青海湖高寒湿地生态系统夏季CO_2通量日变化及其影响因子研究

利用涡度相关技术对青海湖高寒湿地生态系统夏季CO2通量日变化特征进行分析,并且结合气象观测数据对CO2通量日变化的影响因子进行探讨。结果表明,青海湖高寒湿地生态系统夏季CO2通量日变化呈"U"字型,8:00—20:00 CO2通量值为负,其他时间为正,最低值出现在12:30,为-15.34μmol·m-2·s-1。CO2通量日平均值为-3.65μmol·m-2·s-1(约-13.87 g·m-2·d-1),表现为明显的CO2吸收,是重要的碳汇。CO2通量与净辐射、气温和表层土壤温度的相关性分析表明,净辐射是影响青海湖高寒湿地生态系统夏季CO2通量日变化的主要因子,气温次之,表层土壤温度对CO2通量的影响最小。采用多元回归分析得出CO2通量与各个影响因子之间的关系符合三元一次线性回归方程,R2=0.689,且达到极显著水平(P0.01)。     

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。     

不同水分条件下巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地夏季N_2O日排放特征

在气候变暖背景下温室气体排放特征的研究已成为全球变化的研究热点之一,而湿地生态系统与温室气体排放有着密切的关系。湿地N2O排放对水分变化的响应机制研究对干旱区高寒湿地的科学管理具有重要意义。以新疆天山中部巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为研究区,采用静态箱-气相色谱法,对处于不同水分条件下高寒湿地生态系统N2O排放特征进行研究。结果表明:(1)常年积水区、季节性积水区、常年干燥区生态系统N2O的日平均排放通量分别为1.27、0.99、0.98μg·m-2·h-1。生态系统日N2O累积排放量分别为常年积水区30.61μg·m-2、季节性积水区23.97μg·m-2、常年干燥区23.08μg·m-2。(2)季节性积水区生态系统N2O排放日变化表现为3峰曲线,其峰值分别出现在2:00(1.30μg·m-2·h-1)、11:00(1.28μg·m-2·h-1)和21:00(1.66μg·m-2·h-1),而常年干燥区生态系统N2O排放日变化表现为双峰曲线,峰值分别出现在9:00(1.40μg·m-2·h-1)和17:00(1.42μg·m-2·h-1)。(3)环境因素显著影响着湿地生态系统N2O排放,地表植被活体生物量与生态系统N2O累积排放量呈现显著正相关性,在常年积水区地下10 cm土壤温度与生态系统N2O排放通量相关性达到显著水平(F=8.326,P=0.018),在季节性积水区土壤含水量与生态系统N2O排放通量有显著相关性(F=4.787,P=0.043)。     

吉林西部不同土地利用方式下的生长季土壤CO2排放通量日变化及影响因素

利用GXH-3051A红外线分析仪,采用动态闭合气室法对吉林西部4种土地利用方式下土壤CO2排放通量日变化进行了定位测量,系统分析了环境因子及土壤理化性质等因素对土壤CO2排放通量日变化的影响。结果表明,水田、旱田、草地和盐碱地土壤CO2排放通量日变化均呈单峰曲线,但排放通量的日均值有较大差异,其中水田和草地排放量较高,分别为1.69μmol.m-2.s-1和1.24μmol.m-2.s-1;旱田和盐碱地较低,为0.50μmol.m-2.s-1和0.63μmol.m-2.s-1。各地类土壤CO2排放通量的日均值与其每天上午10:00土壤CO2排放通量值最为接近,即可用该时间测得的土壤CO2排放通量估测日平均值。土地利用方式和大气温度是造成土壤CO2日排放通量差异的主要因素,多年来该区土地利用方式的变化,改变了土壤表层10 cm内的土层温度、土壤含水率、有机碳含量、水解氮含量,进而影响土壤呼吸和CO2排放通量;区内水田土壤CO2排放通量与温度的相关性最高(R2=0.837 5),其次为旱田和草地。     

吉林西部不同土地利用方式下的生长季土壤CO2排放通量日变化及影响因素

利用GXH-3051A红外线分析仪,采用动态闭合气室法对吉林西部4种土地利用方式下土壤CO2排放通量日变化进行了定位测量,系统分析了环境因子及土壤理化性质等因素对土壤CO2排放通量日变化的影响。结果表明,水田、旱田、草地和盐碱地土壤CO2排放通量日变化均呈单峰曲线,但排放通量的日均值有较大差异,其中水田和草地排放量较高,分别为1．69μmol·m-2．S-1和1．24μmaol·m-2s-1;旱田和盐碱地较低,为0．50μmol·m-2．S-1和0．63μmol·m-2．S-1。各地类土壤C02排放通量的日均值与其每天上午10：00土壤CO2排放通量值最为接近,即可用该时间测得的土壤CO2排放通量估测日平均值。土地利用方式和大气温度是造成土壤CO2日排放通量差异的主要因素,多年来该区土地利用方式的变化,改变了土壤表层10cm内的土层温度、土壤含水率、有机碳含量、水解氮含量,进而影响土壤呼吸和CO2排放通量;区内水田土壤CO2排放通量与温度的相关性最高（R2=0．8375）,其次为旱田和草地。     

基于IRGA通量箱法的草坪夏季晴天CO_2净交换量日动态

利用红外气体箱式法(Infrared Gas Analyze,IRGA),于2008年8月晴天对福州市马尼拉草坪(Zoysia matrel-la)的生态系统CO2净交换(NEE)和环境因子进行观测,阐明NEE及其组分的昼夜动态变化特征和影响因子。马尼拉草坪NEE的昼夜变化呈现为单峰型曲线,昼间其变化规律较强,夜间呈波动状态。NEE(取绝对值)最大值出现在10:00,最小值出现在16:00左右。太阳辐射、腔室内空气相对湿度和气温与NEE的相关性均为极显著(p<0.01),太阳辐射、腔室内空气相对湿度和5cm土壤温度共同解释NEE速率昼夜变异的89.30%。太阳辐射和腔室内空气相对湿度是影响草坪生态系统CO2净交换量日动态的主导环境因子;其中,太阳辐射可以单独解释NEE速率昼夜变化的79.70%,腔室内空气相对湿度可以单独解释NEE速率昼夜变化的50.40%;夏季晴天草坪生态系统在日尺度上表现为净吸收,平均CO2净交换速率为-4.11μmol/(m2.s)(负值表示吸收),平均日总通量为-0.18 mol/(m2.d)。     

广西英罗港不同红树林群落土壤CO2和CH4通量对气温变化的响应

采用WEST-1011便携式土壤通量测量仪对广西北海英罗港自然保护区不同红树植物群落土壤的CO2和CH4排放通量特征以及其与气温的关系进行研究。结果表明,各群落土壤CH4通量的值都较小,在-2~3μmol.m-2.s-1之间;红海榄Rhizophora stylosa群落、木榄Brugiera gymmonhiza群落一天的CO2通量变化很小,秋茄Kandelia candel群落一天的CO2通量变化比较明显,最大值出现在19：00,为5.001μmol.m-2.s-1,桐花树Aegiceras corniculatum群落一天的CO2通量变化明显,最大值出现在11：00,为8.325μmol.m-2.s-1。排放通量与气温做相关性研究发现,气温与红海榄群落、木榄群落土壤CH4通量与气温呈不显著的正相关关系,与秋茄群落呈现极其显著的负相关关系,与桐花树群落呈显著的负相关关系;气温与红海榄群落、木榄群落、秋茄群落、桐花树群落的土壤CO2通量均呈不显著的负相关关系。     

鄱阳湖南矶湿地净生态系统CO_2交换量的日变化特征

利用涡度相关技术分未淹水期和淹水期对2015年4月—2016年10月鄱阳湖南矶湿地净生态系统CO_2交换量(net ecosystem CO_2exchange,NEE)进行观测,分析其日变化特征和影响因子。结果表明:在未淹水期,湿地NEE日变化呈现"U"型分布特征,日间最大CO_2吸收量为18.24μmol·m~(-2)·s~(-1),夜间最大CO_2释放量为24.92μmol·m~(-2)·s~(-1)。在淹水期,除较高洲滩及湖岸高地外,植被被水面覆盖,湿地NEE日变化无明显特征,日间最大CO_2吸收量为2.29μmol·m~(-2)·s~(-1),夜间最大CO_2释放量为12.66μmol·m~(-2)·s~(-1)。相关分析和主成分分析表明在未淹水期南矶湿地日间NEE月平均日变化与光量子通量密度相关性最高,与气温、降水、土壤含水量和土壤温度的相关性次之,夜间NEE月平均日变化与气温、土壤温度和土壤含水量相关性较高。在淹水期,南矶湿地日间NEE月平均日变化与光量子通量密度、土壤含水量有关,夜间变化与土壤温度、土壤含水量和气温有关。     

若尔盖高原泥炭沼泽湿地CO2呼吸通量特征

若尔盖高原沼泽湿地是我国最大的高原泥炭沼泽湿地。采用静止箱/气相色谱法,2004年5月至10月对若尔盖高原泥炭沼泽湿地CO2呼吸通量进行了观测。沼泽湿地CO2呼吸通量平均值为200.40mg·m-2·h-1,最大值为402.37mg·m-2·h-1,最小值为61.09mg·m-2·h-1。沼泽湿地周边的沼泽化草甸CO2呼吸通量平均值为425.50mg·m-2·h-1,最大值为891.74mg·m-2·h-1,最小值为124.23mg·m-2·h-1。二者均在7、8月出现排放峰值。沼泽湿地CO2呼吸通量日变化为单峰型,高峰出现在13时和15时。沼泽湿地CO2呼吸与温度具有相关性,其中与5cm深的土壤温度相关性最好。若尔盖高原沼泽湿地CO2呼吸通量的平均值仅为三江平原常年积水沼泽湿地的约36%,这可能是若尔盖高原沼泽湿地有泥炭积累,而三江平原沼泽湿地无泥炭积累或仅有少量积累的重要原因之一。     

互花米草入侵盐沼湿地CH_4和N_2O排放日变化特征研究

甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)是导致全球气候变暖的2种重要温室气体,探索其源汇及地域排放特征一直是全球变化研究领域的核心内容。CH4和N2O通量的日变化研究是正确估算大时间尺度下CH4和N2O排放量的基础。利用静态箱法原位观测了江苏沿海芦苇(Phragmites australis)、盐蒿(Suada salsa)、光滩、水面以及互花米草(Spartina alterniflora)入侵湿地CH4和N2O排放的日变化特征。结果表明,1)互花米草湿地地上部生物量为1.70 kg·m-2,土壤有机碳质量分数为13.55 g·kg-1;分别是芦苇和盐蒿湿地的2.50~3.43和2.15~4.15倍。2)互花米草和芦苇湿地土壤10 cm处氧化还原电位(Eh)有明显日变化,最低值出现在3:00,最高值出现在12:00;光滩和盐蒿湿地没有明显的日变化。3)互花米草湿地CH4日平均排放通量为0.52 mg·m-2·h-1,是其他湿地的2.12~6.40倍;N2O日平均通量为-3.24μg·m-2·h-1,显著低于盐蒿湿地、光滩和水面(P0.05)。互花米草和芦苇湿地CH4排放通量最高值(0.73 mg·m-2·h-1和0.30 mg·m-2·h-1)出现在15:00,最低值(0.37mg·m-2·h-1和0.17 mg·m-2·h-1)出现在3:00,均与土壤孔隙水中CH4浓度呈显著负相关(P0.05)。互花米草湿地CH4排放通量与10 cm土温、Eh和生态系统CO2净交换量(NEE)显著正相关(P0.05)。互花米草和芦苇湿地N2O通量9:00-18:00为负值,21:00—6:00为正值,均与NEE呈显著负相关(P0.05)。盐蒿湿地、光滩和水面CH4和N2O排放通量没有明显日变化特征。互花米草入侵提高了沿海湿地CH4排放,但降低了N2O排放,植物对CH4传输作用以及向根际传输O2和易分解有机物是导致互花米草和芦苇湿地CH4和N2O排放表现出日变化特征的原因。     

淮河流域农田碳收支特征及影响因素分析

采用开路涡度相关系统对淮河流域农田湍流特征进行了4年连续监测,以该地区主要农作物小麦和水稻为例,对CO2通量数据进行分析处理。研究结果表明：农田CO2通量的日变化随季节变化明显,春、夏变化幅度明显大于秋、冬。2007—2010年淮河流域夏季农田CO2通量日变化规律均呈单峰型,白天为明显的碳汇;其日最大累计吸收量出现在2007年,可达16.1mg.m-2.s-1,最小值出现在2009年,为11.1 mg.m-2.s-1。在水稻拔节期垂直风速（W）、潜热通量（LE）、显热通量（H）、光合有效辐射（PAR）、净辐射（Rn）与CO2通量均呈负相关,通过对各项指标进行主成分分析,得到了新的综合指标F=-0.36ZX1＋0.42ZX2＋0.42ZX3＋0.42ZX4＋0.39ZX5＋0.42ZX6＋0.13ZX7,并经过计算得出中午1点是最大的碳汇,凌晨12点是最大的碳源。     

濒危植物长序榆（Ulmus elongata）幼苗光合特性的初步研究

用Li-6400XT便携式光合作用仪对一年生和当年生濒危植物长序榆幼苗的光合日变化进行了观测,为科学保护提供理论依据和技术途径。结果发现,一年生和当年生长序榆幼苗的光合日变化均为单峰曲线,无＂午休＂现象。当年生的平均净光合累积量（5.64μmol.m-2.s-1）大于一年生的净光合累计量（5.05μmol.m-2.s-1）。胞间二氧化碳（Ci）浓度与光合日变化基本上是相反的。气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）没有明显的变化规律。光能利用率（LUE）中午12？00最低,水分利用率（WUE）13？00最高。一年生和当年生的光饱和点（LSP）分别为1 620.75μmol.m-2.s-1和1 123.07μmol.m-2.s-1,二者的光补偿点（LCP）均较低,分别为8.33μmol.m-2.s-1和8.89μmol.m-2.s-1,即长序榆幼苗是一光适应幅度较大的植物。偏相关分析表明光合有效辐射（PAR）和大气温度（Ta）是决定其净光合速率的主要环境因子。     

模拟氮沉降对入侵植物薇甘菊光合特性的影响

该文将探讨氮沉降对外来植物薇甘菊（Mikania micrantha）光合特性的影响。在广州东北郊薇甘菊生长的木荷（Schima superba）人工幼林地进行模拟氮沉降处理,以NH4NO3作为氮源,设置3个氮沉降水平,分别为N0（N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）以及N10（N：10 g·m-2·a-1）。在模拟氮沉降的26个月后,采用LI-6400便携式光合仪对不同氮沉降处理下薇甘菊（Mikania micrantha）光合特性进行了测定,分析了不同氮沉降处理之间薇甘菊光合生理指标的差异。结果表明：在试验时间内,不同氮沉降处理之间的薇甘菊净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、蒸腾速率（Tr）和水分利用效率（WUE）日均值的差异不显著（p〉0.05）,但这些光合生理指标的大小均表现为N10？N5？N0,氮沉降一定程度提高了薇甘菊的光合作用,可能加速薇甘菊的生物入侵。光合有效辐射（PAR）是影响薇甘菊净光合速率（Pn）的主导因子,其次为叶片温度（Tl）和大气温度（Ta）,它们均与Pn呈极显著正相关（p〈0.01）,而与空气相对湿度（RH）呈不显著的负相关（p？0.05）。氮处理对薇甘菊最大净光合速率（P′max）、表观量子效率（a）、暗呼吸速率（Rd）、光饱和点（LSP）和光补偿点（LCP）的影响不明显（p？0.05）。P′max、a、LSP和LCP分别介于21.21~22.07、0.058~0.059、1546.0~1653.3和8.0~9.3μmol·m-2·s-1之间,在氮沉降下薇甘菊表现出高光合潜力及强阳性植物的特征。该文可为研究氮沉降下薇甘菊入侵林地的机制提供有价值的参考。     

珠江三角洲四种森林类型土壤CO2通量特征研究

采用开路式土壤CO2通量测量系统Li-8100&Li-8150对珠江三角洲地区尾叶桉(Eucalyptus urophylla)人工林、乡土树种恢复林、针阔叶混交林和常绿阔叶林4种林型的土壤CO2通量进行了观测。结果表明:4种森林类型年均土壤CO2通量为尾叶桉人工林(3.35μmol.m-2.s-1)>针阔叶混交林(2.66μmol.m-2.s-1)>乡土树种恢复林(2.09μmol.m-2.s-1)>常绿阔叶林(1.86μmol.m-2.s-1);旱季土壤CO2通量明显小于雨季。前3种森林类型凋落物呼吸处理表明,旱季对照组土壤CO2通量均小于相应的去除凋落物组、雨季则相反,全年的对比结果显示,3种森林类型的凋落物呼吸贡献分别达到1.3%、7.1%和10.8%。土壤CO2通量与10 cm土壤温度呈显著指数相关,且土壤CO2通量温度敏感指数表现为针阔叶混交林Q10最大(3.49),尾叶桉人工林Q10最小(1.95)。     

互花米草入侵盐沼湿地CH4和N2O排放日变化特征研究

甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）是导致全球气候变暖的2种重要温室气体,探索其源汇及地域排放特征一直是全球变化研究领域的核心内容。CH4和N2O通量的日变化研究是正确估算大时间尺度下CH4和N2O排放量的基础。利用静态箱法原位观测了江苏沿海芦苇（Phragmites australis）、盐蒿（Suada salsa）、光滩、水面以及互花米草（Spartina alterniflora）入侵湿地CH4和N2O排放的日变化特征。结果表明,1）互花米草湿地地上部生物量为1.70 kg·m^-2,土壤有机碳质量分数为13.55 g·kg^-1;分别是芦苇和盐蒿湿地的2.50-3.43和2.15-4.15倍。2）互花米草和芦苇湿地土壤10 cm处氧化还原电位（Eh）有明显日变化,最低值出现在3：00,最高值出现在12：00;光滩和盐蒿湿地没有明显的日变化。3）互花米草湿地 CH4日平均排放通量为0.52 mg·m^-2·h^-1,是其他湿地的2.12-6.40倍;N2O日平均通量为-3.24μg·m^-2·h^-1,显著低于盐蒿湿地、光滩和水面（P＜0.05）。互花米草和芦苇湿地CH4排放通量最高值（0.73 mg·m^-2·h^-1和0.30 mg·m^-2·h^-1）出现在15：00,最低值（0.37 mg·m^-2·h^-1和0.17 mg·m^-2·h^-1）出现在3：00,均与土壤孔隙水中CH4浓度呈显著负相关（P＜0.05）。互花米草湿地CH4排放通量与10 cm土温、Eh和生态系统CO2净交换量（NEE）显著正相关（P＜0.05）。互花米草和芦苇湿地N2O通量9：00-18：00为负值,21：00—6：00为正值,均与NEE呈显著负相关（P＜0.05）。盐蒿湿地、光滩和水面CH4和N2O排放通量没有明显日变化特征。互花米草入侵提高了沿海湿地CH4排放,但降低了N2O排放,植物对CH4传输作用以及向根际传输O2和易分解有机物是导致互花米草和芦苇湿地CH4和N2O排放表现出日变化特征的原因。     

不同载畜率对短花针茅荒漠草原土壤呼吸的影响

草地是我国最大的陆地生态系统,土壤呼吸是草地碳循环研究的重要内容,是土壤碳库输出的主要方式,影响大气中CO2浓度变化。放牧是草地主要利用方式之一,通过动物采食和践踏,改变植被冠层结构,对土壤理化性质、土壤有机质和土壤微生物产生影响,进而改变土壤呼吸速率。为探究不同载畜率对短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原土壤呼吸速率的影响,2011—2012年用Li-8100开路式碳通量测定系统,对生长季内（6—10月）4个不同载畜率处理下的土壤呼吸进行测定,测定周期为2周1次。辅助测定地下10 cm的土壤温度及土壤湿度,并分析土壤呼吸与土壤温、湿度的关系。结果表明：1）2011年不同载畜率对土壤呼吸速率无显著影响,表现为对照〉中度放牧〉轻度放牧〉重度放牧的变化趋势。2012年与对照（1.6μmol·m-2·s-1）相比,重度放牧（1.07μmol·m-2·s-1）显著降低土壤呼吸速率。总体而言,2011年土壤呼吸速率低于2012年,但差异不显著。2011年土壤温度（20.73℃）显著高于2012年（14.38℃）,不同处理间无显著差异,重度放牧区偏高。2012年土壤湿度（7.24%）显著高于2011年（4.11%）,对2年数据整体分析发现,轻度放牧区土壤湿度显著低于对照和中度放牧。2011年土壤湿度变化趋势为中度放牧〉对照〉重度放牧〉轻度放牧。2012年,轻度放牧土壤湿度最小,各处理间差异不显著。2）2011年,土壤呼吸与土壤温度月动态无明显规律,与土壤湿度呈现相反的变化趋势。2012年土壤呼吸的月动态与土壤温、湿度变化趋势相似。3）2011年,土壤呼吸速率随温度升高出现波动,与土壤湿度呈负相关。2012年,土壤呼吸速率随土壤温、湿度升高而增大。在干旱年份,降水减少会掩盖放牧对土壤呼吸的影响;在降雨较多的年份,重度放牧显著降低土壤呼吸速率。     

湿地生态系统CO2净交换、水汽通量及二者关系浅析

湿地生态系统碳循环是陆地碳循环研究中的重要组成部分,对于全球变化具有重要意义。水汽通量是影响湿地生态系统碳循环最重要、最基本的生态因子之一,与湿地生态系统CO2净交换密切相关。本文在总结湿地生态系统CO2净交换与水汽通量变化基本规律及其主要影响因子的基础上,从宏观和微观2个方面分析二者之间的内在关系。从宏观上看,湿地生态系统本身的特点决定了CO2净交换与水汽通量之间必然是相互影响、相互制约的;就微观而言,叶片尺度上的气孔行为是水分蒸腾和净碳通量这两个生理生态过程相互联系的纽带。最后,对湿地生态系统CO2净交换与水汽通量关系的研究方向提出展望。