高寒湖滨湿地生长季生态系统碳交换对增温的响应

全球平均气温的不断上升对陆地生态系统的碳收支产生了深远的影响。本研究基于LI-6400便携式光合仪和密闭箱式法,并通过设置开顶箱(OTCS)增温装置来模拟增温状态,研究了2017青海湖流域的小泊湖高寒湖滨湿地7～9月净生态系统碳交换(NEE)、生态系统呼吸(ER)、总生态系统生产力(GEP)对增温的响应。研究结果表明:1) NEE、ER、GEP均表现为明显的日变化和月变化特征,且在整个研究阶段生态系统表现为碳汇; 2)增温对NEE、GEP抑制作用明显,对ER的影响较小,增温处理下的生态系统碳交换与对照相比较弱,从而降低了整个湿地生态系统的碳汇能力。     

高寒嵩草草甸不同退化梯度下生态系统光合和呼吸响应特征

青藏高原高寒草甸生态地位突出但退化严重,其植被光合和系统呼吸特征如何响应仍不清楚。于植被生长的旺盛期(7月中旬~8月中旬)在青藏高原祁连山南麓分别选取原生草地、中度退化和重度退化3类高寒草甸,使用自制同化箱和LI-6400便携式光合仪测定生态系统CO2净交换(NEE)、生态系统暗呼吸(RES)和生态系统初级光合(GEP),研究退化程度对高寒嵩草草甸生态系统CO2通量的影响特征。结果表明不同退化程度的NEE、RES和GEP的单峰日变化格局没有明显差异,日极值出现时间相近。日均NEE和日均RES随着退化加剧逐渐升高,重度退化较原生草地分别显著(P0.05)升高了41.8%和12.2%。日均GEP略有下降。退化降低了RES的温度敏感度(Q10),提高了群落表观光量子产额(a),但对系统潜在CO2最大同化速率(Pmax)无明显影响。在植被生长旺盛期,高寒草甸生态系统碳收支对退化的响应主要表现在系统的呼吸强度而非群落光合速率。     

模拟降水和不同载畜率对荒漠草原生态系统碳交换的影响

[目的] 探究不同降水梯度和不同载畜率对生态系统碳交换的影响。[方法] 试验依托内蒙古乌兰察布市四子王旗短花针茅荒漠草原不同载畜率（对照、低载畜率、中载畜率、高载畜率）平台,增设模拟降水试验（减水50%、自然降水、增水50%、增水100%）。在2017年植物生长季,采用Li-6400便携式光合仪和密闭式箱法测定生态系统净碳交换（net ecosystem carbon exchange,NEE）、生态系统呼吸（ecosystem respiration,ER）和生态系统总初级生产力（gross ecosystem productivity,GEP）对不同降水梯度和不同载畜率的响应。[结果] ①降水单因素处理对NEE、ER、GEP均产生极显著（P<0.001）影响。②高载畜率处理的ER显著（P<0.05）低于对照处理。③降水与载畜率的交互作用只对GEP产生显著（P<0.05）影响。相同载畜率处理下,降水量的增加对NEE、ER、GEP均有促进作用;相同降水处理下,对照区的ER、GEP显著（P<0.05）高于高载畜率区。ER、GEP在低载畜率条件下与土壤体积含水量的线性回归模型斜率的绝对值最大。[结论] 随着土壤含水量的增加,NEE、ER、GEP呈显著增加的趋势;随着载畜率的增加,ER显著降低,降水与载畜率的交互作用只对GEP产生显著影响,尽管水分的增加促进生态系统碳交换,但中、高载畜率条件下荒漠草原生态系统碳交换对土壤水分变化的敏感性减少。     

放牧对晋北农牧交错带赖草草地生态 系统碳交换的影响

生态系统净碳交换(NEE)是评估碳循环及收支的重要指标,由生态系统总初级生产力(GEP)及生态系统呼吸(ER)共同决定。以晋北农牧交错带赖草草地为研究对象,利用LI-840a静态箱法,通过观测为期2年(2015-2016)围封和放牧管理下NEE、ER和GEP的日动态和季动态,分析其与气温、土壤温度(0~10 cm)、土壤含水量(0~10 cm),以及地上和地下生物量的相关性,旨在说明放牧对农牧交错带赖草草地生态系统碳交换的影响。结果表明:放牧显著降低了赖草草地地上、地下生物量;NEE、ER和GEP的日变化及季节变化特征明显,均呈现单峰型变化,在5、6、9月较低,在7-8月较高;生态系统碳交换的日变化主要受气温影响,而季节变化主要受表层土壤温度影响;同时NEE、ER和GEP与地上、地下生物量也存在极显著相关性;相比围封,放牧明显降低了该草地生物量和生态系统碳交换速率,但未改变日、季变化趋势。说明放牧通过破坏草地植被光合组织,降低了草地生态系统碳交换能力,减弱了草地生态系统碳汇功能。     

放牧强度对不同草地类型生态系统气体交换影响的研究

为揭示不同放牧强度下不同草原类型气体交换的变化规律,在8月中旬采用Li-6400 便携式光合仪和密闭式箱法,分别对内蒙古草甸草原、典型草原和荒漠草原不同放牧强度下气体交换进行分析研究。结果表明:不同草原类型之间的生态系统净CO₂交换(NEE)、生态系统总呼吸(ER)和生态系统总初级生产力(GEP)均存在显著差异(P<0.05)。草甸草原的NEE和GEP随放牧强度增加呈现降低趋势,ER则呈现上升趋势;典型草原的NEE和GEP随放牧强度增加呈现上升趋势,ER则呈现下降趋势;荒漠草原的NEE和GEP除对照区外,随放牧强度增加呈现上升趋势,而ER呈降低趋势。放牧通过对草原生态系统植物、土壤等产生影响,从而影响生态系统气体交换。     

农牧交错带半干旱草地生态系统CO2交换对短期不同水平氮添加的响应

本研究以位于山西省右玉县农牧交错带的半干旱草地生态系统为研究对象,探究短期内不同水平的氮添加对半干旱草地生态系统CO_2交换的影响。试验设置8个梯度0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m^-2(分别表示为N_0、N_1、N_2、N_4、N_8、N₁₆、N₂₄和N₃₂)。采用静态箱法对草地净生态系统CO_2交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)进行测定,同时监测10 cm表层土壤温度和含水量。试验结果表明:短期氮添加(N₃₂除外)显著增加农牧交错带半干旱草地生态系统净碳交换,NEE、ER和生态系统总初级生产力(GEP)在整个生长季均随氮素添加水平的上升呈单峰型变化趋势,在N₁₆和N₂₄处理下的生态系统CO_2交换达到最高,而N₃₂显著降低了NEE;不同氮添加水平下,ER和GEP相对NEE更为敏感;表层(0～10 cm)土壤温度与含水量影响生态系统CO_2交换,表现为:土壤温度(10 cm)与ER呈显著正相关(R^2>0.1,P<0.05),表层(0～10 cm)土壤含水量与NEE和GEP分别呈显著正相关和显著负相关(R^2>0.1,P<0.05)。因此,短期不同水平氮添加增加了农牧交错带半干旱草地生态系统净碳吸收,对该地区草地生态系统碳的源/汇功能具有一定的参考意义。     

农牧交错带半干旱草地生态系统CO_2交换对短期不同水平氮添加的响应

本研究以位于山西省右玉县农牧交错带的半干旱草地生态系统为研究对象,探究短期内不同水平的氮添加对半干旱草地生态系统CO_2交换的影响。试验设置8个梯度0、1、2、4、8、16、24和32 g N·m~(-2)(分别表示为N_0、N_1、N_2、N_4、N_8、N_(16)、N_(24)和N_(32))。采用静态箱法对草地净生态系统CO_2交换量(NEE)、生态系统呼吸(ER)进行测定,同时监测10 cm表层土壤温度和含水量。试验结果表明:短期氮添加(N_(32)除外)显著增加农牧交错带半干旱草地生态系统净碳交换,NEE、ER和生态系统总初级生产力(GEP)在整个生长季均随氮素添加水平的上升呈单峰型变化趋势,在N_(16)和N_(24)处理下的生态系统CO_2交换达到最高,而N_(32)显著降低了NEE;不同氮添加水平下,ER和GEP相对NEE更为敏感;表层(0～10 cm)土壤温度与含水量影响生态系统CO_2交换,表现为:土壤温度(10 cm)与ER呈显著正相关(R~20.1,P0.05),表层(0～10 cm)土壤含水量与NEE和GEP分别呈显著正相关和显著负相关(R~20.1,P0.05)。因此,短期不同水平氮添加增加了农牧交错带半干旱草地生态系统净碳吸收,对该地区草地生态系统碳的源/汇功能具有一定的参考意义。     

放牧强度对青海海北高寒矮嵩草草甸碳交换的影响

以禁牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4种不同放牧强度的高寒矮嵩草草甸为研究对象,分别于2014年和2015年植物生长季5～9月,使用LI-6400便携式光合仪和同化箱测定生态系统净CO_2交换(NEE)和生态系统呼吸(ER),并利用土壤温湿度自动记录仪测定土壤10cm处的温度和体积含水率,以研究放牧强度对青海海北高寒矮嵩草草甸碳交换的影响。结果表明:生长季5～9月,试验地10cm土壤温度的变化范围在7.21～13.23℃,随放牧强度增大而增大;体积含水率在19.68%～32.33%间波动,随放牧强度增大而减小。高寒草甸NEE在生长季表现出明显的"V"型变化,5月NEE最大,为1.43μmolCO_2/m^2·s,此时草地仍处于碳排放状态,7月最小(碳吸收速率最大),为-14.32μmolCO_2/m^2·s,吸收强度表现出随放牧强度增大而增大的趋势;ER呈倒"V"型变化规律,7月最大,为12.15μmolCO_2/m^2·s,放牧强度仅对7月的ER产生影响,其余月份4个样地差异均不显著。相关分析表明,NEE与土壤温度和绿体生物量极显著负相关,相关系数分别为-0.910和-0.559,与土壤湿度显著正相关,相关系数为0.559;ER与土壤温度和绿体生物量显著正相关,相关系数分别为0.824和0.453,与土壤有机碳含量极显著负相关,相关系数为-0.605,与土壤湿度、枯体生物量和全氮含量相关不显著。     

城市绿地生态系统碳交换动态及其与环境控制因子的关系

随着城市的不断发展,城市绿地面积逐年增加,绿地生态系统潜在的碳汇和碳源功能显得非常重要。2014年1月至2016年1月,基于涡度技术对福州市绿地生态系统进行了碳通量连续两年的定位观测,并探讨了城市绿地生态系统碳交换年际动态特征及其环境调控因子。结果表明,城市绿地生态系统年总生态系统生产力(GEP)、生态系统净生产力(NEP)和生态系统呼吸(R_e)呈现出一致的变化规律,其中生态系统碳交换特征表现为生长季(4月-11月)以吸收CO_2为主,非生长季以释放CO_2为主。城市绿地R_e均与GPP、GEP呈正比关系,并且拟合线性斜率1,受生长季的降水量影响较大。采用指数方程对碳交换和土壤温度(T_a)进行模拟,生态系统日平均净碳交换量(NEE_(day))随T_a的增加呈指数增长模型,T_a可解释80%以上的变异;GEP随着T_a的增加逐渐增加,当T_a达到最高时,并未对GEP产生抑制作用;当气温低于5℃时,城市绿地生态系统以呼吸作用为主导,当气温高于5℃,城市绿地生态系统净吸收大气CO_2为主导。光合有效辐射(PAR)与NEE呈直角双曲线关系,当光补偿点PAR小于350μmol·(m~2·d)~(-1)时,NEE为正值,此时生态系统呼吸大于光合生产;当PAR大于500μmol·(m~2·d)~(-1)时,生态系统呼吸与光合生产持平,其碳吸收量基本达到饱和。生态系统最大光合速率、白天平均生态系统呼吸强度、表观量子效率(α)与温度和PAR的季节变化趋势相一致,均在7月最大和5月最小。相关性分析可知,不同月份NEE残差均与降水量呈负相关关系,与饱和水汽压差(VPD)呈正相关关系。上述研究结果为估算、模拟和预测城市绿地生态系统碳交换提供了基础数据支持和理论基础。     

青藏高原高寒草甸生态系统CO2交换量的"转折气温"

为了理解青藏高原高寒草地生态系统的碳动态变化和环境因子对其的调控关系,分析2年(2002和2003年)的涡度相关数据.结果表明,高寒草地生态系统是"碳汇",2年分别从大气吸收了286.74和284.94 g CO2.相关分析表明,高寒草甸生态系统CO2交换量与日平均气温有十分明显的相关性,而与光量子通量密度和土壤含水量没有明显的相关性."转折气温",是生态系统光合通化增长速率开始大于生态系统的呼吸增长速率时的气温.通过线性指数模型,发现高寒草甸生态系统的"转折气温"是2.47 ℃.在降雨和光量子通量密度基本不变,生态系统比较稳定的条件下,如果增温效应发生在气温大于2.47 ℃,高寒草甸生态系统的"碳汇"功能将得以加强,反之,发生在气温小于2.47℃,"碳汇"功能将被削弱乃至转变为"碳源".     

高寒湿地旱化过程及其对CO2交换的影响

为研究青藏高原高寒湿地旱化对碳通量的影响,探讨高寒湿地旱化碳通量变化规律,本研究于7-8月生长高峰期以高寒湿地、沼泽化草甸和高寒草甸为研究对象,利用TARGAS-1静态箱法,比较高寒湿地不同退化阶段碳交换的动态差异。结果表明：与高寒湿地相比,沼泽化草甸与高寒草甸植被群落光合速率、生态系统呼吸速率、净生态系统碳交换显著提高（P<0.05）;不同退化阶段土壤温湿度及植被群落生物量存在显著差异（P<0.05）,土壤电导率差异不显著;相比于土壤湿度和土壤电导率,土壤温度对CO₂交换的影响更大,其与净生态系统碳交换呈显著负相关（P<0.05）,高寒草甸的碳交换对土壤温度的敏感性要大于高寒湿地和沼泽化草甸的碳交换对土壤温度的敏感性;在植物生长高峰期,高寒湿地旱化过程土壤温度显著上升,土壤湿度和植物群落生物量显著下降,导致其碳汇功能呈下降趋势。     

模拟降水对荒漠草原生态系统碳交换的影响

全球降水格局的改变势必会影响陆地生态系统的各项功能,而草地碳汇功能对水分的变化极为敏感.为探究不同降水梯度对生态系统碳交换产生的影响,于内蒙古四子王旗荒漠草原设置模拟降水试验(减水50％、自然降水、增水50％和增水100％),在2017年5月至9月,每隔15?d采用Li-6400便携式光合仪和密闭式箱法测定生态系统净碳...     

科尔沁草甸生态系统净碳交换特征及其驱动因子

以2013年10月-2014年9月连续观测的CO₂通量数据为基础,分析了科尔沁草甸生态系统净碳交换量(NEE)的时间变化特征及其驱动因素。结果表明,NEE日变化季节差异明显,生长季变化幅度大,净CO₂日吸收速率7月>8月>9月>6月>5月;生长季内,NEE主要受控于叶面积指数和光合有效辐射。NEE与光合有效辐射(PAR)之间的关系可用直角双曲线方程来描述,拟合得到的表观初始光能利用率α为0.0015 μmol CO₂/μmol PAR,最大光合速率P_max为0.65 μmol CO₂/(m²·s)。叶面积指数(LAI)对NEE的影响可由分段函数表示,当LAI>3.08时,表现为渐进饱和型,且LAI越大NEE对PAR的响应越明显;当高饱和水汽压差(VPD)在1.5~2.0 kPa时,光合作用开始降低,NEE明显受到VPD值的抑制;短暂强降雨(累计降雨量>40 mm/d)对昼间NEE有一定的抑制,而持续低强度降雨(降雨时长>15 h)对夜间NEE存在激发作用;夜间NEE随土壤温度呈指数增长,温度敏感系数(Q₁₀)为2.63。     

不同时期干旱对青藏高原高寒草甸生态系统碳交换的影响

极端干旱事件能够显著地改变土壤水热条件和群落特征,进而影响生态系统碳交换.以青藏高原高寒草甸为研究对象,通过设置截雨棚,模拟发生在生长季前期(返青期,5-6月)和中期(快速生长期,7-8月)的极端干旱事件,研究不同时期干旱对群落特征和生态系统碳交换的影响.结果发现:不同时期干旱事件对高寒草甸生态系统的影响均表现在生长季...