淮北平原四种土地利用类型非生长季土壤呼吸速率

为了探讨杨树人工林撂荒地、农耕地、农林复合模式的林地和农林复合小麦地的4种土地利用方式对温室气体CO2增长及其通量的影响,利用Licor-8100土壤碳通量测定系统对以上4种不同土地利用的土壤呼吸速率变化进行了研究。结果表明：4种土地利用类型的土壤呼吸速率在非生长季冬季的月内变化和日变化不明显,都保持在低的CO2释放水平;不同土地利用类型土壤呼吸速率表现出明显的空间异质性;农林复合小麦地土壤呼吸速率在非生长季与其影响因素的关系在2009年12月份的关系不明显,2010年1月份和2月份随着气温的升高,土壤呼吸速率与温度的相关性逐渐增大,与其他因子的相关性也变大,但增加的幅度较小;4种土地利用类型中,农林复合冬小麦地的CO2平均通量为最小,CO2的释放量比例最小,为22.55%,比农田小麦地、撂荒地和农林复合隔离带林地分别减少3.02%、0.85%和6.00%的CO2释放。农林复合模式的CO2释放量比农田小麦地多释放2.85%,与人工林撂荒地的土壤呼吸速率相同。     

降水对青藏高原高寒灌丛冷季CO2通量的影响

利用涡度相关系统CO2通量观测数据,分析了青藏高原高寒灌丛生态系统冷季CO2通量对降水事件的响应（以2003～2005年10月和11月份为例）。结果表明：在降水事件过后的较短时间尺度内,青藏高原高寒灌丛生态系统CO2通量会显著增加,而且增加量明显大于降水前平衡态下的正常波动值;一般经过较长的无降水时间段后的降水会显著促进土壤呼吸,从而使高寒灌丛生态系统CO2通量明显增加。     

红壤丘陵区农林复合生态系统研究与展望

本文针对红壤丘陵区农林复合生态系统存在的问题,分析了红壤农林复合生态系统现状、结构功能与结构演替规律;提出了红壤农林复合生态系统的五级分类系统;初步建立了红壤地区农林复合生态系统评价指标体系框架,并对典型县域复合生态系统进行了评价;在此基础上,提出了红壤丘陵区农林复合生态系统的优化调控措施以及资源持续利用对策,并对该区农林复合生态系统的后继研究进行了展望。     

沙棘在伊金霍洛旗矿区农林复合生态系统中的应用

沙棘(Hippophae rhamnoides L.)具有极强的生态防护功能,是我国造林绿化、国土整治和建立完备的农林生态系统的主要先锋树种,还有较高的经济效益,因此被广泛用于伊金霍洛旗矿区农林复合生态系统当中,形成了与当地自然环境相适应的复合生态系统.随着高科技的发展,沙棘的种类不断增多,其在伊金霍洛旗矿区农林复合生...     

小兴安岭天然阔叶混交林生长季CO_2通量特征分析

森林生态系统CO2通量的研究已成为全球变化研究的热点之一。本文采用开路式涡度相关系统对小兴安岭天然阔叶混交林CO2通量进行为期1a的连续观测（2008年）,分析了生长季（5-9月）CO2通量的变化特征。结果表明,在生长季,天然阔叶混交林系统的CO2通量变化范围为-0.46～0.42mg.m-2.s-1;最大吸收量出现在6月份的9：00,最大释放量出现在7月份的5：00。白天气温低于26.63℃时,碳吸收量随气温的升高而加大;但气温超过26.63℃后,则呈相反趋势。夜晚气温在13.50℃时的碳释放量最大。2008年整个生长季呈现白天碳吸收,夜晚碳释放的现象,总体表现为碳吸收,吸收总量为212.32g.m-2。     

淮北平原地下水埋深变化对气候变化的响应及预测

分析气候变化下的地下水埋深变化对区域未来的水资源利用和长期规划有着重要的意义。该研究利用五道沟水文实验站实测资料,分析淮北平原地下水埋深历史变化,在评估考虑了潜水蒸发的地下水埋深迭代算法在淮北平原的适用性的基础上,以CMIP5中三种气候模式的未来降水为主要影响因子,通过多模式集成方法,预估未来气候变化下淮北平原地下水埋深变化。结果表明：淮北平原地下水埋深年际变化波动较大,多年平均地下水埋深在季节上表现为春季（2.52 m）>冬季（2.49 m）>秋季（2.21 m）>夏季（2.17 m）,空间上整体呈由北向南逐渐变浅的变化趋势;考虑了潜水蒸发的地下水埋深迭代算法对淮北平原地下水埋深变化趋势的模拟结果与实际变化趋势基本一致;在RCP4.5情景下,未来降水量将持续增加的影响,地下水埋深年内月变化先降低后增加,7月最浅为0.73 m,1月最深为4.22 m;季节变化夏季最浅0.94 m,冬季最深为3.98 m,但年变化整体呈下降趋势,起伏相对较小。研究结果对合理调控区域水资源及水环境保护具有重要的借鉴和指导意义。     

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。     

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。     

淮北平原土壤高光谱特征及有机质含量预测

以安徽省淮北平原的蒙城县为研究区,采集131个表层土壤(0～20 cm)样品。采用Cary 5000分光光度计测定土壤光谱反射率,分析该地区典型土壤类型的光谱特征,利用偏最小二乘回归方法建立土壤有机质光谱预测模型。首先比较不同光谱变换对土壤有机质含量光谱预测建模的影响;其次根据光谱相似性对土壤样品进行分类,比较不同土壤类型和不同光谱分类的有机质光谱预测精度。结果表明:①不同土壤有机质含量和不同土壤类型光谱曲线在整体波段范围内趋势基本一致;有机质含量与光谱反射率呈显著负相关;有机质含量越低,曲线特征差异明显,可能是受其他因素的影响;②土壤光谱反射率经倒数的对数处理后,有机质光谱建模的决定系数和相对分析误差均有所提高,均方根误差降低,模型预测效果较优;③按照光谱相似性分类后建立的有机质光谱预测模型,比按土壤类型建立的光谱预测模型精度明显提高。     

华北山前平原农田生态系统氮通量与调控

针对华北太行山前平原冬小麦-夏玉米轮作农田, 研究农田常规施肥[400 kg(N)·hm^-2·a^-1]条件下作物氮素吸收与损失通量过程, 并根据各氮素输出通量特征开展管理调控。研究结果表明, 全年小麦-玉米轮作农田系统氮输入总量为561~580 kg(N)·hm^-2, 输出量468~494 kg(N)·hm^-2, 两季作物总盈余86~93 kg(N)·hm^-2, 其中有机氮为24~36 kg·hm^-2。氨挥发和NO₃^--N 淋溶损失是该区域农田氮素损失的主要途径, 是氮肥利用率低的重要原因。平均每年因氨挥发而造成的肥料氮损失量为60 kg(N)·hm^-2, NO₃^--N 淋溶损失量为47~84kg(N)·hm^-2, 两者占施肥总量的30%。每年因硝化-反硝化过程造成的肥料损失很小, 仅为5.0~8.7 kg(N)·hm^-2。通过施肥后适时灌水、合理调控灌水时间与用量, 以及利用秸秆还田与肥料混合施用等管理措施可改善氮素的迁移和转化规律, 有效减少氨挥发和NO₃^--N 淋溶损失, 并结合缓/控释肥与精准施肥技术, 充分利用土壤本身矿质氮素, 可有效提高养分利用效率和作物产量, 改善农田生态环境与促进农业持续和谐发展。     

淮北平原农田暴雨径流过程的尺度效应

基于1997-2007年汛期11场暴雨径流观测数据,对比淮北平原不同集水面积(1 600 m2、6 hm2、和1.36 km2)尺度下的农田暴雨产流过程差异,并分析其主要影响因素,探索农田暴雨径流过程尺度效应。结果表明,相同次暴雨下小尺度单位面积上的洪峰流量明显高于大尺度和中尺度,而径流深小于后两者,引起该差异的主要因素可能在于小尺度下缺乏地下水出流条件且植被截留能力相对较强。中尺度和大尺度间的暴雨径流过程相似,但中尺度下的径流深和单位面积洪峰流量都大于大尺度,大尺度径流场对径流的滞蓄能力相对较强可能是其主要原因。     

淮北平原砂姜黑土区砂姜的空间分布及其驱动因素

砂姜黑土的典型特征就是土体内含有“砂姜”。基于经典统计学及地统计学方法,研究了淮北平原砂姜黑土区东西（河南上蔡到安徽泗县）及南北（河南鹿邑到安徽怀远）两条典型样带0～100 cm土层内砂姜含量分布及0～20 cm土壤性质、地形因子和气候特征。结果表明：（1）东西样带内从西向东、南北样带内从北向南,砂姜含量逐渐增多,埋深也逐渐变浅;（2）两条样带砂姜含量随土层的加深呈增加的趋势,而极大值出现在20～60cm土层,砂姜以2～5mm粒级的占比最大（40%～44%）;(3)相关分析表明砂姜含量与蒙脱石组成比例（r=0.321,P <0.01）、年均降水量（r=0.416,P <0.01）、年均温度（r=0.369,P <0.01）呈正相关,而与土壤全钙（r=–0.279,P <0.05）、高程（r=–0.387,P <0.01）、年均蒸发量（r=–0.392,P<0.01）呈负相关。可见,淮北平原砂姜含量受地形、气候条件和土壤性质等因素的共同作用,形成了“西低东高,北低南高”空间分布格局。     

近50年安徽淮北平原降水变化特征分析

选取淮北平原6个典型代表气象站的逐年降水观测资料,采用数理统计方法、趋势拟合和R／S分析等方法,分析了年降水量、主汛期降水量和暴雨日数的变化特征。结果表明,淮北平原年降水量和主汛期降水量增加并不明显,但年际间波动较大,年降水平均变异系数0．26,最大极差在1150mm以上;主汛期降水量变异系数0．39,极比达到5．07,导致旱涝频繁发生。趋势分析表明,20世纪90年代以来,淮北平原多雨年和少雨年都呈增加的趋势,暴雨日数也呈明显增多的趋势。R／S分析得出,未来淮北平原的降水仍呈宽幅震荡的趋势,旱涝灾害仍是制约当地农业生产的主导因素。     

江汉平原稻-油连作系统冠层CO2通量变化特征

采用涡度相关法,于2010年和2011年对江汉平原水稻-油菜连作田冠层CO2通量进行周年观测,研究该系统CO2源、汇的季节和日变化规律。结果表明,CO2通量的日变化特征明显,各生育期平均CO2通量日变化幅度较大。将观测期通量数据插值后得到CO2净交换通量(NEE)的逐日变化过程,油菜收割后闲置期-中稻移栽期、分蘖期、拔节-抽穗期、乳熟期的平均NEE分别为1.63、-11.86、-20.61、-4.65g.m-2.d-1;水稻收割后的闲置期、油菜苗期-现蕾期、抽薹期、开花期、绿熟期平均NEE值分别为2.18、0.43、-5.00、-11.70、-13.91g.m-2.d-1。全年稻-油连作农田生态系统净CO2吸收量为19.26 t.hm-2。     

土温升高对三江平原湿地系统碳动态的影响

采用改进的电缆加热法,研究了淹水和非淹水条件下土壤温度升高对湿地系统碳动态的影响。研究结果表明,试验期间,土温升高显著促进了小叶章的地上生物量,淹水和非淹水条件下较对照平均分别增长了85.12%和49.37%,而根生物量则平均分别增长了43.27%和54.39%。淹水处理在降低了小叶章的地上生物量的同时,显著促进了小叶章根生物量的积累。土温升高影响下土壤NH4-N含量呈增加趋势,其含量与地上生物量和根生物量的增长呈显著线性正相关关系。与对照相比,整个生长季,升温淹水和非淹水处理的系统CO2和CH4通量平均分别较对照增长30.55%和31.39%,并与5cm土温呈显著的指数相关关系。土温升高将主要通过增强土壤NH4-N的可利用性间接促进湿地系统生物量的积累,同时对系统CO2和CH4的释放产生直接影响,而系统碳累积与释放动态间未见显著的相互影响。     

基于蒸渗仪群淮北平原冻融期裸土及麦田潜水蒸发规律研究

为研究淮北平原冻融期潜水蒸发规律,采用五道沟水文实验站38套原状土蒸渗仪1991-2018年试验资料,采用非线性拟合方法,揭示了冻融期（12-2月）砂姜黑土和黄潮土有无作物潜水蒸发变化规律。结果表明,淮北平原冻融期多表现为昼融夜冻现象,砂姜黑土和黄潮土有无作物潜水蒸发均随埋深的增大呈先增后减趋势,在埋深0.1～0.3 m区间出现最大值,且种植小麦潜水蒸发量比裸地小。裸地情景下高斯函数拟合最好,拟合优度R2均大于0.9,其中砂姜黑土冻融期12-2月潜水蒸发量最大时埋深平均值在0.08 m左右,黄潮土在0.29 m左右。小麦生长情景下类高斯函数拟合最好,拟合优度R2均大于0.9,其中砂姜黑土冻融期潜水蒸发最大值对应的埋深为0,潜水蒸发随埋深递减,而黄潮土对应的埋深在0.23 m左右,2种土壤有作物时最大值对应的埋深均比裸地小。拟合的函数形式可直接用于冻融期旬潜水蒸发量的计算。     

华北平原小麦-玉米农田生态系统服务评价

本研究于2006 年和2007 年在中国科学院栾城农业生态系统试验站田间试验基础上, 评价了华北平原小麦-玉米农田的初级产品生产、气体调节、土壤有机质累积、水调节和氮素转化等5 项生态系统服务。研究表明, 华北平原小麦-玉米农田初级产品量包括籽粒产量5.04~5.71 t·hm^-2·a^-1(小麦)和6.69~8.24t·hm^-2·a^-1(玉米), 秸秆量8.58~9.72 t·hm^-2·a^-1(小麦)和6.97~8.58 t·hm^-2·a^-1 (玉米); 农田气体调节包括释放O₂ 24.99~28.64 t·hm^-2·a^-1, 固定CO₂ 34.23~39.22 t·hm^-2·a^-1, 排放N₂O 0.72~1.13 kg·hm^-2·a^-1, 吸收CH₄ 3.39~5.70 kg·hm^-2·a^-1; 农田耕层土壤有机质累积量为1.13~2.39 t·hm^-2·a^-1; 水资源消耗量为2 890~3 830 m³·hm^-2·a^-1; 农田土壤氮素几乎都处于亏缺状态, 变化范围为-107.73~5.33 kg(N)·hm^-2·a^-1, 不施氮肥农田亏缺较多。综合评价发现, 小麦-玉米农田提供生态服务的经济价值为5.48~6.25 万元·hm^-2·a^-1, 是粮食生产价值的3 倍左右。氮肥施用对农田生态系统服务及其产生福利的影响较为复杂, 这主要是由于施加氮肥明显增加了氮素转化功能导致的经济损失, 而同时可能会增加初级产品生产、气体调节中作物固定CO₂ 和释放O₂ 功能的经济价值。尽管目前有关生态系统服务评价研究主要关注生态系统产生的正效应, 但仍有必要对农田产生的负效应做出评价, 以便客观看待农田生态系统价值, 正确认识农田生态系统对人类福利的影响。     

毛乌素榆林沙地农林复合经营模式与效益研究

根据榆林风沙滩地的自然、经济、社会条件,进行了沙漠化土地综合治理与生态农业开发试验,建立了10种农林复合经营示范模式,总结分析了农林复合经营开发所取得的生态、经济和社会效益,并针对存在的问题提出了对策,为毛乌素沙地综合治理与开发提供了借鉴。     

淮北平原裸土潜水蒸发趋势及其影响因素分析

为揭示淮北平原裸土潜水蒸发规律及机理,该文依据五道沟实验站1991－2008年潜水蒸发及水文气象观测资料,分析裸土潜水蒸发的年内分配规律以及随土质、埋深的变化趋势,采用累积距平曲线法和Mann-Kendall法联合检测了该区域年、季节时间序列的裸土潜水蒸发变化趋势,并用SPSS统计学软件分析不同气象要素对2种土质、不同埋深裸土潜水蒸发的影响。结果表明：黄潮土潜水蒸发量与砂姜黑土的潜水蒸发量比值随着埋深的增加在扩大;淮北平原裸土历年潜水蒸发量呈增加趋势,不符合“蒸发悖论”,春季对年潜水蒸发量增加的贡献率最大;气象要素对砂姜黑土和黄潮土的最大影响深度分别是0.4和1.0 m;在垂直方向上热量的年内传递过程与潜水蒸发量年内分配一致。该研究为准确把握潜水蒸发规律、更好的认识水文循环提供依据。