小麦水热、CO_2通量特征和能量平衡分析

[目的]对河北栾城小麦水热、CO2通量特征和能量平衡进行分析。[方法]基于栾城站利用涡度相关技术观测的2008年小麦水热、CO2通量数据及常规气象、生物量等数据,分析小麦水热、CO2通量特征和能量平衡闭合状况。[结果]①潜热、感热、CO2通量表现出明显的日、季变化特征,潜热、感热通量日变化呈倒"U"型,CO2通量"U"型,且通量日峰值存在较大差异;②潜热、感热、CO2通量的强度变化与环境因子有较大关系:三者对光强、净辐射的反应较为敏感,相关系数分别达0.92、0.66、0.65及0.90、0.69、0.74,且晴天更好,对气温也较为敏感,潜热通量,特别是在降水后对土壤含水量反应较敏感;③小麦农田能量平衡闭合度为0.91,存在明显的不闭合现象,而且在不同月份、一天不同时段,闭合程度也不同,能量平衡不闭合的主要原因是测量误差和忽略热储量等。[结论]该研究得到了小麦农田生态系统水热通量及CO2通量特征、传输机制及其影响因子,可为揭示作物冠层蒸散、光合与水分利用效率关系、能量分配等的机制提供科学依据。     

沼泽湿地生态系统CO2、CH4和N2O排放通量的相互关系研究

利用静态暗箱/气相色谱法连续两个生长季(2003 -2004年)对三江平原小叶章草甸和毛果苔草沼泽CO2、CH4和N2O的排放通量进行野外原位观测.结果表明:两种类型湿地的生长季均为温室气体的排放源,三种温室气体排放通量之间的关系是,CO2和CH4、CO2和N2O、CH4和N2O排放通量之间均为正相关,但显著性水平视不同湿地类型以及不同年份而异.表明它们之间的相互关系受湿地类型以及环境因素的影响,本研究结果迸一步证明了植物在沼泽湿地温室气体排放中的关键性作用.     

能量平衡融雪模型在天山西向阳坡的应用(英文)

[目的]验证能量平衡融雪模型在天山西向阳坡融雪速率预测中的适用性。[方法]实验在天山积雪雪崩研究站进行。在天山西向阳坡设置了3个融雪水收集样点,测定每小时的融雪径流量。应用能量平衡融雪模型计算感热和潜热量,并对融雪速率进行预测。最后对预测结果的精确度进行了详细探讨。[结果]结果表明,感热通量和潜热通量分别占能量输入的13.4%和能量输出的15.1%。较低的Dv值和较高的R2值(分别为0.86、0.92和0.91)表明模型预测的融雪水当量与实测值一致。[结论]本研究证明能量平衡融雪模型是一个有效的融雪预测工具。     

CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放研究

为了研究CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放通量变化,选择三江平原典型草甸化小叶章（Calamagrostis angustifolia）湿地系统为对象,利用开顶箱进行CO2浓度升高模拟试验。试验结果表明,CO2浓度升高促进了湿地生态系统CO2排放量,不施氮、常氮和高氮处理分别增加23．78％、23．14％和34．18％．CO2浓度升高增加了小叶章地上、地下生物量的积累,且当氮素供应充足时增加显著。土壤微生物量碳和水溶性有机碳在CO2浓度升高条件下有增加的趋势。回归分析表明小叶章生物量、土壤活性有机碳与湿地生态系统CO2排放量显著相关。CO2浓度升高和施氮通过影响植物生物量和土壤微生物活性进而影响湿地生态系统CO2排放量,这对于重新估算未来环境变化条件下湿地生态系统碳平衡具有重要意义。     

测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响（英文）

[目的]探讨测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响,确定排放通量的最佳测定时间,以期为黑土区农田温室气体减排提供科学依据。[方法]以黑土区长期肥料定位试验为平台,采用静态箱式法研究了小麦3个关键生育期(抽穗期、灌浆期和成熟期)CO2和N2O排放的日变化动态,揭示不同测定时段黑土区CO2和N2O排放通量的差异。[结果]土壤CO2和N2O排放通量日变化较大,变化范围分别为CO2206~552mg(/m·2h)和N2O51~295μg(/m2·h)。在不同生育期CO2呈单峰曲线变化,峰值出现在中午12:00,峰谷出现在凌晨3:00;N2O排放通量在抽穗期白天较小,而夜间排放量大。如果不考虑小麦生育期对CO2和N2O排放通量的影响,测定CO2排放代表性时间段在6:00~8:00或16:00~21:00;测定N2O时间段在8:00~10:00或16:00~21:00;若同时测定CO2和N2O排放通量,最佳测定时间在16:00~18:00。若在通常的观测时间9:00~12:00进行观测,CO2和N2O的较正系数分别为0.81和0.90。[结论]该研究结果为黑土区农田温室气体减排提供了科学依据。     

淡水养殖池塘CO2通量多时间尺度变化特征及其影响要素

为探讨淡水养殖CO₂通量的多时间尺度变化特征及其影响因子,本研究以我国长江三角洲区域典型淡水养殖池塘为研究对象,基于涡度相关法(Eddy covariance,EC)测定的2016—2021年高频连续CO₂通量数据,对CO₂通量的多时间尺度变化特征及其环境、人为影响要素进行分析。结果表明：养殖池塘CO₂通量(以C计)存在明显的日变化、季节变化和年际变化特征,其年尺度交换量的变化范围为-671～1 005 kg·hm^-2·a^-1,年均值为(-74±688)kg·hm^-2·a^-1,表现为CO₂的弱汇。CO₂通量在不同时间尺度的主控因子存在明显差异,其中在0.5 h尺度上,太阳辐射和气温分别是白天和夜晚CO₂通量的主要影响因子;日尺度和月尺度的CO₂通量则分别受太阳辐射和归一化植被指数(NDVI)调控,且CO₂...     

旱塬地区不同耕作模式小麦田土壤CO2释放通量的变异特征

【目的】揭示不同耕作管理条件下,旱塬地区农田土壤CO2的释放规律。【方法】在陕西关中头道塬设置小麦田与休闲田、旋耕与深耕等双因子4处理裂区试验,用碱吸收法监测小麦生育期间土壤剖面0～40cm土层土壤CO2的释放通量。【结果】(1)小麦生育期间不同处理农田土壤CO2释放通量的变化过程呈现出双峰和双谷特征,分别在小麦播种后秋季苗期及竖年4月初拔节-孕穗期呈现峰值,在越冬期和小麦成熟期出现低谷。小麦田和休闲田土壤CO2释放通量差异明显,其变化规律基本相似。(2)在小麦全生育期,主要根区土壤剖面中CO2释放通量呈现出明显上层低下层高的空间分布梯度。不同耕作模式对土壤剖面中CO2释放通量的时空变异特征有明显影响。(3)在小麦全生育期,不同处理农田土壤CO2累计释放总量差异明显,表现为旋耕处理高于深耕处理,小麦田高于休闲田。【结论】不同土壤耕作管理措施是调控农田土壤碳素循环及土壤空气质量的有效措施。     

氮添加对华北落叶松树枝CO2通量的影响

【目的】枝CO₂通量是林分碳释放的重要组成部分之一,研究模拟氮沉降下的华北落叶松枝CO₂通量变化,可以为氮沉降背景下的华北落叶松林分固碳增汇管理提供一定的理论依据。【方法】在2021年6-10月,以华北落叶松25年生中龄人工林和32年生近熟人工林为研究对象,设置对照(CK,0 kg/(hm²·a))、低氮(N1,75 kg/(hm²·a))、中氮(N2,150 kg/(hm²·a))、高氮(N3,225 kg/(hm²·a)) 4个强度的氮添加处理,并使用LI-8100A对枝CO₂通量进行原位监测,同时采集枝条样品以测定其氮含量。【结果】(1)华北落叶松枝CO₂通量与空气温度基本呈现出“单峰型”月变化,峰值出现在6-8月,空气温度可以分别解释2个林龄枝CO₂通量37%～82%、40%～70%的变化。(2)25年和32年生华北落叶松6-10月平均枝CO₂通量随氮添加处理强...     

林下植被和凋落物对我国寒温带天然林土壤CO2通量的短期影响

  目的  为研究林下植被和凋落物对我国寒温带天然林土壤CO₂通量的影响,对不同处理下CO₂通量排放特征进行分析探究,为大兴安岭地区森林生态系统的经营管理和土壤温室气体研究提供参考。  方法  在2019年5—9月采用静态箱?气相色谱法对大兴安岭北部4种主要林型（白桦林、山杨林、樟子松林和兴安落叶松林）土壤CO₂通量排放特征进行原位监测研究。  结果  4种林型不同处理后的土壤CO₂通量都呈现相似的单峰曲线变化趋势,峰值出现在7月或8月。去除凋落物会提高阔叶林土壤呼吸,降低针叶林土壤呼吸,但变化幅度较小,没有达到显著水平（P > 0.05）。与自然状态相比,去除林下植被后,白桦林、山杨林和兴安落叶松林的CO₂通量均值分别升高了27.57%、15.84%和24.13%,达到显著水平（P < 0.05）,但樟子松林则下降了0.68%（P > 0.05）。去除林下植被和凋落物状态下,白桦林、山杨林和兴安落叶松林土壤CO₂通量均值升高了20.05% ~ 25.34%,但樟子松林则下降了12.36%,且去除林下植被和凋落物的阔叶林的平均通量显著大于针叶林（P < 0.05）。  结论  凋落物和林下植被的存在与否会对土壤CO₂通量产生不同影响,且影响程度因林型而异,科学合理的林下管理对调控森林生态系统CO₂排放和生态环境保护都有着重大的作用。      

黄河源高寒草甸退化过程中CO2通量的变化

为研究草地退化对高寒草甸碳排放的影响,选取青海省黄南州河南县的未退化(No degraded,ND)、中度退化(Moderate degraded,MD)和重度退化(Serious degraded, SD)高寒草甸,利用LI-8100A红外气体分析仪测定CO₂通量。结果表明：草地退化能够显著降低高寒草甸CO₂通量。未退化高寒草甸CO₂通量为12.44μmol/(m²·s),显著高于重度退化高寒草甸4.64μmol/(m²·s),中度与重度退化草甸差异不显著。全氮含量在重度退化区最高,全磷含量表现出相反趋势;速效养分随着退化的加剧逐渐减少。随机森林模型分析发现,植被特征中杂类草盖度和地上生物量是降低CO₂通量的关键因子,各土层中土壤pH,0～2、2～5 cm土壤细砂粒比例和5～10 cm土壤全磷含量为关键因子,均与CO₂通量呈显著正相关。说明高寒草甸的退化引起植被类型和土壤特征发生变化,进而导致CO₂通量发生变化...     

温度、氮输入对洪河湿地CO_2通量的影响

采用静态箱-气相色谱仪法,对洪河湿地CO2呼吸通量进行观测,模拟不同水平氮输入湿地,设计0、20、40、60 g.m-2四种氮水平及秸秆还田处理,探讨不同氮水平对洪河湿地CO2释放的影响。结果表明,7月生态系统呼吸通量高于其他月份,呈现出季节变化的单峰模式。湿地CO2通量与温度具有相关性,其中与5 cm深土壤温度相关性最强,呈指数相关关系。不同氮水平系统呼吸通量与5 cm地温二次相关。氮输入促进了湿地CO2排放,且中氮量输入(N2PK)释放量最多,秸秆还田技术能抑制中氮输入量产生的高呼吸通量。     

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。     

北京奥林匹克森林公园绿地碳交换动态及其环境控制因子

随着城市化进程的推进,城市公园绿地的面积也在不断地增加。在碳循环与气候变化研究中,以人工植被为主要存在形态的城市绿地生态系统,其潜在的碳汇功能亦不容忽视。基于涡度相关技术,于2011年12月1日至2012年11月30日对北京奥林匹克森林公园城市绿地生态系统进行了碳通量观测,以探讨城市绿地生态系统碳交换及其与环境因子的关系及其源/汇属性和强度。研究发现：奥林匹克森林公园绿地年总生态系统生产力（Gross ecosystem production, GEP）、生态系统呼吸（Ecosystem respiration, Re）、生态系统净生产力（Net ecosystem production, NEP）具有明显的季节变化,生长季（4月—11月）以吸收二氧化碳（CO2）为主,非生长季以释放CO2为主。Re随空气温度（Air temperature, Ta）呈指数增加,温度敏感性系数（Q10）为2.5;GEP也随Ta的升高而增加;GEP与Re对Ta的响应差异决定着NEP与Ta的关系：当Ta < 10.0 ℃时,NEP随Ta升高而下降;当Ta > 10.0 ℃时, NEP随Ta升高而增加。在生长季各月,日总GEP随日光合有效辐射（Photosynthetically active radiation, PAR）的升高而增加,生态系统光合作用表观光量子效率（α）和平均最大光合速率（Amax）也表现出明显的季节变化,最大值出现在7月,分别为0.083 μmol CO2/μmol PAR 和29.46 μmol/m2?s,最小值出现在11月,分别为0.017 μmol CO2/μmol PAR和4.16 μmol/m2?s。奥林匹克森林公园绿地全年GEP 、Re、NEP的年总量分别为1192、1028、164 g C/m2。该研究结果可用于估算、模拟预测相似城市生态系统在气候变化背景下生态系统净碳交换,可作为城市绿地生态系统管理与应对气候变化的重要理论基础。     

秸秆生物反应堆对温室气温和二氧化碳浓度的影响

[目的]研究秸秆生物反应堆技术的应用对茄子温室内气温和二氧化碳浓度的影响。[方法]以茄子温室为研究对象,通过栽培试验和室内测定分析方法相结合,对玉米秸秆反应堆技术应用过程中的温室内外二氧化碳浓度进行跟踪观测。[结果]秸秆生物反应堆对棚内气温有明显的提高,平均提高1.5～2.3℃,最高可以提高温室温度4℃。应用秸秆生物反应堆可以明显提高棚内二氧化碳浓度。[结论]秸秆生物反应堆技术能够明显改善温室的生态环境,解决日光温室CO2不足的矛盾,为温室蔬菜增产提供基础保证。     

不同通气方式对马铃薯根际通气状况和生长的影响

采用槽栽方法,以根际全基质栽培为对照(CK),研究了根际自然扩散通气处理(T1)、根际管通气处理(T2)和根际两端通气处理(T3)对大田马铃薯植株生长的影响,并在全生育期测定了植株根际CO2与O2浓度变化。结果表明,在整个生育期,块茎膨大期马铃薯植株根际CO2浓度最高,变化幅度最大;在不同处理之间,根际CO2浓度CK>T1处理>T2处理>T3处理。同时,根际O2浓度与CO2浓度变化趋势相反,且变化幅度很小。T2处理和T3处理马铃薯植株各个生育指标比较接近,均大于对照和T1处理,其中T2处理马铃薯植株的株高、茎粗、生物量和块茎产量均与对照达到显著差异水平。说明根际CO2浓度过度富积可能是影响马铃薯生长的重要因素,增加根际通气性,降低根际CO2浓度,对大田马铃薯植株生长和产量提高有促进作用。     

超声波协同超临界CO2萃取桔皮色素的研究

为进一步开发利用桔皮色素,采用超声波协同超临界CO2萃取桔皮色素,并采用正交试验对萃取工艺进行优化。结果表明,当超声功率为250W、萃取压力9MPa、温度50℃、时间30min、CO2流量15L/h时,能获得良好的效果,桔皮色素得率为80.66%。