应用简化生物圈模式（SiB2）模拟通榆地气通量研究

主要通过对比观测与SiB2模拟的吉林通榆农田和草地样地的感热通量、潜热通量、CO2通量和气温来检测独立版简化生物圈模式的数值模拟能力。在模拟中,农田和草地代表半干旱区2种典型的地表覆盖类型,它们的全年冠层高度和叶面积指数都处于变化当中,在非生长季地表裸露,而在生长季,冠层高度农田可达2m,草地可达0.8m,对应的叶面积指数分别可达4.2和2.4。SiB2模型模拟用观测值为初始场,以半小时气象观测为驱动场。对2003年的模拟和观测的比对研究表明:在生长季模式具有很好的模拟小时时间尺度的潜热、感热和CO2通量及地表气温的能力;(2)模式模拟土壤热通量可能偏大;(3)模拟的逐日潜热、感热和CO2通量及地表气温可用合理地反映全年的季节变化。图11表3参23。     

基于神经网络的杉木人工林碳通量影响因素的选择

对碳循环影响因素的研究是预测碳通量的重要环节,也是研究碳循环的重要基础。利用亚热带地区湖南省会同杉木人工林生态系统国家野外科学观测研究站2008年7—9月的碳通量和环境因子观测数据,采用遗传神经网络模型对碳通量预测因素进行优化选择,并与传统的相关分析方法进行对比分析。结果表明:模型CIV.8(输入参数包括空气温度Ta、光合有效辐射Par、大气CO2浓度ρc、空气相对湿度Rh、风速Ws、土壤温度Ts)是所有模型中模拟效果最好的。光合有效辐射与碳通量的相关性最强,相关系数是-0.704(P=0.000);降雨量与碳通量的相关性最弱,相关系数是0.002(P=0.854)。最多输入变量或最复杂的神经网络结构并不能得到最好的模型。     

森林生态系统碳储量及碳通量遥感监测研究进展

在全球CO₂浓度持续增加导致气候变暖的背景下,森林生态系统碳储量及碳通量遥感大尺度监测成为关注热点。文中深入分析了当前国内外卫星遥感观测技术对森林碳循环评估的2种途径:1）基于遥感手段估算森林生物量并推算森林碳储量,通过碳储量变化确定森林生态系统的CO₂通量。归纳各类森林生物量遥感估算方法的原理及优缺点,系统评述各类方法在大区域森林碳储量估算中存在的不确定性。2）基于CO₂温室气体观测卫星遥感数据,定量监测森林生态系统与大气CO₂通量,基于交换的CO₂通量推算森林碳储量变化。归纳遥感手段观测森林生态系统与大气CO₂通量的主要数据、方法及优缺点,系统评述各类数据及方法在森林CO₂通量时空变化特征监测、森林碳储量估算等方面取得的进展,重点分析专用CO₂浓度监测卫星数据,尤其是我国自主碳卫星数据在CO₂柱浓度反演算法研究以及不同数据源之间的对比、验证和同化研究等方面取得的进展,总结专用温室气体遥感观测数据在森林碳储量及碳通量监测方面的优势。提出利用遥感手段进行森林生态系统碳循环定量监测的研究展望。     

森林生态系统碳通量遥感估算中若干问题的探讨

森林生态系统碳通量是判定森林是CO₂源/汇的标准, 其准确估算对碳循环研究具有重要的意义。针对森林生态系统碳通量的遥感研究处于起步阶段, 还有很多问题值得我们去探索。文中较系统地总结了有关碳通量的3种主要研究方法——样地清查法、通量观测法和模型模拟法; 重点分析了碳通量遥感估算中存在的问题, 主要有模型的全遥感化、尺度扩展和模型的不确定性等, 并对如何解决这些问题提出了粗浅的看法, 展望了一个全遥感化的森林生态系统碳通量模型, 希望对相关研究的开展有一些促进作用。     

在长白山生态系统中长期的高浓度CO2熏蒸对土壤酶的影响

从1999年到2006年在中科院长白山森林生态系统定位站（42°24＇N,128°28＇E,海拔738m）对长期高浓度CO2熏蒸对土壤酶活性的影响进行了研究.采用开顶箱（OTC）的方式对红松和长白松进行高浓度CO2处理, CO2浓度分别受控于高浓度CO2箱（500 μmol·mol^-1）、对照箱（370 μmol·mol^-1））和裸地（370 μmol·mol^-1）.经高浓度CO2（500 μmol·mol^-1）熏蒸8年后,土壤样品分别在2006年春季、夏季和秋季进行采集和分析.结果表明：在高CO2浓度（500 μmol mol^-1）条件下,转化酶活性除了红松夏季样品之外都是显著降低的;而脱氢酶活性却是增加的,但只有部分结果显著;长白松的多酚氧化酶活性都显著降低;过氧化氢酶活性在春季增加,而在其他季节均降低.总而言之,在高CO2浓度条件下,土壤酶的活性与树种有关.     

湖南岳阳地区杨树人工林生态系统净碳交换季节动态研究

利用涡度相关法对长江流域杨树人工林CO2通量季节变化进行了研究。结果表明:CO2通量的日变化特征与杨树所处生长阶段以及光合有效辐射(PAR)有关,夜间生态系统净碳交换(NEE)与5 cm土壤温度呈指数相关,全年的生态系统净碳交换(NEE)数值波动在-2~2 mg.m-2.s-1之间。生长季NEE的变化特点为:早上7点开始生态系统整体表现为吸收CO2,到午时(11:00—13:00)NEE的值较为稳定,日落(18:30—19:00)开始生态系统呼吸作用占主导,而晚上NEE的值变化不大。CO2的最大吸收出现在早上10点左右。NEE同时表现为较为明显的季节变化,在生长季节(4-9月)NEE多为负值,生态系统整体表现为对CO2的吸收,而在非生长季表现为一定强度的碳释放,值得注意的是在2006年的6月碳固定能力弱于生长季的其他月份,原因是长期降雨导致土壤呼吸加剧和水淹的生理胁迫导致杨树呼吸作用加剧。2006年全年NEE为-579 g.m-2,说明该生态系统具有明显的碳汇功能。     

湖南会同杉木人工林生态系统CO_2通量特征

利用开路式涡动相关系统与自动气象梯度观测系统2008年12个月的观测数据,研究会同13年生杉木人工林CO2通量特征。结果表明:13年生杉木人工林生态系统CO2通量日变化存在明显的季节差异,晴天平均碳汇持续时间表现为夏>春>秋>冬,平均日较差表现为夏>秋>春>冬,最大碳汇出现时间由早到晚依次为夏、秋、春和冬;1年中,月累积碳通量除1和2月为碳源外,其他各月均表现为碳汇,碳汇最大值出现在6月(-53.0gC·m-2);13年生杉木林的年碳汇总量为-255.3gC·m-2。白天CO2通量与光合有效辐射的关系可用Michaelis-Menten模型模拟(P<0.05),但模型参数随温度而异;夜间CO2通量与5cm土壤温度呈指数关系(P<0.05)。     

安庆杨树林生态系统碳通量及其影响因子研究

以安徽安庆长江外滩地杨树林生态系统为研究对象,运用涡度相关技术进行长期CO2通量监测,得到2005年4月到2006年3月间生态系统碳通量的日动态变化过程:从7:30左右生态系统开始吸收CO2,午间13:30左右达到全天碳吸收最高峰,然后开始降低,到17:30左右生态系统逐渐转入碳排放;同时分析了生态系统碳通量与光合有效辐射(PAR)、温度、土壤热通量等环境因子的响应变化关系:PAR＞1 μmol·m-2·s-1时,在不同温度范嗣内,PAR与碳通量的响应关系不同;平均夜间碳通量与月平均气温呈线性相关;平均夜间碳通量与5 cm处土壤日平均温度呈指数相关;月平均碳通量与2 cm深处土壤热通量也呈指数相关.     

东北东部森林土壤呼吸空间分布格局的模拟

IBIS模型是生态系统过程模型,运行过程需要大量参数设置。本文运用IBIS模拟区域范围内土壤呼吸（Rs）的空间分布情况,结果表明：土壤Rs空间分布随降水量与温度分布呈现区域异质性,降雨量低于465mm或年平均气温低于-3℃,就会成为生态系统呼吸的限制性因子。     

IBIS模型验证与东北东部森林NPP季节变化模拟研究

IBIS（Integrated Biosphere Simulator）模型是生态系统过程模型,代表着全球碳循环模拟的研究方向。基于2004和2005年帽儿山不同植被类型净初级生产力（NPP）实测数据,修改IBIS模型参数,使其更适合于我国东北东部地区NPP模拟,并从点至面展开区域范围内NPP的模拟。结果如下：IBIS模型能够较好的模拟生长季温度和降水,但对非生长季尤其是初春和冬季温度和降雨（雪）模拟不足,对不同植被类型NPP模拟误差均小于众文献,表明该模型在本区域内的适用性。NPP表现出比较明显的季节变化特征,夏季NPP是全年最高的季节,占全年NPP的53％～70％;NPP最低值出现在冬季,2004年和2005年NPP均以春季变化最剧烈。     

Energy partitioning influenced by tree spacing

An energy partitioning experiment was set-up within an experimental agroforest site at Cloich forest, near Edinburgh. Measurements of turbulent heat fluxes were made – during non stress conditions – both directly by eddy-covariance techniques and in the case of latent heat flux indirectly through closure of the energy budget equation. These measurements were made simultaneously in the thinned plots (one plot at a time) and a reference plot to eliminate differences due to external atmospheric conditions. Observed values of Bowen ratio ranged from 1 to 3.5, with significantly lower values in the thinned plots compared with those measured in the reference plot. On separation of the Bowen ratio into its two components, it was found that sensible heat flux remained constant between plots. The latent heat flux, however, increased as the tree density was reduced. A simple model of the evaporation from the forest plots based on the Penman-Monteith equation and incorporating an under-storey component was developed and was able to accurately replicate the observed results. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

岷江上游景观格局变化研究(英文)

岷江上游地区位于青藏高原向四川盆地的过渡地段,其源头到都江堰市,包括汶川县、茂县、理县、黑水县和松潘县五个县。它是四川省乃至全国的一个重要的林区。在过去的几十年里,其景观结构发生了重要的变化。本文应用3S 技术研究了该区在1986 年到2000 年之间的景观变化情况。该区的景观被划分为10 个景观生态类型,即耕地、有林地、灌木林地、经济林、草地、居民用地、河流、湖泊、沼泽和未利用地。研究结果表明,在岷江上游地区林地和草地是该区主要的景观类型,约占全区面积的91%,景观类型之间的变化主要发生在有林地、灌木林地、草地、耕地、居民用地和经济林之间,并且有林地面积从51.17%下降到47.56%。分析结果表明,岷江上游地区在过去的几十年里其景观的破碎化在加剧。图1表2 参20。     

森林土壤酶的研究进展

土壤酶在土壤生态系统的物质循环和能量流动方面扮演重要的角色。目前 ,在几乎所有的森林生态系统研究中 ,土壤酶活性的监测似乎成为必不可少的研究内容。森林凋落物分解过程中的酶活性动态 ,植被特征与土壤酶活性的关系 ,土壤微生物与土壤酶的关系 ,植物 -土壤界面的土壤酶 ,森林土壤质量评价指标的土壤酶及人类活动干扰对森林土壤酶活性的影响等是当前森林土壤酶学的研究重点。由于土壤酶的功能和生态重要性 ,森林土壤酶研究可能包括 :(1 )土壤酶系统分异 ;(2 )作为森林土壤质量综合评价指标的土壤酶活性 ;(3)植被动态与土壤酶的关系 ;(4 )退化森林生态系统的土壤酶活性特征 ;(5 )人工林土壤酶活性特征 ;(6 )人类活动对森林土壤酶系统的影响。本文从土壤酶系统分异和生态系统的角度对土壤酶在森林生态系统中的作用和地位进行了综述 ,这对于加深理解森林生态系统中的物质循环、土壤酶的生态重要性以及森林生态系统退化机理有重要作用     

张北县退耕还林对粮食生产的影响分析

退耕还林是退化生态系统恢复的一种有效途径 ,但在一定程度上必然会影响到区域粮食安全。本文以河北省张北县作为案例 ,对退耕还林还草可能对当地造成的粮食生产影响进行了分析。利用最小人均耕地面积和耕地压力指数模型对该县各乡镇进行了粮食安全评价 ,在此基础上 ,构建了张北县退耕还林还草工程调控机制 ,以确保退耕还林 (草 )工程持续、稳定、健康地进行。     

Ecosystem-scale biosphere-atmosphere interactions of a hemiboreal mixed forest stand at Järvselja, Estonia

During two measurement campaigns, from August to September 2008 and 2009, we quantified the major ecosystem fluxes in a hemiboreal forest ecosystem in Järvselja, Estonia. The main aim of this study was to separate the ecosystem flux components and gain insight into the performance of a multi-species multi-layered tree stand. Carbon dioxide and water vapor fluxes were measured using the eddy covariance method above and below the canopy in conjunction with the microclimate. Leaf and soil contributions were quantified separately by cuvette and chamber measurements, including fluxes of carbon dioxide, water vapor, nitrogen oxides, nitrous oxide, methane, ozone, sulfur dioxide, and biogenic volatile organic compounds (isoprene and monoterpenes). The latter have been as well characterized for monoterpenes in detail. Based on measured atmospheric trace gas concentrations, the flux tower site can be characterized as remote and rural with low anthropogenic disturbances.Our results presented here encourage future experimental efforts to be directed towards year round integrated biosphere-atmosphere measurements and development of process-oriented models of forest-atmosphere exchange taking the special case of a multi-layered and multi-species tree stand into account. As climate change likely leads to spatial extension of hemiboreal forest ecosystems a deep understanding of the processes and interactions therein is needed to foster management and mitigation strategies.     

长白山阔叶红松林显热和潜热通量测算的对比研究

为了探寻近地面层湍流运动规律，定量分析森林下垫面物质与能量垂直输送，本文利用常规气象梯度和开路涡动相关观测系统的数据，应用涡动相关法和空气动力学法对长白山阔叶红松林的显热和潜热通量进行了测算，并对两种方法得到的结果进行了对比。结果表明，两种方法得到的显热和潜热通量结果相差不大，而且随时间变化的曲线形状也极其相似。而且，二者得到结果的线性相关性显著。     

Degraded Ecosystem and its Rehabilitating Measures in Sandy Areas of North China

Ecosystem degradation occurs in parallel with desertification process in sandy areas of North China. The vast sandy areas in North China are characterized with flexible environments and fragile ecosystems as well as intensive human activities. Due to the annual precipitation gradient decreases from east to west in North China, the whole sandy region falls into 3 main climatic zones: arid, semi-arid and dry sub-humid zones.The ecosystems in each type of climatic zones are different in climatic conditions, human activities, cultural dimensions, vegetation covers, landscapes, and causes and processes of ecosystem degradation. Therefore, the most effective rehabilitation measures of degraded ecosystems in different types of the climatic zones are also different. For the arid sandy areas, vegetation rehabilitation of degraded ecosystems needs to be completely closed, assisting with artificial measures, such as plantation, irrigation or others. For semi-arid sandy areas, the effective measures of vegetation re     

阿克苏市灰枣园净生态系统碳交换特征及其对气象因子的响应

为了解枣园与大气之间净生态系统碳交换(NEE)特征,运用涡度相关系统、小型自动气象站及HemiView冠层分析系统分别对2017年阿克苏市郊区灰枣园CO2通量、气象因子及叶面积指数进行观测,研究了枣园NEE变化特征、NEE和叶面积指数及气象因子之间的日动态相关性。结果表明:NEE日动态为“U”形曲线。白天NEE为负值,表现为碳吸收,夜间NEE为正值,表现为碳排放。枣园各生育期的晴天与阴天NEE变化特征基本一致。枣园各生育期按照NEE及阶段NEE强度由高到低排序依次为果实发育期、果实成熟期、花期、萌芽期。枣园全生育期叶面积指数和气象因子按照与枣园NEE的相关性由高到低排序依次为叶面积指数、相对湿度、空气温度、光合有效辐射、饱和水汽压差。果实发育期碳交换速率和NEE最大,因此在枣树果实发育期应保证水分和无机盐的供应,对枣园NEE影响最大的因素是叶面积指数。     

长白山典型阔叶红松林土壤二氧化碳排放通量

随着大气CO2浓度的升高,主要由其引起的温室效应与对生物新陈代谢的影响变得越来越显著。森林生态系统在全球碳循环中扮演着重要的角色。为了评估和理解森林土壤CO2通量及其随空气和土壤温度的季节和昼夜变化规律,我们在长白山北坡典型阔叶红松林内利用静态箱技术进行了原位观测。实验在整个生长季(6月初至9月末)昼夜进行,利用气相色谱进行气体分析。结果表明: 长白山阔叶红松林土壤是大气二氧化碳源,其CO2通量具有明显的季节和昼夜变化规律。通量的变化范围是(0.30-2.42)μmol穖-2穝-1,平均值为0.98μmol穖-2穝-1。土壤CO2排放的季节规律表明,土壤CO2通量的变化与气温和土壤温度的变化有关。CO2平均通量的最大值出现在7月((1.27±23%)μmol穖-2穝-1),最小值出现在9月((0.5±28%)μmol穖-2穝-1)。土壤CO2的昼夜波动与土壤温度变化有关,而在时间上滞后于温度的变化。森林下垫面土壤CO2通量与土壤温度显著相关,与6cm深度土层温度相关系数最大。基于气温和土壤温度计算的Q10值范围为2.09-3.40。图2表3参37。