松嫩平原玉米田土壤CO_2排放规律与碳平衡特征

通过对松嫩平原玉米田土壤CO2排放的连续观测,研究连作玉米田土壤CO2排放规律及与土壤温度、土壤水分的关系,并计算玉米田土壤碳平衡特征。结果表明,玉米田土壤CO2排放通量呈现明显季节性,6~8月土壤CO2排放量较大,而在4和11月维持较低水平。秸秆还田处理(MTS)土壤CO2排放通量、最大通量和平均通量高于翻耕处理(CT)。土壤CO2排放通量与地温呈显著正相关,指数方程表征二者关系效果最佳,线性方程效果最低,除个别情况,深层土壤拟合效果高于浅层土壤;MTS处理的土壤CO2排放通量与土壤温度相关性高于CT处理。土壤CO2排放通量与12 cm深度土壤水分相关性不显著。通过对秸秆、根茬还田碳与土壤CO2排放碳的测算,MTS处理秸秆还田碳量较CO2排放碳量平均每年多2 744.6 kg C·hm-2,呈碳汇效应;CT处理秸秆还田碳量较CO2排放碳量平均每年少810.4 kg C·hm-2,呈碳源效应。     

非生长季森林土壤CO2通量及其对冻融过程的响应

森林非生长季土壤CO2通量是区域碳收支非常重要的组成部分.作为非生长季内土壤有效保温层的长期雪被以及季节性冻土区非生长季内经历的冻融交替过程对土壤CO2排放的影响不容忽视,但是关于非生长季环境因子对土壤CO2通量的响应机制研究还较少.该文综述了目前国内外一些关于非生长季期间森林土壤CO2通量研究的部分成果,结果显示非生长季期间森林土壤CO2通量的不确定性显著地增加了森林土壤年CO2通量的不确定性,同时非生长季期间积雪、枯落物和冻融等环境可以明显地影响非生长季期间森林土壤的CO2通量.因此,开展非生长季森林土壤CO2排放及对环境因子的响应规律研究,对于准确评估土壤碳固存对生态系统碳收支的贡献和预测生态系统碳循环对全球变化的响应具有极其重要的意义.     

环境因子对兴安落叶松林生态系统CO2通量的影响

采用涡度相关技术,研究了主要环境因子与兴安落叶松林生态系统CO2通量的关系。结果表明: 1)生长季,CO2通量表现出较显著的日变化特征,白天为碳吸收阶段, 12:30—13:30 CO2通量吸收出现峰值,而夜间为碳排放阶段,昼夜CO2通量变化幅度在-1.09~0.11mg/(m2·s)之间,生态系统整体表现出较强的碳汇特征;非生长季,昼夜CO2通量变化幅度在0~0.3mg/(m2·s)之间,生态系统整体表现为碳源。2)生长季光合有效辐射(PAR)与CO2通量呈对数相关(R2=0.4861),随PAR增强,生态系统碳汇能力增大,PAR是CO2通量的直接影响因子;非生长季CO2通量与PAR相关性不显著。3)在生长季,兴安落叶松林CO2通量与气温(ta)有很好的相关性,决定系数R2为0.6272,CO2通量随ta的升高而降低,ta是兴安落叶松林生态系统CO2通量的主要限制因子;非生长季的12月至次年2月份,气温的变化对CO2通量无显著作用。4)土壤温度(ts)和含水率(RH)对CO2通量的影响,主要体现在生态系统呼吸(Re)上,兴安落叶松林生态系统的土壤含水率在62%~87%之间,土壤含水率达到67%以上时,CO2通量基本上不受土壤水分大小的影响。在水分不成为CO2通量限制因子的情况下,土壤温度对兴安落叶松林生态系统CO2通量影响起主要作用,研究表明:土壤温度与CO2通量呈指数相关(生长季R2=0.2826,非生长季R2=0.2223);即在适当的温度范围内,土壤温度的升高会加速植物和微生物的代谢,从而增强森林生态系统的呼吸作用,促进CO2排放。      

植株密度对湿地植物生长及湿地生态系统CO2排放通量的影响

利用盆栽模拟试验和静态暗箱/气相色谱法,对三江平原2种典型湿地——小叶章湿草甸和毛果苔草(Carex lasiocarpa)沼泽CO2排放通量进行观测,探讨不同植株密度下湿地生态系统CO2排放通量的变化及其与植物生长的关系.结果表明:由于高密度植株对植物生长的影响,湿地生态系统的CO2排放通量没有表现为随植株密度的增加而增加;湿地植物地上部分暗呼吸速率与生物量呈线性正相关关系;土壤呼吸速率与微生物量碳含量呈乘幂关系.     

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。     

小兴安岭天然森林沼泽生态系统碳汇功能

为了定量评价小兴安岭森林沼泽生态系统碳汇潜力,在伊春市友好林业局岭峰林场设立了标准地,采用静态暗箱—气相色谱法测量土壤CO2和CH4的排放通量,调查小兴安岭5种天然森林沼泽生物量,并建立了生物量回归模型,以推测乔木净初级生产力。研究结果表明:5种森林沼泽各类植被物种碳质量分数范围为40.2%～49.3%,毛赤杨(Alnus sibirica)沼泽、白桦(Betula platyphylla)沼泽、落叶松(Larix gmelinii)—苔草(Carex schmidtii)沼泽、落叶松—藓类(Moss)沼泽和落叶松—泥炭藓(Sphagnum spp.)沼泽植被净固碳分别为161.202、73.562、42.18、205.02、295.33 g.m-2.a-1,小兴安岭天然毛赤杨沼泽、白桦沼泽、落叶松—苔草沼泽、落叶松—藓类沼泽、落叶松—泥炭藓沼泽土壤排放的碳(包括CH4折算成的碳)分别为226.49、253.57、191.86、169.53、127.33 g.m-2.a-1,小兴安岭天然白桦沼泽、落叶松—苔草沼泽、落叶松—藓类沼泽、落叶松—泥炭藓沼泽生态系统分别是大气CO2净吸收碳汇19.99、50.323、5.491、68.00 g.m-2.a-1,毛赤杨沼泽为大气CO2净排放碳源(65.29 g.m-2.a-1)。     

洞庭湖湿地3种植被类型生态系统的碳循环

通过测定洞庭湖湿地3种主要植被类型的生物量及其土壤CO2和CH4排放速率,研究湿地3种植被类型生态系统中大气、植物、土壤之间的碳循环过程。结果表明:草丛植被、乔木林植被和水生植被的大气碳流量分别是6.02、6.00、2.01 t/(hm2·a),植物层流向土壤的碳流量分别是2.21、1.04、0.73 t/(hm2·a);土壤流向大气的碳流量分别是2.36、2.14、1.29 t/(hm2·a),3种植被类型生态系统均表现为碳汇,草丛植被、乔木林植被、水生植被净系统生产力分别为5.87、4.90、1.45 t/(hm2·a)。     

北亚热带次生栎林生态系统非生长季 CO2通量特征1）

森林与大气之间CO2通量的观测有助于理解森林生态系统的碳循环及其控制机理,研究非生长季森林与大气间的CO2通量特征,对准确地估算森林生态系统CO2平衡具有重要的意义。以北亚热带次生栎林生态系统为研究对象,采用开路式涡度相关技术,于2011年12月1日至2012年2月29日对其CO2通量特征和环境因子进行连续观测。结果表明：非生长季该生态系统CO2通量具有较明显的日际变化特征,在白天表现为碳吸收, CO2通量在12：30—13：30达到吸收峰值,夜间表现为碳释放,昼夜通量变动范围为-0．37～0．23 mg? m-2?s-1;日平均气温维持在-3．36～11．67℃时,光合有效辐射与该生态系统CO2通量呈直线相关;5 cm处土壤温度与夜间CO2通量呈指数相关,但与土壤含水率之间相关性并不明显。     

GO2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旬化小叶章(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.     

乡村旅游地碳汇资源的构成、特征与碳汇价值研究

乡村旅游地位于广阔的乡村地区,蕴藏着十分丰富的碳汇资源。通过文献分析法与实地调查法,研究乡村旅游地碳汇机理问题。乡村旅游地自然系统与陆地生态系统具有较强的耦合关系,乡村旅游地碳汇资源是乡村系统中能够清除、吸收、贮存大气CO2的陆地生态区域,包括农田耕地系统、乡村林地系统、乡村湿地系统与乡村草地系统,具有类型多样、数量丰富、品质有异、动态变化等特征。乡村旅游地自然系统中的绿色植被从大气中获取CO2,经由光合作用形成有机物质,部分通过植物凋落分解转化成为土壤碳,其碳汇价值由既密切联系又有区别的碳吸收价值与碳储存价值组成。定量地估算乡村旅游地碳汇水平以及基于碳源/碳汇估算的乡村旅游地碳中和实现路径等问题值得进一步研究。     

兴安落叶松林生长季碳通量特征及其影响因素

【目的】对寒温带兴安落叶松林生态系统生长季碳通量及其主要环境因子进行观测研究,探明兴安落叶松林生态系统生长季碳、水、热交换特征和变异规律及其相互作用关系,为兴安落叶松生态系统碳源/汇的评估提供基础数据。【方法】在内蒙古大兴安岭地区林龄为100~120年的兴安落叶松原始林内建立观测点,采用涡度相关通量观测技术,进行生长季兴安落叶松-大气之间的CO2通量、潜热通量和感热通量以及降雨量、土壤含水率、土壤温度、气温、光合有效辐射等主要环境因子的连续观测,并进行了兴安落叶松林CO2通量与光合有效辐射、土壤温度和土壤含水率的相关性分析。【结果】兴安落叶松林CO2通量有明显的日变化规律,从06:00开始为碳吸收,12:30-13:30达到峰值,随后逐渐下降;从约18:00开始,CO2通量值从负值转变为正值,开始进行碳释放,一直持续到次日凌晨06:00;在生长季白天表现为碳汇,夜间为CO2排放;6、7和8月份CO2通量平均日变化分别为-0.64,-0.88和-0.46mg/(m2·s),固碳、碳释放最大值均出现在7月份,分别为-1.09和0.19mg/(m2·s)。兴安落叶松林潜热通量、感热通量日变化特征表现为昼夜主要吸收H2O和热,变化范围分别为-100~500 W/m2和-100~400W/m2。CO2通量与光合有效辐射呈指数相关(6月R2=0.467,7月R2=0.759,8月R2=0.623),光合有效辐射越强碳汇能力越大;与土壤温度呈指数相关(6月R2=0.381,7月R2=0.425,8月R2=0.442),CO2通量随着土壤温度的升高而显著增加;与土壤含水率呈线性相关,在7月份相关性较高(R2=0.487),但总体相关性相对较低。【结论】兴安落叶松林生态系统CO2通量、潜热通量和感热通量月均日变化具有明显的特征,不同月份间通量变化存在一定的差异,但变化趋势和规律基本一致。CO2通量主要受光合有效辐射及土壤温度和含水率的影响,光合有效辐射越强生态系统碳汇能力越大,土壤温度和含水率越高,CO2通量越大;且与光合有效副射和土壤温度的相关性较高。     

土壤有机碳库与全球变化研究的若干前沿问题——兼开展中国水稻土有机碳固定研究的建议

缓解碳汇饱和的碳固定及其机制是寻找陆地生态系统碳管理可持续战略的主要科学问题。土壤有机碳是地球表层系统中最大且最具有活动性的生态系统碳库之一。近年来，国际学术界在探讨温带森林、湿地和极地生态系统与土壤碳汇效应的同时，越来越重视农业土壤有机碳库的变化及其对陆地生态系统和大气CO2的源汇效应，以及其在人类利用和管理与生态环境演变中的动态变化。西方国家已将固碳农业作为环境管理的导向。对土壤中有机碳固定作用的研究已应用颗粒分组^13C NMR或CPMAS－NMR技术，揭示土壤有机碳的微团聚体分布、腐殖质的转化和分子结构变化及其与土壤矿物质结合机制的微观水平。土壤有机碳在生态环境变化和全球变化下的稳定性是认识土壤碳库对于全球变化的长期效应的基本问题，成为土壤碳研究的热点。目前主要从土壤升温和空气CO2加倍两方面进行研究，但短期的实验结果用于讨论长期效应时仍存在不定性。中国大面积的水稻1980年以来显示出的有机碳库增加现象说明农业生产对大气CO2可能产生汇效应。但对于水稻土中有机碳的分布和结合状态与农业管理措施、水稻土质量变化、农业生态环境变化的关系仍不清楚。因而建议就这一问题从土壤物理学、化学和生物学的相互作用与土壤微团聚体中矿物质、有机质和生物质的相互结合关系的层面上进行多学科研究。     

CO_2体积分数升高对土壤-植物系统碳过程的影响

从土壤和植物2个方面,综述了大气二氧化碳体积分数升高对生态系统碳过程的影响。大气CO2体积分数升高,提高了植物的光合速率,促进了生物量的累积,改变了植物的碳结构。高CO2体积分数导致植物基质（C／N）的变化将直接影响枯落物的分解速率。大气CO2体积分数升高通过影响植物生长而间接地对土壤生态过程产生影响。由于高CO2体积分数下碳输入和输出的关系还存在很多不确定性,因此还不能推断高CO2体积分数下土壤碳库是增加还是减少。不同的生态系统类型,对高CO2体积分数的响应状况也不一致。今后应定量研究CO2体积分数升高条件下生态系统各分室碳库的动态,明确土壤、植物和大气碳库储量变化及其之间的碳通量,以便定量化生态系统碳收支对高CO2体积分数升高的响应。另外,还应加强CO2体积分数升高与其他全球变化因子的耦合作用研究,探讨其相互作用的机制,将有助于全面了解全球变化条件下生态系统的碳循环过程。     

白桦和落叶松人工林生长季节土壤CO2排放通量及主要影响因素

利用Li-8100土壤碳通量全自动观测系统对白桦和落叶松人工林林地土壤表面CO2排放通量、地表及地表下10 cm处温度、地表下10 cm处含水率、地表压力的昼夜变化进行了测定.研究结果表明:2个林地土壤CO2排放通量日均值呈明显的季节性变化.由于叶面积指数的影响,白桦林地的土壤CO2排放通量日均值高于落叶松,这一差异在...     

阔叶红松林功能多样性与森林碳汇功能关系

  目的  阐明生物多样性与生态系统功能关系及其作用机制,不仅具有重要的生态理论价值,同时能够为以“生物多样性与生态系统功能同步提升”为目标的森林多功能经营提供科学理论支撑。然而阔叶红松林中生物多样性如何影响森林碳汇功能目前并不十分清楚,本研究旨在揭示功能多样性和功能组成对森林碳汇功能的影响机制,为促进阔叶红松林“固碳增汇”提供理论依据。  方法  以吉林蛟河30 hm2阔叶红松林固定样地为研究对象,通过采集植物功能性状计算功能多样性和功能组成用于表征生物多样性,并通过结构方程模型检验了生态位互补效应、生物量比率效应以及植被数量效应对生物多样性?森林碳储量和碳增量的影响。  结果  （1）生物多样性是森林碳汇功能的重要影响因素,提高功能多样性有助于提高森林碳增量,提高缓生?保守型性状的组成比例有助于提高森林碳储量,而保持一定的林分密度同样有利于充分地利用资源、提高森林固碳能力。（2）研究结果同时验证了生态位互补效应、生物量比率效应和植被数量效应假说,解释变量共同解释了13%的森林碳储量的变化以及36%的森林碳增量的变化。  结论  碳储量和碳增量是森林生态系统碳汇功能的重要反映和直接体现,本研究在一定程度上揭示了生物多样性与森林碳汇功能关系的作用机制,表明阔叶红松林中生物多样性与碳汇功能的关系格局是多种生态学机制共同作用的结果。研究结果能够为实现阔叶红松林“固碳增汇”以及“生物多样性与生态系统功能同步提升”提供一定的理论依据。      

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。     

森林经营管理对土壤碳固定的影响研究进展

森林土壤有机碳(SOC)对全球碳循环有着重要的作用,森林SOC积累和分解直接影响陆地生态系统碳存储和全球碳平衡。碳汇的基本策略是把CO2固定于植被体,削减温室气体的排放量。森林经营管理对土壤碳库固定与存储影响明显且持续时期较长。鉴于此,综合分析了森林收获、轮伐期、氮肥施入、树种等营林措施对土壤碳库变化的影响及其不确定性,指出了当前森林土壤有机碳研究面临的一些问题和今后的研究方向。     

基于涡动相关技术的森林生态系统二氧化碳通量研究进展

森林生态系统是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,森林对大气二氧化碳(CO₂)浓度具有重要的调节作用,开展森林生态系统碳循环研究对更好地了解生物地球化学过程和应对全球气候变化具有重要的科学意义和应用价值。涡动协方差/涡动相关技术是目前应用最广泛的森林生态系统CO₂通量观测技术。讨论了基于该技术的森林生态系统CO₂通量研究的部分代表性成果,总结了当前森林生态系统CO₂通量的主要研究成果并对未来研究提出展望。目前,森林生态系统CO₂通量的研究主要集中于:①森林生态系统的碳源/汇估算;② CO₂通量观测源区/足迹的计算;③ CO₂通量动态特征的提取及其环境影响因子;④基于统计模型的森林生态系统物候特征参数的提取;⑤基于机理模型的气候系统对森林生态系统碳循环的影响。主要结论为:森林生态系统是陆地生态系统的重要碳汇,在对森林生态系统进行CO₂通量观测时需对其通量源区的空间代表性进行检验,森林生态系统碳源/汇状态受到树龄、降水和土壤含水量等因素的影响,空气温度是森林生态系统碳循环的重要影响因子。未来森林生态系统CO₂通量研究应该集中于提高通量足迹模型计算精度,讨论不同林分对大气CO₂的贡献强度。结合气候系统模型和生态生理模型建立植物生理过程参数化模型、预测气候变化对森林碳交换的影响。区域-全球尺度森林生态系统CO₂通量研究未来将关注多站点通量,气象数据长时间序列的整合分析,讨论CO₂通量气候态特征与碳源/汇的空间格局,更好地了解全球陆地生态系统碳循环机制。表1参64     

CO2浓度升高对森林碳平衡及碳氮耦合的影响

森林碳平衡及碳氮耦合对大气CO2浓度升高的响应存在着诸多不确定性,现有研究主要集中在温带地区,并体现在光合作用、生产力及分配、枯落物分解以及土壤碳库等各个方面,研究结果表明:CO2浓度升高(1)短期内增强了森林的光合能力,长期条件下由于氮供应与叶氮含量的下降,就会产生光合下调与适应现象;(2)提高了森林净初级生产力(NPP)并影响其在各组分之间的分配,但却没有促进土壤氮矿化作用,土壤氮有效性降低,限制了森林NPP的持续上升;(3)增加了森林枯落物的数量,刺激了微生物的氮吸收与同化以及植物对有效氮的利用,从而影响分解过程;(4)增强了森林土壤的碳汇功能,但同样会受到氮有效性的直接限制与支持氮固定的其它养分的间接限制。由于热带、亚热带地区的环境因素与温带地区存在较大差异,未来应加强这些区域的相关研究,进一步揭示森林生态系统对CO2浓度升高的响应机制。     

岩溶区石漠化土壤 CO2 浓度和地表 CO2 通量研究

【目的】探讨我国南方喀斯特石漠化地区 CO2 浓度分布和时空排放规律及岩区土壤有机碳含量、 土壤温度及土壤含水率等环境因子对 CO2 浓度及释放速率的影响。【方法】采用静态密闭箱 - 气相色谱法,对 2017 年 1~12 月重庆市南川石漠化治理示范区岩溶碳汇试验区坡改梯及对照区非坡改梯的土壤 CO2 浓度和地表 CO2 通量进行原位监测。【结果】非坡改梯地区土壤 CO2 浓度比坡改梯地区大,坡改梯和非坡改梯地区土壤 CO2 浓度大多数随着土壤深度增加呈下降趋势;非坡改梯地区地表 CO2 释放通量高于坡改梯地区;土壤 CO2 浓度及 释放通量均随季节有明显变化,在一定范围内土壤温度及土壤含水率都与地表 CO2 释放通量呈显著正相关关系, 在个别月份出现显著变化,表现为巨大的源与汇。【结论】土壤 CO2 浓度主要受土壤有机碳、土壤温度、土壤 含水率、土壤微生物及人为因素共同影响,地表 CO2 通量变化与植被覆盖、人类活动及土壤 CO2 浓度密切相关。