黄河三角洲芦苇湿地生态系统碳通量动态特征及其影响因素

利用涡度相关法,对黄河三角洲芦苇湿地生态系统进行了连续2年的通量观测,分析了2017—2018年生长季芦苇湿地生态系统碳交换量(NEE)及其影响因素,为区域的碳收支预算和为全球碳循环模型的进一步完善提供理论基础。结果表明,在季节尺度上,芦苇湿地生长季具有明显的碳汇功能,生态系统呼吸(Rs)随着月份的增加呈倒"V"型变化特征,在8月达到最高;生态系统碳交换(NEE)和生态系统总初级生产力(GPP)随着月份的增加呈"V"型变化特征。2018年不同月份生态系统碳交换(NEE)、生态系统总初级生产力(GPP)、生态系统呼吸(Rs)均高于2017年,局部有所差异,其变化趋势与2017年总体保持一致。在日尺度上,2017—2018年芦苇湿地NEE日变化特征表现为两个CO_2吸收高峰,分别出现在11:00和16:00左右,其特点是在午间出现了碳交换通量的降低,CO_2排放的日最大值两个生长季均出现在8月。2017—2018年NEE_(night)随着月份的增加呈倒"V"型变化特征,在8月达到最高;而NEE_(total)和NEE_(day)随着月份的增加呈"V"型变化特征,在8月达到最高,局部有所差异。芦苇湿地生态系统的CO_2交换受到光合有效辐射(PAR)、土壤温度(t_s)和土壤体积含水量(T_a)的共同影响,生长季NEE通量与5 cm土壤温度和土壤湿度呈显著或极显著的指数关系(P0.05,P0.01),同时生长季NEE通量与5 cm土壤温度和土壤湿度的R2均高于NEE通量与10 cm土壤温度和土壤湿度的R~2,由此说明5 cm土壤温度和湿度能够更好的指示NEE通量的变化。     

内蒙古农牧交错带小叶杨人工林碳汇效应研究

造林工程已经对生态恢复起到重要作用,并将对全球碳素循环起到积极作用。以内蒙古农牧交错带小叶杨(Populus simonii)人工林为研究对象,并以天然草地为对照,分析了退牧还林对生态系统碳储量和碳循环的影响。结果表明,造林活动使植被碳库迅速增加,凋落物碳库及生态系统碳库基本上随林龄的增加而缓慢增加,土壤碳库则随林龄增加出现先降低再增加的趋势;小叶杨林木平均碳汇速率表现为:幼龄林中龄林近熟林成熟林;以成熟林(30 a)为参照,小叶杨林木固碳潜力为4 500 g·m~(-2),生态系统固碳潜力为5 141.79 g·m~(-2)。研究结果表明,内蒙古农牧交错区退牧还林后种植的小叶杨人工林在长时间尺度上是一个可观的碳汇。     

若尔盖高寒草地沙化过程碳通量的变化特征北大核心CSCD

为了解若尔盖高原高寒草地沙化过程生态系统中CO2的收支变化,利用Li-840静态箱法于2013年生长季(5-10月),在一处典型沙化区域,分别调查未沙化(UN)、中度沙化(MO)和重度沙化(SE)草地的生态系统净通量(NEE)、生态系统呼吸(ER)和土壤呼吸(SR)的季节和日动态变化.结果显示:若尔盖高寒草地未沙化草地和中度沙化草地NEE季节变化呈单峰状,中度沙化草地波动性增强,而重度沙化草地在整个生长季节变化不明显.未沙化草地在生长季节日间瞬时NEE为-3.33μmol m-2 s-1,中度沙化草地为-2.06μmol m-2 s-1,是未沙化草地的61.86%,严重沙化草地为-0.62μmol m-2 s-1,是未沙化草地的18.61%.在沙化过程中,土壤所贡献给生态系统整体的呼吸占比,从72.90%增加到79.28%,季节变化动态呈现出与系统呼吸相似的变化规律.未沙化草地在生长季节的初期和中期均呈现出较强的碳汇特性,固碳速率分别为9.05 g m-2 d-1和28.70 g m-2 d-1,而在末期呈现出微弱碳源.本研究表明,沙化使得高寒草地在生长季节由微弱的碳汇转变成为碳源,固碳能力严重削弱.     

神农架大九湖泥炭湿地CO_2通量特征及其影响因子

泥炭地在全球碳循环中起着重要作用,其碳源、碳汇功能的转变已成为研究全球气候变化的热点。为研究湖北省神农架林区大九湖亚高山泥炭湿地碳排放特征及影响因素,采用涡度相关法对大九湖泥炭湿地CO_2通量进行了观测,选取2016年6—8月作为生长季和2015年12月—2016年2月作为非生长季,对比分析泥炭湿地在不同生长季节CO_2通量的变化规律及其影响因子。结果表明,(1)大九湖泥炭湿地生态系统生长季CO_2通量的日变化规律明显,整体呈"U"型曲线,日变化范围为-6.84~6.65μmol·m~(-2)·s~(-1);非生长季CO_2通量变化趋势平缓,在-0.88~5.19μmol·m~(-2)·s~(-1)之间。(2)白天生长季与非生长季的CO2通量与光量子通量密度(PPFD)均符合直角双曲线关系,但生长季PPFD与CO_2通量的拟合效果(R~2=0.427 3,P0.01)优于非生长季(R~2=0.045 6,P0.01)。(3)生长季的气温(Ta)与CO_2通量呈二次曲线相关(R~2=0.248 6,P0.01),CO_2通量随Ta的升高呈先增加后降低;非生长季Ta与CO_2通量(R~2=0.042 8,P0.01)相关性显著,两者呈负相关,但Ta仅能解释CO_2通量4.28%的变异数据。(4)土壤温度(Ts)和土壤含水量(SWC)对CO_2通量的影响,主要体现在生态系统呼吸上。生长季夜间生态系统呼吸受Ts与SWC的共同影响(R~2=0.199 5,P0.01),生态系统呼吸的温度敏感性Q10值为1.84;非生长季夜间生态系统呼吸与Ts、SWC的相关性均不显著(P0.05)。     

川西北高寒沙化草地治理恢复过程中CO_2通量变化

川西北高寒草地生态地位突出但沙化严重,为了解其在沙化治理恢复中的碳通量变化机制,于2016年草地生长季节(7-9月)在红原县沙化草地治理恢复区分别选择恢复初期、恢复中期、恢复后期、未恢复治理4类沙化草地,利用仪器LI-8100测定CO2通量,并分析影响碳通量变化的因素.结果表明,随着治理恢复程度的加深,沙化草地碳汇功能逐渐增强,恢复初期、中期、后期样地在生长季净生态系统CO2交换量(NEE)分别为-1.61、-3.55、-4.38μmol m-2s-1,恢复初期到中期碳通量变化最为剧烈,提高了约120.50%.恢复治理也使沙化草地生态系统呼吸(ER)和土壤呼吸(SR)加强(P0.05).7月中下旬,各恢复梯度样地NEE、ER和SR分别达到峰值,之后随生长季延长,各指标均接近零.生长季7-9月期间,对照样地碳通量日动态变化平缓,均表现为全天排放;在各恢复治理阶段沙化草地中,碳通量日动态均呈单峰型格局,且随着沙化恢复的进程,日动态峰值绝对值显著升高(P0.05),表现出更强的碳汇能力.回归分析表明,碳通量与植被盖度、地上生物量、土壤0-5 cm含水量达到极显著正相关(P0.01),与0-5 cm土壤温度相关性较弱,表明在川西北高寒沙化恢复草地生长旺季,与0-5 cm土壤温度相比,0-5 cm土壤含水量对碳通量的影响更大.综上所述,沙化治理显著提高了川西北高寒沙化草地生长季的固碳能力,且在恢复中期,受植被恢复和表层土壤(0-5 cm)含水量状况改善的影响,固碳能力显著提升.     

2000—2020年北方农牧交错区植被生态功能变化及驱动因子分析

中国北方农牧交错区是种植业和草地畜牧业交错的生态过渡区,也是生态脆弱和生态敏感带,在中国生态环境保护中具有重要战略地位。为探讨2000—2020年中国北方农牧交错区植被生态功能变化趋势及其驱动因子,以北方农牧交错区的植被生态功能为研究对象,利用卫星遥感和气象观测数据,选择植被净初级生产力(NPP)、水源涵养能力和水土保持等指标来量化植被生态功能,采用空间叠加分析、趋势分析和相关分析等方法探索了植被生态功能长期变化趋势,分析气候和人为活动对植被生态功能变化的驱动作用。结果显示,2000—2020年北方农牧交错区95%以上区域的植被生态功能呈现变好趋势。其中,NPP、水土保持和水源涵养能力的提升幅度分别为57.1%、57.3%和86.7%。植被NPP由2000年的502.6 g·m~(-2)·a~(-1)(以C计,下同)增加到2020年的789.6 g·m~(-2)·a~(-1);水土保持量由2000年的473.5 t·hm~(-2)·a~(-1)增加到2020年的744.9 t·hm~(-2)·a~(-1);水源涵养能力指数由2000年的42.7增加到2020年的79.7。NPP、水土保持功能和水源涵养能力指数明显提高预示该区域生态系统向良性发展。其中,年降水量增加是驱动植被生态功能变化的关键气候因素。人类的生态保护措施使林地和草地等生态用地面积大幅度上升是促进生态功能提高的主要人为因素。     

短花针茅荒漠草原生态系统净碳交换对载畜率的响应

草地生态系统作为中国最大的陆地生态系统,其碳循环的动态变化在全球碳收支平衡中扮演着重要角色。为探讨短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原净CO_2交换的日变化和季节变化特征,阐明放牧及土壤温度和湿度的季节性变化对生态系统净CO_2交换的影响,采用便携式光合仪LI-6400(LI-COR,USA)和密闭式箱法于2013—2014年生长季(5—10月)测定了对照(CK)、轻牧(LG)、中牧(MG)和重度放牧(HG)4个处理的生态系统净碳交换。结果表明:短花针茅荒漠草原净CO_2交换具有明显的日变化规律。净碳交换的日动态主要受气温影响,昼间净碳吸收随温度升高而降低,甚至出现碳释放;夜间随气温降低,生态系统呼吸减弱。整个生长季,短花针茅荒漠草原表现为碳汇,在植物生长季的高峰期,净碳吸收达到峰值(-2.96mol·m~(-2)·s~(-1))。年际间生态系统净碳交换差异显著(P0.000 1),净碳交换主要受降水调控。净碳吸收与土壤温度在两年间均呈显著的二次多项式关系(P0.01),而与土壤湿度的关系则是2013年为显著的线性关系(P0.000 1),2014年为显著的二次多项式关系(P0.01)。土壤温度对生态系统净CO_2交换变化的解释能力为0.31~0.36,而土壤湿度对生态系统净CO_2交换变化的解释能力为0.26~0.51。HG区净碳吸收速率(-0.66mol·m~(-2)·s~(-1))显著低于CK区(-1.65mol·m~(-2)·s~(-1))。放牧减弱了荒漠草原的固碳潜力。     

基于MODIS GPP/NPP数据的三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量时空变化研究

陆地生态系统碳循环研究是全球变化与地球科学研究领域的前沿与热点问题,准确地评估陆地生态系统碳储量和碳汇量是估算未来大气 CO2浓度,预测气候变化及其对陆地生态系统影响的关键。已有相关研究多集中于对区域生态系统碳储量和碳汇量的量的估算,而缺乏针对时间尺度上的变化过程的分析,以及对变化特征空间差异性的分析。本研究基于MODIS NPP数据,结合土地利用数据及土壤有机碳密度分布数据,对三江源地区2000─2010年草地生态系统碳储量时空变化特征进行了分析,同时,基于MODIS GPP数据及China FLUX和America FLUX数据,建立草地生态系统呼吸估算模型,对其碳汇量的时空变化特征进行了分析,以期明确该地区的碳储存能力及其变化过程,为该区域草地生态系统保护和管理提供科学依据。研究结果表明：（1）三江源地区草地生态系统总碳储量为53.38×108 t,平均碳密度为14.94 kg·m-2（以C计）。土壤和植被碳储量分别为53.07×108 t和0.31×108 t,平均碳密度分别为14.85 kg·m-2和86.77 g·m-2。（2）近10多年来,三江源地区草地生态系统多年平均碳汇量为0.4×108 t,单位面积平均碳汇量为86.80 g·m-2·a-1（以C计）,表明该地区草地生态体统是一个碳汇。（3）2000年以来,三江源地区草地生态系统总碳储量及总碳汇量均呈波动增加趋势,碳汇功能有所增强。（4）三江源地区草地生态系统碳储量及碳汇量的空间分布格局及其变化趋势的空间分布均呈现明显的空间差异性。（5）MODIS GPP/NPP数据能够支撑较大尺度草地生态系统碳储量及碳汇量格局与变化趋势分析,较传统方法更为便捷高效。     

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。     

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。     

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。     

藏北高寒草地地下生物量特征及其与土壤水分的关系

植物地下生物量是高寒生态系统重要的碳库,可以反映植物对极端环境的适应特征。以高寒草原、高寒草甸草原和高寒草甸3种主要草地类型为对象,对比分析了非生长季和生长季的地下生物量,探究不同类型的高寒草地地下生物量分配机制及其动态变化过程。结果表明:(1)3种草地地下生物量的空间分布在生长季和非生长季均呈现"T"字型分布。在这两个时期,3种草地0~10 cm的生物量占总地下生物量的比例均表现为:高寒草原(91.20%,94.72%)高寒草甸草原(83.17%,92.07%)高寒草甸(67.04%,68.38%),且其比例在生长季均有增加;(2)两个时期高寒草甸地下生物量均最高(1 620.39±71.09)g·m~(-2),(3 950.08±291.46)g·m~(-2),非生长季高寒草原最低(136.24±9.14)g·m~(-2),生长季高寒草甸草原最低(133.97±6.93)g·m~(-2);高寒草甸和高寒草原地下生物量在生长季都有显著增加,而高寒草甸草原显著减少;(3)地下生物量与土壤含水量有显著的正相关关系,在同样的温度条件下,土壤含水量是地下生物量的重要影响因子;而生长季是藏北地区降水比较集中的时期,土壤表层水分的增加促使根系向表层生长。     

沙质草地生长季土壤CO_2排放特征及水热因子分析

草地土壤CO_2排放是陆地生态系统碳循环的关键生态学过程之一,研究其通量特征可以定量评估和预测区域CO_2排放状况,服务于全球气候变化下的区域碳管理。应用LI-8150土壤碳通量测定系统,定位观测并分析科尔沁沙地沙质草地生长季(6—9月)土壤CO_2通量特征,探究水热因子(降水、土壤温度和土壤含水量)对碳排放的影响机制。结果表明,(1)在日动态变化尺度上,晴天和雨天土壤CO_2通量呈现不对称"单峰型"曲线,最高值出现在11:00—16:00,最低值在04:00—06:00。(2)在生长季动态变化尺度上,土壤CO_2日平均通量呈现明显的多峰和季节变化,土壤CO_2月平均日通量分别在7月和9月出现高峰值和低峰值;2016年6月1日—9月30日日平均排放通量最小值(0.35μmol·m~(-2)·s~(-1))出现在晴天(6月8日),最大值(2.68μmol·m~(-2)·s~(-1))出现在雨天(7月23日),生长季平均排放通量为1.26μmol·m~(-2)·s~(-1)。(3)土壤CO_2通量表现为雨天高于晴天,降水事件是扰动土壤CO_2排放的关键因子。(4)土壤CO_2通量与土壤温度和土壤含水量分别表现出不同的时间尺度效应。在日尺度上,无论晴天还是雨天,7月土壤CO_2月平均日通量与表层(5 cm)土壤温度和含水量均呈正相关关系,且相关系数高于其他月份;晴天和雨天土壤含水量和温度的协同作用分别可解释土壤CO_2排放的95.0%和85.5%。在生长季尺度上,晴天的土壤含水量和雨天的土壤温度分别能够解释土壤CO_2排放的63.6%和48.0%;当土壤含水量低于4.87%、土壤温度低于25.94℃时,土壤CO_2排放量随含水量、温度的增加而增加;晴天和雨天土壤含水量和温度的协同作用分别可解释土壤CO_2排放的61.6%和43.7%。     

基于MODIS遥感数据的鄱阳湖流域生态系统生产力变化研究

生态系统生产力包括总初级生产力(GrossPrimaryProductivity,GPP)和净初级生产力(NetPrimaryProductivity,NPP),是生态系统能量与物质循环的基础,是碳循环研究的重要组成部分,掌握气候变化背景下生态系统生产力的时空变化,对陆地碳循环具有重要意义。基于MODIS遥感产品(GPP、NPP和地表覆被)和地面气象观测数据(逐日降水、气温、辐射),采用线性拟合方法和偏相关系数法分析了2000—2014年鄱阳湖流域GPP和NPP的时空分布、变化特征及其与气象因子(降水量、气温、辐射)的相关关系。结果表明,(1)2000—2014年鄱阳湖流域GPP的平均年总量为221.4 Tg?a~(-1)(以C计,下同),GPP年总量最高值为2014年的238.7 Tg?a~(-1);NPP的平均年总量为97.6 Tg?a~(-1),NPP年总量最高值为2004年的112.3Tg?a~(-1)。(2)15年来,流域内GPP略有上升趋势,其中10%的地区增长速度超过了10g?m~(-2)?a~(-1);NPP略呈下降趋势,其中20%的地区下降速度超过了5g?m~(-2)?a~(-1)。(3)年降水量、年均温和年均辐射量均呈增加趋势,增加速率分别为4.2mm?a~(-1)、0.014℃?a~(-1)和0.003 9 MJ?m~(-2)?a~(-1)。(4)GPP、NPP与年降水量、年均温和辐射均呈正相关关系,其中,GPP和NPP与降水量和温度的相关性较强,而与辐射的相关性较弱。研究结果可为开展气候变化背景下鄱阳湖流域典型生态系统生产力影响评估提供理论支撑,也对该流域的生态环境保护具有一定的科学意义和应用价值。     

暖温带-中温带过渡区4种典型森林土壤呼吸的温度敏感性

温度是全球气候变化最重要的生态因子,过渡区生态系统的能量流动和物质循环过程极易受到气候变化的影响。为揭示暖温带-中温带过渡区森林土壤呼吸对温度变化的响应,选择在暖温带-中温带过渡区分布面积较大的长白落叶松(Larix olgensis)、红松(Pinus koraiensis)、油松(Pinus tabuliformis)人工林和天然阔叶混交林4种森林类型,利用Li-8100红外气体分析仪于2010─2013年连续观测土壤呼吸速率,同时利用森林小气候梯度观测系统连续同步观测大气温度、大气降水和土壤温度等环境因子,系统研究了土壤呼吸速率动态及其温度敏感性。结果表明:长白落叶松、红松、油松和阔叶混交林的年平均土壤呼吸速率(Rs,以CO_2计)分别为(2.31±0.01)、(2.07±0.71)、(1.55±0.03)和(2.24±0.02)μmol·m~2·s~(-1);4种森林类型的Rs与10 cm土壤温度(t_(10))均具有极显著的相关关系(P=0.0000.01);生长季期间落叶松、红松、油松人工林和天然阔叶混交林的Q_(10)值分别为3.32、4.46、4.12和3.59,其中红松人工林Rs对t10的温度变化最敏感,而天然阔叶林和落叶松人工林的敏感性相对较低。本研究还对非生长季(11月─翌年3月)期间长白落叶松人工林的土壤呼吸进行了连续监测,并依据非生长季期间土壤温度的变化,将非生长季期间的土壤呼吸分为冻结期(t_(10-mean):10.0~2.0℃)、冻融期(t_(10-mean):0.5~2.0℃)和非冻结期(t_(10-mean):2.0℃)3个阶段。结果显示:长白落叶松人工林在非生长季期间仍有微弱的呼吸作用(以CO_2计,0.01~1.38μmol·m~2·s~(-1)),整个非生长季期间Rs与t_(10)有极显著相关关系(r~2=0.586 3,P=0.0000.01),非生长季冻结期的Rs与t_(10)无显著相关关系(P=0.5030.5),冻融期的Rs变化较剧烈,且较冻结期有较明显的增加;整个非生长季落叶松人工林的Q_(10)值为4.65,是生长季的1.40倍。研究结果对进一步阐明气候带过渡区不同森林类型土壤呼吸对气候变化的响应具有重要意义。     

高寒人工草地土壤可溶性有机氮库和无机氮库动态变化

以青海省高寒区人工草地为研究对象,分析土壤可溶性有机氮库和无机氮库含量及其季节动态变化过程,确定牧草不同发育期土壤供氮能力,为研究高寒区人工牧草吸收土壤氮素提供依据。研究结果表明,(1)青海同德暗栗钙土种植禾本科牧草第1年土壤以硝态氮为主,占54%~59%,其次为可溶性有机氮,占22%~29%,铵态氮最低,仅占17%。1年人工草地土壤铵态氮含量随生长季延长逐渐增多,9月最高;土壤硝态氮在6月返青期最高,随生长季延长下降显著;土壤可溶性总氮和可溶性有机氮在返青期和枯黄期较高,生长旺盛期较低。(2)青海果洛州退化高寒草甸土种植禾本科牧草的人工草地土壤硝态氮和可溶性有机氮占优势,分别占49%和43%,铵态氮仅占8%。1年人工草地随生长季土壤铵态氮含量逐渐升高,9月最高;土壤硝态氮在7月初期最高,随生长季延长显著下降;土壤可溶性总氮和可溶性有机氮在生长季初期(7月)最高,随生长季延长而降低。表明高寒区人工草地土壤可溶性有机氮是植物可利用氮的重要组成成分,其含量仅次于硝态氮且远高于铵态氮。(3)与1年人工草地相比较,同德单播禾本科牧草生长3年后,土壤中植物可利用氮素迅速下降,尤其是硝态氮含量下降近80%,其次铵态氮下降近67%,可溶性总氮下降近60%2.5倍,仅可溶性有机氮下降不显著。说明单播模式下人工草地土壤有效养分下降是人工草地生产力难以持续的主要原因。(4)在1年人工草地种植的不同牧草种类的土壤各类氮素均无显著差异;而在3年草地,冷地早熟禾(Poa crymophila)和星星草(Puccinellia tenuiflora)单播人工草地土壤表层硝态氮显著高于其他种单播人工草地,星星草和多叶老芒麦(Elymus sibiricus)单播人工草地土壤可溶性总氮显著高于其他种类人工草地。初步推断:种植不同牧草可对不同形态土壤氮素产生影响,暗示不同牧草对不同形态氮素的需求存在一定差异性。     

不同放牧强度对高寒草甸生态系统呼吸的早期影响

放牧是高寒草甸一种重要的利用方式,对土壤理化性质和植被会产生重要影响,研究放牧对高寒草甸生态系统呼吸的影响对估算碳交换和制定合理放牧政策具有重要意义.利用静态箱-气象色谱法,于2012年8月到2013年7月在青藏高原东缘高寒草甸对轻度、中度和重度3种放牧强度下的生态系统呼吸进行每月至少一次的连续观测,以估算高寒草甸生态系统呼吸,并探讨放牧强度对生态系统呼吸的作用.结果显示:轻度、中度和重度放牧条件下,年均生态系统呼吸(以C计)分别为226.33±62.30、213.63±53.22和215.15±53.19 mg m~(-2) h~(-1),三者之间无显著差异(P0.05);在生长季生态系统呼吸分别为367.97±47.86、324.62±44.95和348.37±43.10 mg m~(-2) h~(-1),在非生长季生态系统呼吸分别为105.81±22.13、96.55±14.69和110.61±16.89 mg m~(-2) h~(-1),在不同放牧强度下生态系统呼吸均表现出明显的季节特征,但在相同季节不同放牧强度间生态系统呼吸差异不显著;月累积降水量与生态系统呼吸呈显著正相关关系;该区域放牧地生态系统平均年累积呼吸为472.63 g m~(-2) h~(-1).本研究表明,在试验初期不同放牧强度对生态系统呼吸无显著作用.     

三江源草地GNDVI年际波动及其沿海拔梯度敏感性分析

掌握三江源草地植被变化对草地恢复和生态建设工程具有重要的指导意义。以三江源草地生长季平均NDVI(GNDVI)为研究对象,基于趋势分析和偏相关分析方法,分析了三江源区2000—2015年高寒草地生长季GNDVI年际波动及其对海拔变化的敏感性,旨在阐明三江源高寒草地年际波动及其在不同水热组合环境下的响应规律。研究结果表明:自2000年以来,三江源地区暖湿化和各类生态工程的实施使得三江源区高寒草地GNDVI表现出上升的趋势,由于气候、植被生理生态过程等因素的影响,三江源区高寒草地GNDVI存在较大的年际波动,其中草甸区的年际波动对三江源全区草地GNDVI年际波动贡献度达75.4%,草原区仅有24.6%;三江源草地GNDVI多年均值随海拔的升高而降低,而GNDVI的变化趋势随海拔的升高而升高。低海拔地区的草地占比虽小,但其GNDVI的年际波动对三江源全区高寒草地年际波动的贡献度远大于高海拔地区;无论三江源全区、草甸区还是草原区,低海拔地区GNDVI的年际波动受降雨主导,而温度的变化是高海拔地区GNDVI年际波动的主导因子。     

广州海珠湖城市湿地CO_2通量特征

城市湿地是陆地湿地生态系统碳库的重要组成部分,研究城市湿地在人为干预环境下的碳排放特征以及影响因素对控制湿地排放温室气体具有重要意义.本研究通过静态箱-气相色谱法研究广州市海珠湖湿地在2013年12月至2014年11期间的美人蕉(Canna indica,CI)、野芋(Colocasia tonoimo,CT)、蓝花草(Aphelandra ruellia,AR)群落湿地的CO_2通量季节性变化以及相关环境因子.结果显示:CO_2的通量季节性变化明显,美人蕉、野芋通量最大值集中在3月至5月期间,而蓝花草通量峰值集中在9月至10月期间,分别为~(-1) 168.37、-607.57、-751.02 mg m~(-2) h~(-1),季节性CO_2通量强弱表现为夏季春季秋季冬季.美人蕉、蓝花草、野芋的年平均通量分别为-579.30、-373.05、~(-2)90.43 mg m~(-2)h~(-1),3种湿地植物的CO_2固定能力强弱比较为美人蕉蓝花草野芋.湿地植物、大气温度、水力条件是影响城市湿地CO_2通量的主要因子,高温促使城市湿地排放更多的CO_2,而高水位则主要通过限制土壤呼吸以减少CO_2排放;水中的氨氮含量上升显著增强美人蕉群落CO_2吸收能力.本研究表明,观测期内海珠湖湿地生态系统表现为CO_2的汇,CO_2固定量约为1 524.02 t,人为的湿地植物管理和水文调控能进一步促进湿地植物吸收CO_2并减少湿地土壤和植物排放CO_2,从而提升城市湿地的碳汇能力.     

多梯度增温对青藏高原高寒草甸温室气体通量的影响

高寒草甸是青藏高原重要的草地类型之一。目前增温对高寒草甸温室气体通量影响的研究较少,尤其在不同尺度的增温条件下,温室气体通量的响应尚不明确。因此,设置多梯度增温实验,模拟未来不同幅度增幅情况,对预测高寒草甸温室气体通量的变化具有重要意义。为深入地认识气候变暖对高寒草甸温室气体通量的影响,假设高寒草甸温室气体通量的周转速率在增温条件下随增温梯度而加快。在青藏高原纳木错地区高寒草甸,采用开顶箱法(Open-top chambers,OTCs)设置对照(T0,不增温)以及4个不同程度的增温处理(T1、T2、T3、T4,分别增温1、2、3、4℃),结合静态箱-气相色谱法对增温处理后的CO_2、CH_4和N_2O通量进行同步观测。对3个生长季(2013—2015年)进行连续观测发现:(1)地下5 cm土壤3年的平均温度相对于对照处理分别增加1.73℃(T1)、1.83℃(T2)、3.03℃(T3)和3.53℃(T4);(2)高寒草甸生长季平均呼吸(CO_2)为(42.6±9.11)mg·m~(-2)·h~(-1),同时具有较强的CH_4吸收能力,达到(-47.96±8.76)μg·m~(-2)·h~(-1),其N_2O通量维持在较低水平,为(0.3±0.46)μg·m~(-2)·h~(-1);(3)在高寒草甸生长季,温室气体通量与温度以及水分均具有显著的相关关系,但增温未能显著改变生长季温室气体平均通量。以上结果表明,增温所引起的其他环境因素的改变(如伴随不同梯度增温下土壤水分变化的不确定性),导致高寒草甸在短期内进行内部调节,并维持温室气体通量稳定。