亚热带森林BVOCs排放和其影响因子之间的相互关系

利用植物挥发性有机物(BVOCs)排放经验模式以及太阳辐射、气象参数测量数据,计算了2013年5月—2016年12月年江西省亚热带人工林BVOCs的排放通量。为了深入研究BVOCs排放与其控制因子之间的相互作用,将大气中物质含量(以S/Q表示,S、Q分别为水平面散射辐射和总辐射)在0.0—1.0区间以0.05间隔分区,同时将BVOCs排放通量、其他参数一同分区,计算了所有参数在每个分区的平均值。进一步研究了对应于所有S/Q分区的BVOCs排放通量与其影响因子(PAR、气温、水汽含量、S/Q)之间的相互关系。研究发现,异戊二烯、单萜烯、BVOCs排放通量,(1)在PAR1 180μmol·m-2·s-1的条件下,均随PAR增加线性增加,单萜烯排放比异戊二烯排放对于PAR的响应更加敏感。(2)随气温的升高而增加,当气温达到26℃时达到峰值;然后随气温的升高而下降。(3)随水汽含量的增加而增加,当水汽含量为24 hPa时达到峰值,之后随水汽含量的增加而下降。(4)当S/Q≤0.55之时,随S/Q的增加而增加;当S/Q≥0.55后,随S/Q的增加而下降。PAR、气温、水汽含量、S/Q共同影响着BVOCs的排放,其中大气中的物质含量S/Q是一个关键参数,它控制着BVOCs随其主要影响因子(PAR、气温、水汽含量、S/Q)变化的正负作用及其转折点。将大气中物质含量分区,研究各个分区内BVOCs排放通量和其他各个参数之间的相互关系,有助于深入了解与BVOCs排放有关的物理化学生物过程及其相互作用、化学和光化学机制。建议将这一方法用于未来研究。BVOCs排放模型揭示出异戊二烯和单萜烯在生成二次有机气溶胶方面存在竞争或相互抑制的机制。     

干旱半干旱区夏季绿化树种挥发性有机物标准排放量的测定

生物源挥发性有机物(Biogenic Volatile Organic Compounds,BVOC)对城市臭氧污染起着重要作用,为准确估算BVOC对城市臭氧污染的贡献,研究BVOC标准状态(叶温T=303 K,PAR (Photosynthetically Active Radiation)=1 000μmol·m~(-2)·s~(-1))下的排放量极为重要。于2018年8月、2019年9月和2020年9月,以干旱半干旱区的呼和浩特市作为采样地点,选择4种针叶树种为研究对象,采用动态箱采集-TD-GC/MS分析法对干旱半干旱区夏季绿化树种BVOC排放量进行了定性定量分析,并依据实验数据确定了BVOC推算模式G93模式中最佳的经验系数β值,最终测定了夏季4种绿化树种BVOC标准状态下的排放量。结果如下:(1)干旱半干旱区主要绿化树种杜松(Juniperus rigida)、油松(Pinus tabulaeformis)、白皮松(Pinus bengeana)、云杉(Picea asperata)标准状态下排放量最佳的β值分别为0.136、0.10、0.11、0.064 K~(-1);(2)杜松、油松、白皮松、云杉等排放单萜烯标准状态下的排放量分别为1.85、0.57、0.09、0.08μg·g~(-1)·h~(-1);其异戊二烯标准状态下的排放量分别为0.05、0.02、0、0.03μg·g~(-1)·h~(-1);(3)估算不同气候条件下植物BVOC排放量时,通过改变G93模式中β值较准确推定不同区域树种标准状态下的排放量,进而较准确评价不同区域BVOC排放量对臭氧污染的贡献。     

亚热带森林植物挥发性有机物(BVOCs)排放通量与大气甲醛之间的关系

陆地植物是大气中挥发性有机物的主要来源,准确获得中国典型生态系统,特别是亚热带森林植物挥发性有机物的排放通量,对碳循环、空气质量、大气化学和光化学等方面的研究都是一项具有重要意义的工作。2013年5月—2016年1月,采用松弛涡度积累(Relaxed Eddy Accumulation)和梯度技术在江西省亚热带人工林冠层上测量了植物挥发性有机物(BVOCs,包括异戊二烯和单萜烯)的排放通量,同步测量了气象参数、太阳辐射(总辐射、直接辐射、光合有效辐射PAR)等。基于冠层尺度BVOCs排放经验模式和测量数据,计算了2013年1月—2016年12月亚热带人工林BVOCs的排放通量。2013—2016年,通量塔100 km内异戊二烯的年排放量分别为1.2×10~5、2.4×10~5、2.1×10~5、1.6×10~5 kg,单萜烯的年排放量分别为2.1×10~5、2.1×10~5、1.9×10~5、2.0×10~5 kg。4年间,亚热带森林甲醛柱浓度表现出显著的季节变化,夏季高、冬季低,与BVOCs的排放特征基本一致。结合分析卫星测量的甲醛HCHO(molec·cm-2)柱浓度月平均数据,发现亚热带人工林BVOCs排放通量(mg·m~(-2)·h~(-1))与HCHO柱浓度(c_(HCHO))月均值之间存在良好的线性关系:异戊二烯排放通量F_1=1.29×10~(-16)c_(HCHO)-0.77、单萜烯排放通量F_2=1.02×10~(-16)c_(HCHO)-0.21、BVOCs排放通量F=2.31×10~(-16)c_(HCHO)-0.98。因此,基于卫星测量的HCHO数据,可以估算BVOCs排放通量,异戊二烯、单萜烯和BVOCs的计算偏差低于30%。该研究可为获取大范围BVOCs排放通量提供一种新方法,也为卫星数据的广泛应用提供了借鉴。     

北京地区植物源挥发性有机物(BVOCs)排放清单

利用现场连续监测的方法获取或采用专业气象部门资料以及林业资源二类清查数据的植被资料,运用Gl OBEIS模型,对北京地区2011年度植物源挥发性有机物(BVOCs)排放总量进行了估算,同时,也对所研究树种异戊二烯、单萜烯排放量进行了估算.结果表明,BVOCs的排放量分布情况与北京地区植被的分布情况有一定的相关性,并且VOCs的排放情况具有明显的季节依赖性.研究树种类型分为常绿乔木、落叶乔木、灌木、草本花卉,BVOCs排放量最大的依次为油松、苹果树、大叶黄杨和竹.其中,异戊二烯排放量最高为法桐,排放年通量可达313.92μg·(g·h)~(-1);单萜烯排放量最高为苹果树,排放年通量可达726.68μg·(g·h)~(-1).估算过程中的误差主要来自于植物标准排放因子的获取、叶生物量的计算,气象参数的变化也会给排放清单带来较大的不确定性.     

基于动态模型的四川盆地植物挥发性有机物排放

本文在Guenther提出的经典天然源模型的基础上,结合WRF-CHEM简单天然源算法,针对气象变化和CMAQ模型数据格式特点,对BVOCs的算法进行了适当修正和改良,开发了可直接用于空气质量模型的BVOCs动态排放模型.研究结果表明,四川盆地2015年异戊二烯和单萜烯的年排放量分别为5.79×10~(-5)Tg C和3.05×10~(-5)Tg C,月排放具有显著差异;四川盆地植物异戊二烯、萜烯的排放量空间分布很好地反映了四川盆地的植被分布情况,异戊二烯、萜烯排放主要集中在盆地边缘的高山地区,两个物种的高浓度排放主要集中在气温较高、日照较强的夏季和初秋季节,且均在7月达到月均排放量的最大值.本研究建立的动态排放模型能够为空气质量模型提供一种快速衡算BVOCs排放的方法,具备一定的实用性.     

粪食性金龟功能群对草原牛粪分解过程中温室气体排放的影响

粪食性金龟作为生态系统的工程师,在动物粪便分解和有机质转移中具有重要作用。通过在内蒙古典型草原区设立粪分解隔离实验,设置无粪金龟处理(T0)、泥蜉金龟(Aphodius sordecens)处理(T1)、小驼嗡蜣螂(Onthophagus gibbulus)处理(T2)、2种粪金龟组合处理(T3)和仅土壤对照处理(CK)5个处理,测定各处理牛粪分解过程中二氧化碳(CO_2)、甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放通量后计算得到CO_2总量,并分析温室气体排放通量与环境因子之间的关系。结果表明,CK处理牛粪分解产生温室气体主要为CO_2(2 106 mg·m~(-2)·h~(-1)),而CH_4(2.769 mg·m~(-2)·h~(-1))和N_2O(0.019 mg·m~(-2)·h~(-1))较少。与T0处理相比,T1处理CO_2总量(2 657 mg·m~(-2)·h~(-1))显著增加(P0.05),而T2处理(2 422 mg·m~(-2)·h~(-1))和T3处理(2 398 mg·m~(-2)·h~(-1))CO_2总量无显著差异(P0.05)。不同粪食性金龟功能群对温室气体排放的影响随粪便分解时间和环境条件而异,在新鲜粪便期,T2处理温室气体排放显著减少(P0.05),而T1和T3处理变化不显著(P0.05);在粪便干燥期,粪金龟对温室气体排放影响不显著(P0.05)。温室气体排放通量与土壤温度呈显著正相关(P0.001),中等湿度条件下甲烷(P0.001)和二氧化碳(P0.01)通量较高。适当的温度和湿度条件会促进草原牛粪分解过程的温室气体排放,2种粪食性金龟均可在不同时期影响粪便分解过程中温室气体排放量。     

天津市海河温室气体排放特征与影响因素研究

河流生态系统是内陆水体温室气体重要的排放源,城市河流由于受人为活动干扰较大其温室气体排放特征及控制因子与自然河流不同。为探讨人为活动对城市河流温室气体的排放的影响,选择天津市海河为研究对象,于2019年12月(冬季)及2020年7月(夏季),对水体温室气体溶存浓度及扩散通量进行监测,分析海河温室气体排放时空特征及关键驱动因素。结果表明,冬季海河水体CH_4、CO_2、N_2O平均浓度分别为(0.32±0.42)μmol·L~(-1)、(102.19±64.07)μmol·L~(-1)、(63.78±34.21)nmol·L~(-1),其平均通量分别为(5.54±9.72)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(865.85±394.74)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(965.87±844.63) nmol·m~(-2)·h~(-1)。夏季海河水体CH_4、CO_2、N_2O平均浓度分别为(0.72±0.81)μmol·L~(-1)、(75.00±57.87)μmol·L~(-1)、(19.43±6.23) nmol·L~(-1),其平均通量分别为(27.99±29.60)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(3 281.88±3 425.55)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(558.73±298.67) nmol·m~(-2)·h~(-1)。在海河水体中CO_2浓度和通量呈现出上游大于下游的空间特征,而CH_4、N_2O浓度和通量呈现出上游小于下游的空间特征。海河二道闸的存在及人为调控对海河上下游水质及温室气体排放影响较大。在季节特征上,除CO_2通量、CH_4浓度和通量外,均呈现冬季大于夏季的季节分布特征。海河水体中DO、NO_3--N、DOC和CODMn是控制海河中温室气体浓度和通量的关键影响因子。海河水体中温室气体的产生不仅与水体中微生物功能有关,还与富含氮、磷等营养物质的工农业废水和生活污水的排放有关,人为活动影响和决定了海河温室气体排放模式及主要控制因子。     

温度对东北平原水稻田甲烷排放的影响

水稻(Oryza sativa)田是农业环境中甲烷(CH_4)排放的重要来源。在东北水稻主产区三江平原和辽河平原开展典型水稻田CH_4排放监测、分析CH_4排放与温度之间的关系,对制定合理的减排措施来降低水稻田温室气体CH_4排放具有的一定参考意义。该研究将两地2017—2018年水稻田CH4的高频通量、温度、水稻生育期数据相结合,研究CH4的排放过程、不同时间尺度的排放特性及其在不同生育阶段对温度变化响应的敏感性。结果表明,2017年三江平原和辽河平原CH4的年排放量分别是26.77 g·m~(-2)和16.17 g·m~(-2)。两地2018年CH_4的排放量均比2017年明显增加,年际变化差异显著。三江平原6月和7月排放量最大,分蘖期是CH_4排放高峰,最大排放速率为0.127μmol·m~(-2)·s~(-1),非生长季基本无CH_4排放。辽河平原拔节抽穗期和成熟期是CH_4排放高峰,7月CH_4月排放量最高,拔节—抽穗期的排放速率增加至0.102μmol·m~(-2)·s~(-1),然后逐渐减少,生长季末出现第三个峰值,在非生长季存在CH_4排放弱日变化。2018年与2017年的气温持平,但5—9月土壤温度比2017年略有升高。三江平原生长季夜间CH_4排放与土壤温度符合指数相关关系,孕穗到排水前CH_4排放对温度变化最敏感(温度敏感性系数Q10=11.336),辽河平原只有泡田到返青期CH4排放与土壤温度符合指数相关关系(温度敏感性系数Q10=2.846)。三江平原和辽河平原典型水稻田的灌溉制度、淹水条件、种植方式基本相同,而辽河平原水稻田CH_4排放比三江平原水稻田低。土壤温度变化对三江平原水稻田CH_4排放速率的影响比辽河平原强。     

西双版纳不同演替阶段热带森林土壤N_2O排放的时间特征

氧化亚氮(N_2O)是导致全球变暖的一种重要温室气体。探明热带森林土壤N_2O排放动态及调控机制是全球变化及国际气候谈判的一个重要内容。为探明热带森林不同次生演替对土壤N_2O排放通量时间变化的影响,以西双版纳不同演替阶段热带森林[白背桐(Mallotus paniculatus)群落、崖豆藤(Mellettia leptobotrya)群落和高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落]为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O排放通量动态进行定位观测。探究这些变化与土壤温度和水分及理化性质之间的相互关系。结果表明:(1)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量存在显著差异,其大小顺序为:高檐蒲桃群落(462.4μg·m~(-2)·h~(-1))崖豆藤群落(378.93μg·m~(-2)·h~(-1))白背桐群落(310.68μg·m~(-2)·h~(-1));(2)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量月份变化趋势基本一致,均表现为6月显著高于12月,且各月份间差异显著;(3)土壤易氧化有机碳、水解氮、硝态氮和铵态氮显著影响土壤N_2O排放通量的时间变化,而土壤容重和pH值与土壤N_2O排放通量呈显著负相关。因此,土壤N_2O排放对西双版纳不同演替阶段热带森林群落具有敏感的响应,土壤温度、水分、易氧化有机碳、水解氮、硝态氮及铵态氮是土壤N_2O排放时间变化的主控因素。     

不同UV-B辐射增幅对稻田土壤酶活性、活性有机碳含量及温室气体排放的影响

UV-B辐射增强对整个农业生态系统产生不同程度的影响,为探讨不同UV-B辐射增幅对稻田土壤碳转化和温室气体排放的影响,在元阳梯田稻田原位种植农家水稻品种白脚老粳,通过人工模拟不同UV-B辐射增幅(0、2.5、5.0、7.5 k J·m~(-2)),研究不同UV-B辐射增幅对水稻生长期稻田土壤碳转化酶活性、活性有机碳含量和CH_4、CO_2、N_2O排放的影响。结果表明,5.0 k J·m~(-2) UV-B辐射处理导致稻田土壤纤维素酶活性显著增加,增幅范围为15.4%—37.7%;而7.5 k J·m~(-2) UV-B辐射导致土壤碳转化酶(纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性显著降低。UV-B辐射增强导致土壤溶解性有机碳含量显著增加,而易氧化有机碳和微生物量碳含量减少。3个强度的UV-B辐射增幅处理均使稻田CH_4排放量显著减少,降幅范围为7.5%—30.6%;5.0 k J·m~(-2) UV-B辐射处理显著增加稻田CO_2、N_2O排放量,而7.5 k J·m~(-2) UV-B辐射导致稻田CO_2、N_2O排放降低;综合而言,UV-B辐射增强导致稻田3种温室气体的全球增温潜能降低。此外,土壤中多酚氧化酶活性与微生物量碳、易氧化有机碳含量呈显著正相关(P0.05),CH4排放通量与微生物量碳含量呈极显著正相关(P0.01)。可见,随UV-B辐射增强稻田土壤多酚氧化酶活性降低,进而减少易氧化有机碳和微生物量碳含量,最终导致稻田CH_4排放减少、CO_2和N_2O排放增加。     

青海湖高寒藏嵩草湿草甸湿地生态系统CO_2通量变化特征

基于涡度相关系统对青海湖藏嵩草湿草甸湿地生态系统CO_2通量变化特征及其影响因子进行研究。结果表明,青海湖藏嵩草湿草甸湿地生态系统CO_2通量具有明显的日变化和月变化特征。生长季表现为CO_2的净吸收,其吸收峰值出现在12:30—15:00之间,最大值为0.42 mg·m~(-2)·s~(-1),排放峰值出现在20:00—22:30之间,最大值为0.24 mg·m~(-2)·s~(-1)。非生长季日变化较小,总体表现为CO_2的净排放,除了11月,其他月份白天CO_2排放通量都明显大于夜间。2015年青海湖高寒藏嵩草湿草甸湿地生态系统全年净生态系统CO_2交换量为54.55 g·m~(-2),表现为碳源。路径分析表明,土壤温度、光合有效辐射和饱和水汽压差是影响CO_2通量日交换大小的主要控制因子。     

太湖沉积物反硝化功能基因丰度及其与N_2O通量的关系

温室气体N_2O的生成和排放与反硝化功能微生物关系密切,探讨沉积物反硝化微生物功能基因丰度及其与N_2O通量的关系有助于更好地理解沉积物N_2O生成与排放的微生物学机制。以太湖为研究对象,采用定量qPCR(Quantitative PCR)技术测定了太湖沉积物反硝化功能基因(nirK、nirS、norB和nosZ)丰度,阐明了太湖沉积物反消化功能基因丰度的季节变化规律,并分析了反硝化功能基因丰度与沉积物N_2O通量及其他环境因子的关系。结果表明:太湖沉积物反硝化功能基因丰度呈现夏秋季高冬春季低,具有明显的季节变化特征,norB基因丰度最高,均值为9.03×10~9 copies·g~(-1),其次为nir S基因(1.14×10~9copies·g~(-1)),nirK和nosZ基因丰度均值分别为3.04×10~8copies·g~(-1)和1.09×10~8copies·g~(-1)。沉积物TN和NO_2~-是影响反硝化功能基因丰度的重要环境因子。夏秋季沉积物N2O通量为-0.12-0.04nmol·g~(-1)·h~(-1),均值为-0.05nmol·g~(-1)·h~(-1),与反硝化功能基因(nir K、nir S和nir B)丰度呈显著正相关(P0.05),表明反硝化过程消耗了N_2O。冬春季沉积物N_2O通量为-0.05-0.48 nmol·g~(-1)·h~(-1),均值为0.27 nmol·g~(-1)·h~(-1),与反硝化功能基因丰度不具显著相关性,表明反硝化作用可能不是N_2O产生的主要过程。     

云南松林不同枯落物输入处理的土壤呼吸动态及其影响因素研究

为揭示枯落物输入变化对林地土壤呼吸的影响,采用枯落物添加和去除试验(DIRT),在对滇中高原磨盘山的云南松(Pinus yunnanensis)林6种不同枯落物处理(对照CK、双倍枯落物DL、去除枯落物NL、去除有机层和A层O/A-Less、去除根系NR、无输入NI)样地土壤呼吸(Rs)和理化性质的测定的基础上,对枯落物输入变化下云南松林地土壤呼吸和土壤理化性质及两者的关系进行了研究。结果表明,(1)不同枯落物处理及不同月份间土壤呼吸差异极显著(P0.01),不同枯落物处理样地的年均土壤呼吸速率分别为:R_(s(DL))=8.32μmol·m~(-2)·s~(-1)、R_(s(CK))=6.34μmol·m~(-2)·s~(-1)、R_(s(NL))=5.71μmol·m~(-2)·s~(-1)、R_(s(NR))=4.32μmol·m~(-2)·s~(-1)、R_(s(O/A-Less))=3.69μmol·m~(-2)·s~(-1)、R_(s(NI))=2.54μmol·m~(-2)·s~(-1)。(2)不同处理对0—10 cm土层土壤水分(φ_w)、土壤温度(t)、全氮(TN)、全碳(TC)、硝态氮(NO3~-)、有机碳(TOC)、p H值和土壤总孔隙度(SP)影响显著(P0.05)。(3)R_s与t和TN呈显著正相关关系(P0.05),而与p H呈极显著负相关关系(P0.01);R_s与φ_w、NO_3~-、TC、SOC、SP、容重和C/N无显著相关性(P0.05)。研究结果对于评估未来气候变化条件下云南松森林生态系统的碳平衡具有重要意义。     

稻草覆盖对旱地土壤CO_2排放的影响

在中国南方丘陵地区,稻田与旱地交错相接,将稻草移施旱地不仅可以减缓稻田甲烷排放,而且可以提高旱地土壤肥力,但对旱地土壤CO_2排放的影响尚缺乏了解。选取油菜(Brassica campestris L.)-玉米(Zea mays L.)轮作土壤为研究对象,每季作物分别覆盖5 000 kg·hm~(-2)稻草(SM),以不覆盖稻草为对照(CK),采用静态箱-气相色谱法监测油菜-玉米轮作周期内的土壤CO_2排放动态,同时监测了5 cm深度土壤温度和含水量。结果表明,(1)稻草覆盖在低温季节提高土壤温度,在高温季节降低土壤温度;同时,稻草覆盖有助于保持土壤水分,可以缓解一定程度的干旱。(2)土壤CO_2通量具有明显的季节性,与土壤温度呈极显著正相关(r=0.736,P=0.000)。(3)稻草覆盖显著促进土壤CO_2排放。油菜季稻草覆盖处理和对照处理的CO_2通量平均值分别为34.0 mg·m~(-2)·h-1和21.2 mg·m~(-2)·h-1,CO_2累积排放量分别为3 723 kg·hm~(-2)和5 981 kg·hm~(-2)。玉米季稻草覆盖处理和对照处理的CO_2通量平均值分别为279.9 mg·m~(-2)·h-1和221.6 mg·m~(-2)·h-1,CO_2累计排放量分别为7 591kg·hm~(-2)和6 009 kg·hm~(-2)。全年(包括无作物生长期间)稻草覆盖和对照处理的CO_2累计排放量分别达到15 131 kg·hm~(-2)和11 220kg·hm~(-2),稻草覆盖增加了34%的CO_2排放。     

南方冬季种养结合模式对双季稻田CH_4和CO_2排放的影响

以不同冬季种养结合模式下双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-便携式温室气体自动分析仪法研究了冬闲田不同种养制度下双季稻田CH_4和CO_2排放特征,同时分析了CH_4和CO_2排放与主要环境和植株因子的相关性。结果表明:与冬季休闲-双季稻相比,冬季种植绿肥或绿肥结合养鸡对稻田CH_4和CO_2排放的季节变化模式无明显影响,但对排放通量有影响。2个稻季,冬季种植紫云英(Astragalus sinicus)结合养鸡处理CO_2累积排放量较冬闲、冬季种植黑麦草(Lolium perenne)、冬季种植紫云英、冬季种植黑麦草结合养鸡处理分别提高150.23%、2 034.43%、102.08%和98.68%(P0.05)。与冬闲-双季稻相比,冬季种植紫云英结合养鸡显著降低2个稻季CH_4累积排放量的42.67%(P0.05),冬季种植黑麦草结合养鸡和冬季种植紫云英处理分别提高21.40%和48.55%(P0.05)。CH_4排放通量与气温呈极显著正相关,与植株地上部干物重和体积呈极显著负相关。CO_2排放通量与植株地上部干物重和体积呈极显著正相关,与土温呈极显著负相关,与光合有效辐射(PAR)呈显著负相关。     

湿地松改造林分冠层结构及树种光合特征研究

低效林林分改造是提高森林效益的重要技术。为探讨南亚热带湿地松林分改造在冠层结构和光能利用上的效益,对广东省中山市五桂山区长命水村2个湿地松(Pinus elliottii)与乡土阔叶树种改造的混交林和对照湿地松纯林的冠层结构和光合作用进行了对比研究,结果表明,(1)在林冠结构方面,湿地松-荷木(Schima superba)等7种阔叶树种混交林改造效果明显,光能利用较为充分;林冠开度以对照样地最大,达38.75%,显著大于2个林分改造样地;叶面积指数以湿地松-荷木等7种阔叶树种混交林最大,达2.26,显著高于其他样地。(2)在光合作用方面,各改造树种之间各项光合指标均呈现显著差异。光能利用率以樟树(Cinnamomun camphora)和黎蒴(Castanopsis fissa)最好,樟树的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、环境光合有效辐射分别为12.08μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.18 mmol·m~(-2)·s~(-1)、2.43 mmol·m~(-2)·s~(-1)、302.60μmol·m~(-2)·s~(-1),黎蒴的净光合速率、气孔导度、环境光合有效辐射分别为7.98μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.11 mmol·m~(-2)·s~(-1)、309.66μmol·m~(-2)·s~(-1),这两个树种的这些光合指标在各树种中都排前两名。对照地湿地松光能利用率比改造地湿地松好,对照地湿地松的净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、环境光合有效辐射分别为3.13μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.06 mmol·m~(-2)·s~(-1)、267.19μmol·mol-1、0.83 mmol·m~(-2)·s~(-1)、85.87μmol·m~(-2)·s~(-1),均大于改造地湿地松。     

吉林省参考作物蒸散量时空分布及成因分析

为了研究吉林省参考作物蒸散量(ReferenceCropEvapotranspiration,ET_0)时空分布特征及成因,根据1961—2018年吉林省46个气象站点逐日气象数据,利用Penman-Monteith公式计算各气象站点ET_0,采用线性倾向估计和基于Arc GIS10.0的反距离加权空间插值方法分析ET_0时空变化特征,并利用敏感性分析方法对ET_0的变化成因进行分析。结果表明:吉林省ET_0呈由西向东逐渐降低的空间分布。1961—2018年ET_0平均值为955.7mm,年际变化呈降低趋势,变化率为-0.57mm·a~(-1)。年内变化夏季ET_0最高,冬季最低。ET_0对水汽压的敏感性在中部较高,西部和东部较低;对净辐射的敏感性在西部较低,东南部最高;对风速的敏感性在西部最高,东南部最低。ET_0年际变化对气象因子的敏感性为:水汽压净辐射风速平均气温。春季ET_0对水汽压和净辐射的敏感性相当,夏季ET_0对净辐射的敏感性最高,秋季和冬季ET_0对水汽压的敏感性最高。水汽压对ET_0的贡献较高区主要位于西部。风速对ET_0的贡献较高区位于中部。水汽压、净辐射、平均气温和风速对ET_0的贡献率分别为-2.45%、-3.65%、-0.08%和-7.49%。风速是ET_0年际变化的主导因子,其次为净辐射,水汽压和平均气温。春季和秋季ET_0变化的主导因子是风速,夏季ET_0变化的主导因子是净辐射。研究结果可为吉林省不同区域针对ET_0变化及其不同的主导因子制定相应的对策,以期能够合理利用水资源。     

广西红树林净生态系统碳交换变化特征及影响因子研究

为了研究广西红树林CO_2通量变化特征及其调控机制,利用2019年北海红树林生态观测试验站涡度相关系统观测的红树林碳通量和气象观测数据,分析红树林净生态系统碳交换变化特征及其与气象因子的响应关系。结果表明,广西红树林净生态系统碳交换的平均日变化曲线呈"U"型分布;在月尺度上,碳汇峰值出现在2月,最小值出现在6月;在季尺度上,不同季节碳汇峰值呈秋季春季冬季夏季的趋势;净生态系统碳交换月累积最大值为11月(-45.23 g·m~(-2)·月~(-1)),最小值为7月(-16.95 g·m~(-2)·月~(-1));广西红树林净生态系统碳交换、总呼吸和总初级生产力年累积量分别为-386.68、862.49和-1 249.18 g·m~(-2)·a~(-1),3者均低于福建和广东红树林;光合有效辐射是对净生态系统碳交换产生直接影响的主导因子,饱和水气压差是对净生态系统碳交换产生间接影响的主导因子,降水量是净生态系统碳交换的限制因子。     

香樟幼龄林不同叶龄叶片的光合特征和单萜释放规律

通过调查亚热带地区重要树种香樟(Cinnamomum camphora)叶片生长发育中幼龄、成熟和老龄3个阶段的光合生理与植物挥发性有机化合物(Plant biogenic volatile organic compounds,BVOCs)单萜释放规律,研究光合光电子输运、CO2固定对单萜释放的影响和调控规律.光合生理特征参数调查采用非直角双曲线模型和Farquhar模型,单萜释放特征参数调查采用Guenther BVOCs排放模型.结果显示:(1)香樟叶片释放的单萜以蒈烯和罗勒烯为主.在本研究的基础状态下(温度25℃,光照强度800μmol m~(-2) s~(-1)和CO_2浓度400×10~(-6)),净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)和胞间CO_2浓度(C_i)大小规律为成熟叶幼龄叶衰老叶,总单萜释放速率(E)为幼龄叶衰老叶成熟叶.(2)叶片3个叶龄阶段的单萜-光响应曲线变化趋势与光合的光响应曲线类似,但受CO2浓度的影响不明显.成熟叶具有最高的初始量子效率(α)、最大净光合速率(P_(nmax))、Rubiscom酶最大羧化速率(V_(cmax))、光下呼吸速率(R_p)和光饱和点(LSP),但是幼龄叶的光补偿点(LCP)、暗呼吸速率(Rd)和响应曲线的曲角系数(θ)最大.衰老叶具有最高的最大电子传递速率(J_(max))和最低V_(cmax),因此其Jmax/Vcmax比率为3个阶段最高,意味着衰老叶光能利用率最低,强光下光能过剩,这很可能也是常绿植物冬天利用过剩光能保持一定温度越冬的一个调控机制.(3)幼龄叶的最大单萜排放速率(E_(max))最大,其次为衰老叶,成熟叶最小.在3个阶段中,成熟叶的表观量子效率(β)和真实量子效率(βT)均是最大,幼龄叶的β最小,但βT却仅次于成熟叶.综上所述,香樟叶片单萜的释放受叶片叶龄不同影响显著,具有显著的光依赖特性,对CO_2浓度的响应不明显;香樟叶片单萜释放水平很可能受自身生长过程中能量和碳源供应的调控,也受不同生长季节环境因子变化的影响,结果可为区域性BVOCs释放模型提供有益的参数借鉴.     

黄河三角洲养殖塘水-气界面CO_2、CH_4和N_2O通量特征

随着经济的增长和人口的增加,沿海地区养殖业迅速发展,故养殖区水-气界面的CO_2、CH_4和N_2O交换通量对大气中温室气体浓度的影响不容忽视。以黄河三角洲神仙沟(桩11)南部的养虾塘为研究对象,于2013年6月—2014年4月,采用漂浮箱-气相色谱法对养殖塘白天水-气界面CO_2、CH_4和N_2O通量进行观测,并同步测定养殖塘部分环境因子。结果表明,黄河三角洲养殖塘CO_2、CH_4和N_2O的通量范围分别为-71.140 3~7.278 6、-0.005 8~0.016 5、-0.002 0~0.007 9 mg·m~(-2)·h~(-1),均值分别为-36.347 5、0.005 9、0.002 7 mg·m~(-2)·h~(-1),整体上表现为从大气吸收CO2的汇和向大气排放CH_4和N_2O的源。养殖塘温室气体通量存在明显的季节变化特征,在温度较高的夏秋季,CH_4和N_2O排放通量较大。相关性分析结果表明,温度、盐度、SO_4~(2-)、Cl~-和磷水平对养殖塘温室气体具有一定的影响,且盐度与N_2O通量、SO_4~(2-)浓度与CO_2通量之间的相关性达到显著水平。黄河三角洲养殖塘温室气体通量与自然水体和其他地区养殖塘存在较大差异,其中,地理位置的差异、养殖方式、杀菌剂的使用等环境因子和人为因素的作用显著。此外,养殖塘作为受人为干扰严重的水体,表现为多因子共同作用的结果,这一结论还有待于进一步的研究。研究结果对于综合评价水产养殖对区域气候变化的影响,深化人类活动对全球变暖的影响认识具有一定意义。