不同温度下灰胡杨叶片气孔导度对光强响应的模型分析

气孔通过调节植物体水分散失和CO2吸收在植物适应环境变化中发挥重要作用,而气孔导度模型是评价植物叶片气孔调节的重要工具。利用LI-6400光合仪测定了灰胡杨(Populus prunisoa Schrenk)在不同温度下的气孔导度响应曲线,采用几种常用的气孔导度模型对灰胡杨气孔导度进行拟合和比较,并将气孔导度模型与光响应修正模型进行耦合(耦合模型)分析了灰胡杨气孔导度的光响应特征。结果表明:灰胡杨净光合速率随气孔导度的增大而升高,但当气孔导度增大到0.397mol·m-2·s-1以上,光合速率逐渐下降。Ball-Berry模型(BB)决定系数最大(0.937)、根均方差最小(0.013 7),较Leuning修正模型(BBL)、气孔导度机理模型(BBY)和Jarvis模型(JA)能更好地描述灰胡杨气孔导度与光合速率之间的关系及拟合气孔导度对光合有效辐射的响应曲线;直角双曲线修正模型与非直角双曲线模型均能较好地描述灰胡杨光合速率与光合有效辐射之间的关系,但直角双曲线修正模型拟合的光饱和点、最大光合速率、光补偿点和暗呼吸速率与实测值更吻合,拟合效果更好。构建BB模型+直角双曲线修正模型(BBP耦合模型)拟合气孔导度的光响应曲线,并与气孔导度机理模型+直角双曲线修正模型(BBYP耦合模型)进行比较与验证,BBP耦合模型的模拟值与观测值更接近且根均方差最小(0.009 9),其拟合效果优于BBYP耦合模型。此外,不同温度下灰胡杨最大气孔导度与最大净光合速率并不同步,最大净光合速率早于最大气孔导度。构建的BBP耦合模型较为合理,可为定量探讨荒漠植物叶片气孔调节行为,进一步估算叶片光合作用和构建适合极端干旱区的水-碳耦合循环机理模型奠定基础。     

三种不同生长调节剂对杜鹃光合特性的影响

选择三种不同生长调节剂,研究不同生长调节剂对杜鹃光合特性的影响,采用5个浓度梯度的IAA、GA_3、NAA对叶片进行喷洒处理,并进行不同时间、不同梯度的光合因子和光合-光响应曲线测定,使用叶子飘直角双曲线修正模型对光响应数据进行曲线拟合.结果表明:不同生长调节剂及浓度梯度对杜鹃植株产生的效果和影响各有差异.GA_3作为常用生长调节剂,提升净光合速率的效果优于IAA和NAA,更有利于营养物质在植株体内合成和转化,研究结果可为杜鹃花期调控技术提供参考依据.     

半红树植物杨叶肖槿和海芒果的光合特性研究

杨叶肖槿(Thespesia populnea)和海芒果(Cerbera manghas)是2种有较高药用价值和园林价值的半红树植物,在海岸带生态系统中发挥着重要作用。测定了这2种半红树植物的比叶面积、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、光响应曲线等光合特征指标。结果表明:杨叶肖槿的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)分别为519.301和42.178μmol·m~(-2)·s~(-1);海芒果的光饱和点(LSP)和光补偿点(LCP)分别为268.287和29.862μmol·m~(-2)·s~(-1),杨叶肖槿和海芒果分别属于典型阳生植物和中生植物。比较2种半红树植物光合特性发现:杨叶肖槿具有较高的非光化学荧光淬灭(NPQ,2.264)和瞬时水分利用效率(IWUE,9.640μmol·mmol-1),这表明杨叶肖槿在强光下的光保护能力和水分利用能力更强;在高于光饱和点的光强下,杨叶肖槿叶片光合速率未出现下降趋势,对高温和强光照的适应能力更强。海芒果具有较高的比叶面积(SLA,99.07 cm~2·g~(-1))、叶绿素a/b比值(3.519),能在低光环境中有效吸收和转化光能,对低光环境有较强的适应力。上述结果表明,在海岸带绿化中,杨叶肖槿可作为先锋树种种植,而海芒果则需要与阳生植物搭配种植或种植于林缘。     

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。     

杜鹃红山茶(Camellia changii Ye)的扦插苗、嫁接苗和砧木的光合作用特征

杜鹃红山茶(Camellia changii Ye)是山茶科全年开花的珍稀种类,其自然繁殖能力差,需要人工辅助的传粉、扦插或嫁接进行繁殖。本文研究了杜鹃红山茶扦插苗、嫁接苗及其砧木(油茶,Camellia oleifera Abel)3种苗木的叶绿素荧光参数和光合作用参数。结果显示,砧木及杜鹃红山茶的嫁接苗和扦插苗的叶片电子传递速率光曲线均随着光合有效辐射的增强而逐渐升高至最大值,后趋于相对稳定或略有下降,其光饱和点均在800~1 000μmol.m-2.s-1附近。研究还表明,3种苗木的最大光化学效率(Fv/Fm)、实际光化学效率(ΦPSII)、光化学荧光淬灭(qP)、相对电子传递速率(rETR)、最大净光合速率(Pmax)、蒸腾速率(Tr)、瞬时水分利用效率(IWUE)和瞬时光能利用效率(ILUE)均表现为砧木>嫁接苗>扦插苗,而非荧光淬灭(NPQ)的大小顺序则为:扦插苗>嫁接苗>砧木。这些结果表明,在这3种苗木中,砧木具有高光合、高蒸腾的特点,而扦插苗的光合蒸腾能力最弱。从光合生理的角度表明砧木适应能力最强、扦插苗最弱,而嫁接苗适应能力居中,商品化生产苗木可采用嫁接方式。     

纳帕海流域不同植被类型土壤呼吸动态及其影响因子分析

土壤呼吸在生态系统碳循环过程中占有重要地位,为探讨纳帕海流域生态系统土壤呼吸过程,于2014年8月中下旬期间,采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对流域内7种植被类型土壤呼吸速率及其与土壤温度的响应规律进行了研究。结果表明:(1)各植被类型的土壤呼吸速率日变化都呈单峰曲线形式,最高值和最低值分别出现在13:00─16:00和2:00─8:00;(2)各植被类型土壤呼吸速率日均值为自然草地(5.506μmol·m~(-2)·s~(-1))轻度退化草地(4.322μmol·m~(-2)·s~(-1))高山灌丛(3.849μmol·m~(-2)·s~(-1))中度退化草地(3.226μmol·m~(-2)·s~(-1))重度退化草地(2.959μmol·m~(-2)·s~(-1))高山松Pinus densata林(2.260μmol·m~(-2)·s~(-1))青稞Hordeum vulgare Linn.var.nudum Hook.f.地(2.256μmol·m~(-2)·s~(-1));(3)当草地开垦为农田后,其土壤呼吸速率降为最低水平;(4)所有植被类型的土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈指数相关,其中在自然草地上,土壤温度对其土壤呼吸的影响最大,但温度敏感性却较低,重度退化草地的土壤温度对其土壤呼吸的影响最小,但温度敏感性最大。研究可见,区域内人类活动使草地退化、转变为农田等过程,导致其土壤呼吸速率显著下降。重度退化草地对温度变化所表现出的相对较高的敏感性,预示着在环境变化的影响下,生态系统过程及功能将会产生更大的波动。     

东江中上游主要造林树种光合生理特征

在东江中上游,以6年生造林树种木荷Schima superba、红锥Castanopsis hystrix、火力楠Michelia macclurei和藜蒴Castanopsis fissa为材料,利用Li-6400光合作用测定系统,对东江中上游水源林主要造林树种木荷、红锥、火力楠和藜蒴叶片光合日变化和光响应进行了测定,探讨了4种树种在当地自然生境下的光合生理特征。结果表明：木荷和藜蒴净光合速率（Pn）日变化呈＂单峰＂曲线,火力楠和红锥净光合速率（Pn）日变化呈＂双峰＂曲线,4种树种净光合速率（Pn）最大值均出现在10：00左右,分别为8.73、6.00、6.68和7.91μmol.m-1.s-1;4种树种净光合速率（Pn）日均值表现为木荷〉火力楠〉红锥〉藜蒴,蒸腾速率（Tr）日均值表现为红锥〉木荷〉火力楠〉藜蒴,水分利用效率（WUE）日均值表现为木荷〉藜蒴〉火力楠〉红锥,木荷具有高光合、高水分利用效率的生理特性,对环境适应能力强。4种树种光响应曲线均符合非直角双曲线模型（R2〉0.98）和指数模型（R2〉0.98）,采用非直角双曲线模型拟合的4种树种最大净光合速率（P,max）、暗呼吸速率（Rd）和表观量子效率（a）基本高于指数模型相应拟合值,且接近实测值,但2种模型拟合的光饱和点低于实际观测值。在中幼龄阶段,木荷、红锥、火力楠和藜蒴表现出较高的光饱和点（LSP）、较低的光补偿点（LCP）和较低表观量子效率,具有较强的耐阴喜光特性,对光照强度表现出一定的适应性和可塑性,对弱光与强光的利用能力较高。这些研究结果为东江流域水源林造林设计、树种筛选和抚育提供理论参考。     

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.     

铺地榕对不同土壤磷营养水平的生理生态学响应

磷矿废弃地的形成在破坏植被和景观的同时,还导致水土流失和水体富营养化等不良环境影响.本文通过控制实验研究了铺地榕Ficus tikoua对不同土壤磷营养水平的生理生态学响应,以求在揭示植物对高磷条件生态响应的机理上,为磷矿弃地的生态恢复筛选适宜的先锋物种.结果显示,在磷处理质量浓度为0～360 mg·L~(-1)范围内,铺地榕的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素质量分数、可溶性糖和根系生长的相关参数随着磷处理质量浓度的增加而增加,其后则显示出逐渐减少的趋势.植物的光饱和曲线和二氧化碳饱和曲线显示,该物种的光饱和点和二氧化碳饱和点分别为800 μmol·m~(-2)·s~(-1)和1 000 μmol·mol~(-1),表明该物种具有较强的光合性能,且是一种喜阳植物.该物种各器官对磷的吸收能力依次为根>茎>叶,实验中植物体的磷质量分数最高达到植物干物质量的1.13%左右.综合分析表明,铺地榕对土壤磷营养的适应范围较广,吸收固定能力强,是一种潜在的可用于磷矿废弃地治理的先锋物种.     

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。     

合肥市城乡梯度下麻栎林土壤呼吸特征及影响因素

以合肥市城乡梯度下3个森林公园为研究对象,于2017年4月-2018年6月开展中心城区—城郊—乡村梯度下麻栎林(Quercus acutissima)土壤呼吸速率及主要环境因子的野外观测。结果表明:城乡梯度森林土壤呼吸具有明显的季节性变化,其中夏季较高、冬季最低,呈单峰型曲线,年均土壤呼吸速率大小顺序为乡村(1.89μmol·m~(-2)·s~(-1))中心城区(1.86μmol·m~(-2)·s~(-1))城郊(1.80μmol·m~(-2)·s~(-1));土壤温湿度及土壤活性碳氮沿城乡梯度呈递减格局,土壤C、N在城乡梯度不同位置变异很大,3个区域的pH值差异不显著;不同城乡梯度下森林土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关(P0.01),中心城区和城郊森林土壤呼吸速率与含水量呈负相关,土壤理化性质对城乡梯度森林土壤呼吸的影响因区域不同而有差异;不同城乡梯度下森林的Q_(10)值存在一定程度差异,Q_(10)值大小顺序为:城郊(2.15)中心城区(2.10)乡村(1.86)。因此,土壤温度及土壤理化性质是造成城乡梯度森林土壤呼吸差异的主要原因。研究结果对于了解控制城乡梯度森林土壤呼吸的因素和更准确估测城市碳通量具有重要作用,可为管理和保护城市森林生态环境提供理论支持。     

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)。     

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。     

不同CO_2浓度升高水平对水稻光合特性的影响

CO_2浓度升高是全球气候变化的主要原因之一,同时CO_2是植物光合作用的原料,对植物的生长发育具有重要影响。研究水稻对不同CO_2浓度升高水平的响应,对于指导农业生产以及确保粮食安全具有重要意义。通过田间开顶箱试验,运用CO_2浓度自动调控系统研究不同CO_2浓度升高对水稻光合特性的影响。CO_2浓度设置3个水平:以背景大气CO_2浓度为对照(CK),在CK基础上分别增加40μmol·mol~(-1)(T_1)和200μmol·mol~(-1)(T_2)CO_2。利用Li-6400便携式光合作用测量系统,在关键生育时期测定净光合速率(Pn)、胞间CO_2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)等光合参数,并根据指数方程模型拟合最大净光合速率(Pn_(sat))、羧化效率(CE)、呼吸速率(R_p)和CO_2饱和点(CCP);使用元素分析仪测定叶片全氮含量。结果表明:在较低水平的CO_2浓度水平下,CK、T_1和T_2处理的Pn呈近似直线上升,随着CO_2浓度的升高Pn缓慢升高,当达到CO_2饱和点后趋于稳定。光合仪设定CO_2浓度为600μmol·mol~(-1)时,T_2在3个生育时期(拔节期、抽穗期和乳熟期)的Pn均较CK显著降低,降幅分别为44.0%(P0.01)、43.4%(P0.01)和49.1%(P0.01);设定CO_2浓度为800μmol·mol~(-1)时,T2在3个生育时期的Pn较CK分别降低了4.9%(P=0.506)、12.7%(P=0.167)和16.6%(P=0.220);设定CO_2浓度为1 000μmol·mol~(-1)时,乳熟期T_2处理的Pn较T1显著降低,降幅为21.5%(P0.05),表明水稻经过长时间的高CO_2浓度处理产生了光合下调。乳熟期T_2的Pn_(sat)和CE较T_1显著降低,降幅分别为21.3%(P0.05)和29.1%(P0.05)。此外,总光合速率和叶片氮含量存在极显著正比例函数关系(P0.01),总光合速率随叶片氮含量的升高而升高。对照、T_1和T_2处理的WUE均随着光合仪设定CO_2浓度梯度的升高而增大;在同一设定CO_2浓度水平下,3种处理的WUE均无显著性差异。     

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。     

海水养殖区排水中溶解性有机质的光化学研究

本研究通过光化学实验考察了莱州湾海水养殖区排水中溶解性有机质的光化学性质,并分析了排水中溶解性有机质的紫外可见吸收光谱和荧光光谱随养殖时期的变化.结果表明养殖排水中溶解性有机质光致生成活性物种如3DOM*、1O2和·OH的速率分别处于10-9(mol·L~(-1)·s~(-1))、10-9(mol·L~(-1)·s~(-1))和10~(-1)3(mol·L~(-1)·s~(-1))的量级,并随养殖时期表现出一定的规律性,即退潮阶段大于涨潮阶段,养殖间歇期大于养殖作业期.光谱分析表明,类蛋白荧光峰是养殖作业期内的优势荧光峰,其在溶解性有机质组成中的贡献随养殖排水累积汇入呈逐渐增加的趋势,这与养殖活动中排放的残余饵料和养殖排泄物等有关.与养殖作业期相比,类腐殖质荧光峰在养殖间歇期溶解性有机质中贡献相对较大,可能与养殖池沉积物的扰动释放有关.     

亚热带竹林挥发性有机物排放的模拟

2012年7月至2013年1月,采用松弛涡度积累(Relaxed Eddy Accumulation)技术在我国浙江省亚热带竹林测量了挥发性有机物(BVOC)冠层尺度的排放通量,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)。利用PAR能量平衡原理,建立了冠层尺度异戊二烯和单萜烯排放的经验模式,经验模式对于日变化、季节变化有较好的模拟。采用不同方法对经验模式进行检验,一般而言,BVOC的模拟值高于测量值。经验模式与MEGANv2.1全球生物排放模式对BVOC排放有比较一致的模拟结果,标准状况下(温度t=30℃、PAR=1 500μmol·m~(-2)·s~(-1)排放因子较接近(异戊二烯分别为4.00和3.60 mg·m~(-2)·h~(-1),单萜烯分别为0.12和0.16 mg·m~(-2)·h~(-1))。经验模式的计算结果表明:竹林BVOC排放主要集中于夏季(7-9月)且以异戊二烯为主(占BVOC排放的87.3%~95.8%)。利用经验模式计算了BVOC排放对各个因子(PAR、水汽、S/Q-散射因子,散射辐射/总辐射)变化的敏感性:当各个因子增加率大于40%时,异戊二烯对PAR的变化最敏感,其次是水汽因子,再次是S/Q;单萜烯对S/Q的变化最敏感,其次是水汽因子,再次是PAR;单萜烯比异戊二烯对S/Q的变化更敏感;异戊二烯和单萜烯对各因子变化的响应是非线性的。冠层尺度上BVOC的排放量与卫星测量的HCHO柱浓度(molec·cm~(-1))之间有良好的线性关系:异戊二烯排放量(mg·m~(-2)·h~(-1))=3.93×10~(-16)HCHO-2.81,单萜烯排放量(mg·m~(-2)·h~(-1))=1.24×10~(-17)HCHO-0.05。对比我国不同生态系统实测的排放通量、排放因子,异戊二烯排放以亚热带竹林最高,其次为温带森林,草地最低;单萜烯排放以温带森林最高,亚热带竹林次之,草地最低。     

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。     

冰雪灾害后的杉木人工林冠层结构与林下光照及土壤生化特性的关系

2008年1—2月,雨雪冰冻天气袭击广东粤北地区,造成大面积的杉木(Cunninghamia lanceolata)林被破坏。探讨粤北地区冰雪灾害后杉木人工林冠层结构与林下光照及土壤生化特性的关系,对杉木林的恢复具有重要的实际意义。采用实地调查、半球面影像技术和稀释平板法等方法,研究恢复期间杉木林内不同林隙的冠层结构与林下光照、林下土壤微生物多样性和酶活性的关系,旨在为杉木林的恢复提供科学依据。结果表明,随着林隙面积的增大,林冠开度从10.93%增加到18.36%,叶面积指数从2.70减少到1.88,直射光从3.21mol·m~(-2)·d~(-1)增加到9.29mol·m~(-2)·d~(-1),散射光从3.02mol·m~(-2)·d~(-1)增加到5.41mol·m~(-2)·d~(-1),总光照从6.23mol·m~(-2)·d~(-1)增加到14.70mol·m~(-2)·d~(-1)。林冠开度与所在林隙范围、直射光、散射光和总光照均呈极显著正相关(P0.01),与叶面积指数存在显著负相关(P0.05)。叶面积指数与直射光、散射光和总光照均呈显著负相关(P0.05)。各样方的细菌、真菌和放线菌数量分别为0.67~8.07×106、2.83~16.33×105和6.07~48.33×105CFU·g~(-1),脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性分别为.34~1.88mg·kg~(-1)、196.20~418.03mg·kg~(-1)和1.00~2.00 mg·L~(-1)。林冠开度与磷酸酶及过氧化氢酶活性之间呈显著二项式关系。综上可见,冠层结构与林下光照及土壤酶活性的关系密切,一定范围内,较大的林冠开度的有利于受灾杉木人工林林下光照条件的改善和土壤酶活性的提高,但当林冠开度超过一定范围时,土壤酶活性下降。因此,冠层结构在一定程度上能决定林内光分布和反映土壤环境质量,进而影响林木整体的光合性能和林木恢复的速度。     

疏勒河流域绿洲荒漠过渡带土壤呼吸特征及其影响因素

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环研究的关键问题之一。为了研究绿洲荒漠演化过程土壤呼吸的变化特征及其影响因素,运用地统计学的方法分析了500 m间隔取样尺度下甘肃省玉门镇饮马农场一条绿洲荒漠过渡带(荒漠、荒漠-绿洲、绿洲)土壤呼吸速率在不同时期(5、7、10月)的时空变异性,并结合过渡带不同监测点的植被盖度、土壤温度、空气相对湿度、土壤容积含水量以及土壤0~20 cm土层pH值、盐分、HCO_3~-、Cl~-、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、K~+、Na~+等理化性质分析,探讨了环境因素与土壤呼吸速率之间的相关性。结果表明:从荒漠向绿洲过渡,土壤呼吸速率从荒漠端的1.21μmol·m~(-2)·s~(-1)逐渐增大到绿洲端的4.85μmol·m~(-2)·s~(-1),增加3倍。从季节变化来看,7月份土壤呼吸速率最大,10月份土壤呼吸速率最小,5月份土壤呼吸速率居中。绿洲荒漠过渡带土壤呼吸速率的变异系数为64.1%~78.1%,属中等变异。从空间相关性来看,7月和10月土壤呼吸速率的块金值为0.065和0.113,均小于0.25,空间相关性强;5月份土壤呼吸速率的块金值为0.690,空间相关性中等。研究发现土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著正相关关系(P=0.002)。