农用化学品投入和燃料动力使用以及耕作灌溉管理均显著正相关。     

氮输入对陆地生态系统碳库的影响研究进展

碳氮循环是生物地球化学的重要过程。陆地生态系统碳循环在全球碳收支中占有重要的地位,人类活动导致生态系统中氮含量增加,影响土壤和植物体中碳的积累与重新分配,对陆地生态系统不同的碳过程产生不同的影响。本文综述了近年来氮输入的研究现状,并对未来的研究方向做了展望,提出今后重点研究的方向。     

基于低碳经济的山东省德州市农田生态系统碳汇估算

依据2001-2010年农作物产量、耕地面积及农业投入等数据,对山东省德州市农田生态系统的碳汇进行了估算,并分析了其变化情况.结果表明,德州市2001-2010年农田生态系统的碳吸收总量呈增加的趋势,且2004年以来增加的趋势较明显;小麦、玉米作为主要的粮食作物,碳吸收量明显高于其他农作物,棉花作为主要经济作物,吸收量不高;2001-2010年,由于德州市发展生态、高效、优质农作物,碳排放呈现先增后减的变化;不同县市由于农业发展方向和发展特色的差异,具有不同的碳排放;在这3种途径的碳排放过程中,化肥施用过程中碳排放所占的比例较大,且呈减少的趋势;2001-2010年德州市碳吸收量为6.35×107t,碳排放总量为4.53×106 t,碳吸收量远远大于碳排放量,说明德州市农田生态系统具有较强的碳汇功能.