长白山森林生态系统二氧化碳通量与涡动相关研究

利用涡动相关技术观测资料和同步的气象要素监测资料,分析了CO2的浓度日变化,描述了CO2通量的变化规律,探讨了风速、温度、动量通量、感热通量、潜热通量以及光合有效辐射对长白山森林生态系统CO2通量的影响,结果表明:在白天,CO2通量和梯度的输送方向是从大气向植被,在中午输送达到负的最大值。在夜间,CO2通量和梯度输送的方向与白天相反,并且,在早晨达到正的最大值。     

涡度相关技术在农田生态系统通量研究中的应用

阐述了涡度相关技术的基本原理、观测特征及影响因素,综述了其在我国农田生态系统水热、碳通量的研究进展和模型模拟,分析了农田通量的变化特征,对应用涡度相关技术开展农田地表—大气间水、热通量交换观测所面临的问题进行分析,指出目前存在的主要问题是通量数据修正方法的选择、数据的质量保证、通量模拟模型的尺度转换,对其在农田生态系统的应用提出建议,认为观测数据处理分析、通量数据的校正与评价、模型开发、增加观测站点、尺度推演、长期观测是未来研究的重点。     

森林生态系统CO2通量研究方法与进展

介绍了森林生态系统CO2通量研究的主要方法：估算法、箱式法和微气象学法。其中微气象法包括空气动力学法、涡动相关法和涡动积聚法。着重介绍了涡动相关法的原理与应用，并对这几种研究方法分别进行了评价。最后概述了森林生态系统CO2通量研究的进展与展望。     

陆地生态系统二氧化碳通量网的建设和发展

介绍了陆地生态系统CO2通量网和三个地域性CO2通量网（欧洲通量网，美洲通量网和亚洲通量网）的建设与发展状况，并着重对其建设目的，组织结构和数据共享原则等进行了评述。对欧洲通量网与美洲通量网所能提供的共享数据库的研究地点概况，数据特点和主要研究者也进行了介绍，以便国内同行进行对比研究使用。参考全球陆地在不同海拔，不同植被类型的分布比例，在陆地生态系统CO2通量网的分布进行了对比分析。并结合我国科学家在本领域的研究，对陆地生态系统CO2通量网今后的发展方向尤其是在亚洲大陆地区（我国）的研究侧重点进行了讨论。     

淮河流域农田生态系统碳通量变化特征

利用涡度相关技术对安徽寿县冬小麦／水稻农田碳通量进行连续观测,结果显示：日变化呈典型的u型曲线,峰值均出现在11：00左右;CO2的月均日变化差异显著,6、10月以正值为主,农田生态系统表现为碳源,4、8月对CO2的吸收最为强烈;春、夏季CO2通量的日变化也呈现出典型的u型曲线,但是秋、冬季的碳通量日较差较小。COz通量各季的日总量表现为春季〉夏季〉冬季〉秋季,四季均为碳汇,春夏两季的碳汇能力明显强于秋冬季。     

气温变化对温带混交林生态系统CO2通量的影响

森林是陆地生态系统的主要碳汇。由于植物自身独有的生长特性,其生长状况和生理活动对气候变化的响应会影响森林生态系统碳循环过程。该研究以国际通量网(FLUXNET)注册站点,哈佛森林通量观测塔记录的2000—2012年局域尺度CO2通量和气温观测数据为基础,结合物候模型,分析气温变化对温带森林生态系统CO2通量的影响。结果表明:(1)2000—2012年NEE的最大值为298.13 g·m^-2·a^-1,出现在2010年,除2010和2011年之外,其它年份的年NEE均为负值。(2)NEE、GPP和气温与物候模型的拟合效果较好(R 2>0.8),显示温带混交林森林生态系统光合作用稳定期主要集中在夏季,植被生长状况是温带混交林森林生态系统碳循环的主导因素。(3)气温的变化量时间点(最大点、最小点和0点日期)与NEE、GPP的变化量时间点(最大点、最小点和0点日期)的线性拟合结果显示,气温与CO2通量存在显著的正相关关系(P<0.01),气温的变化影响温带混交林生态系统碳循环过程。     

基于通量源区模型的雷竹林生态系统碳通量信息提取

基于浙江省临安市太湖源雷竹Phyllostachys violascens林涡度相关通量观测塔2013年全年数据,应用通量源区模型（flux source area model,FSAM）,分析不同大气稳定度条件、不同风向和不同时间段该观测点通量信息的贡献区的分布,并基于贡献区分析结果,从通量观测值中分解出来自雷竹林生态系统的碳通量信息。结果表明:90%贡献水平的通量贡献区在观测塔为中心的2.0 km 2.0 km范围内,大气稳定度相同时,4个不同方向的通量贡献区范围差别不大。通量贡献区长度在稳定的大气条件下要显著大于在不稳定大气条件下,前者为96.19～941.63 m,后者为28.62～313.54 m。通过雷竹林和非雷竹林在通量贡献区所占面积和各自的贡献率,从涡度相关所测通量数据中分解出雷竹林和非雷竹林的月平均碳通量。通量分解后的雷竹林生态系统年总净固碳量为4.25 thm－2a－1,当下垫面全部为非雷竹林时年总净固碳量为6.65 thm－2a－1。如果不进行碳通量的分解,把涡度相关所测通量值作为雷竹林的通量值,则年总净固碳量为5.46 thm－2a－1。该研究对于正确评价雷竹林生态系统的固碳能力可提供一定理论依据。图4表4参29     

森林生态系统碳循环研究进展

综述了森林生态系统碳循环研究方面的进展,主要包括森林生态系统的碳储量的数量和组成及其测定方法、森林生态系统二氧化碳释放的主要途径——土壤呼吸过程及其观测方法,最后论述了森林生态系统碳循环模型的研究进展。     

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巾的作用,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CO_2通量的日变化进程为单峰型,冬小麦和水稻最大的CO_2吸收速率分别为2.45和2.48 mg·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CO_2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CO_2吸收峰分别出现在4月和8月,分别为1.30和1.07 mg·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11.76 gC·m~(-2)·d~(-1),水稻生态系统的出现在8月3日,为10.40 sC·m~(-2)·d~(-1).冬小麦从拔节到成熟时间段内的固碳能力为326.87 gC·m~(-2),水稻从返青到成熟时间段内的固碳能力也达到了300.05 gC·m~(-2).     

森林生态系统粗木质残体研究进展

粗木质残体(Coarse woody debris,CWD)是森林生态系统的重要组成部分,包括枯立木、 倒木、大枝和树桩等,可为许多物种提供栖息地,是森林和林地恢复的重要考虑因素.在森林生态系统中,CWD代表大量有机质,有助于森林生态系统的碳、氮循环,在全球范围内,森林每年吸收约30％全球人为排放的CO2,因而成为重要...     

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。     

超临界C02萃取小麦胚芽油的试验研究

试验研究了超临界C02萃取小麦胚芽油时萃取压力、萃取温度和C02循环量对小麦胚芽油萃取率的影响。试验结果表明，萃取压力对萃取率的影响大于温度；在萃取压力为20—38MPa范围内，萃取压力对萃取率影响非常明显，随着压力的增大萃取速率显著加快；萃取小麦胚芽油的最佳萃取温度为38—43℃；在低CO2循环量条件下，萃取速率主要受分离速度的影响，并随循环量的增加，萃取速率加快。     

土壤有机质转化及CO2释放的温度效应研究进展

土壤有机质转化对温度变化的响应,是气候变暖与全球碳循环关系中的核心问题.掌握土壤有机质对温度变化的响应规律,对准确评价气候变暖背景下,全球土壤有机质的转化至关重要.综述了国内外大量研究成果,对基质成分、基质损耗、测试方法、微生物、水分含量等因素,对土壤有机质转化与温度关系的影响机理与影响规律以及Q10的变化规律进行了探讨.提出稳定有机质与不稳定有机质温度敏感性异同问题,应作为土壤有机质转化与温度关系中的核心问题进行深入研究.同时通过分析,提出室内短期培养是首选测试方法.分析认为微生物生长温度曲线与微生物呼吸之间不存在必然联系,而在过低和过高之间,水分含量是否会影响土壤呼吸,有待进一步试验验证.提出随着城市热岛效应这一环境问题的加剧,研究及评价更大温度区间内的城市土壤有机质对温度变化的响应规律十分重要.     

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.     

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...     

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。     

基于WSN的日光温室CO_2浓度监控系统

为合理增施CO2气肥以提高日光温室作物产量和品质,基于无线传感器网络设计开发了日光温室CO2浓度监控系统。该系统由监控节点、网关节点和远程管理软件组成。监控节点用于测量作物冠层和根部处的CO2浓度,并可控制CO2气肥增施装置的开关;网关节点用于实现远程管理软件与监控节点之间的通讯;远程管理软件具有友好的人机交互界面,能实现温室内CO2数据的实时显示、存储、分析和CO2气肥调控,还可对无线传感器网络进行参数配置。以开发的系统为基础,对日光温室番茄作物冠层和根部CO2浓度进行监测和调控试验。试验结果表明:设计开发的节点数据传输稳定,平均丢包率为0.13%,CO2控制平均超调量为64μmol/mol。系统工作稳定可靠,满足温室番茄作物CO2浓度监测与调控的技术要求。     

土壤反硝化产物N2O/N2化学计量比例研究进展

反硝化作用是土壤氮循环中最重要的活性氮移除途径之一。在这一过程中,硝态氮被还原为气态氮素氧化亚氮（N₂O）或氮气（N₂）等离开土壤进入大气,而其气态产物N₂O/N₂化学计量比是土壤反硝化研究的热点和难点,合理调控N₂O/N₂是减少农业源温室气体排放的重要途径。在土壤环境中,反硝化产物比受多种因素的影响,硝态氮、O₂含量和Cu离子有效性是介导产物比变化的关键影响因子,而电子供体量、pH、水分为一般影响因子。这些因素既可以通过影响反硝化酶活、反硝化微生物丰度和群落结构等直接作用于反硝化过程,也可以通过改变反硝化发生的土壤微环境间接影响反硝化产物比。本文综述了近年来土壤反硝化气态产物N₂O/N₂控制因素的相关进展,并讨论了其对不同影响因素变化的响应机理,以期为后续相关研究提供思路和背景。     

大气CO2和O3浓度升高对淡水环境水化学条件的影响

在开顶式气室OTC(Opentopchamber)平台下,构建微宇宙水环境模拟系统,初步研究了当大气CO2浓度升高200μL·L-1、O3浓度升高50 nL·L-1及其复合作用下,水体理化参数(pH、Eh、可溶态Zn、Mg、Fe以及可溶态总氮、总磷)、沉积物理化性质(pH、Eh、Zn、Mg和Fe的形态)的变化。经5个月的持续观察发现,与正常大气条件相比,CO2升高(600±10)μL·L-1,水体pH下降,可溶态Zn、Mg浓度升高,可溶态总磷浓度无明显变化;O3升高(125±20)nL·L-1,水体pH无明显变化,可溶态Zn、Mg、总磷浓度无明显变化;CO2和O3复合升高[(600±10)μL·L-1CO2,(125±20)nL·L-1O3],水体pH下降,可溶态Zn浓度无明显变化,可溶态Mg、总磷浓度升高。结果表明:CO2单独升高可降低水体pH,促进沉积物对金属元素的释放;O3单独升高对水体pH、沉积物释放元素无明显影响;而CO2+O3复合升高可降低水体pH,促进沉积物对Mg和磷的释放。     

蔬菜CO_2施肥效应与机理研究进展

CO2是光合作用的原料.CO2施肥作为一项增产增效措施在国外设施蔬菜生产中被广泛应用.我国设施栽培大规模发展起步较晚,CO2施肥尚处于生产试验阶段.国内外专家学者围绕CO2施肥的作用机理和应用效果进行了较深入而系统地研究,本文对其研究结果进行综述.