农业生态系统碳循环研究

为了搞清我国农业生态系统碳循环状况,以１９９０年和２０００年为例,对系统周年内碳的吸收、排放、固定和转移量进行了计算分析,绘制出全国农业生态系统碳循环框图。结果表明,１９９０年和２０００年碳的排放、固定、转移量占当年吸收量分别为８９．７％和９１．０％、９．１２％和７．８３％及１．１８％和１．１６％。说明无论是现阶段还是气候变化后,我国农业生态系统对碳的吸收量均大于排放量,对大气ＣＯ２浓度而言,不是源而是汇。     

1975—2005年中亚土地利用/覆被变化对森林生态系统碳储量的影响

土地利用/覆被变化(LUCC)对碳循环的影响研究已覆盖全球绝大多数地区,但中亚LUCC对森林生态系统碳库的影响仍属未知。论文以人工林面积、森林产品收获产量及林地转移面积为基础数据,应用Bookkeeping模型,分析了1975—2005年期间三种LUCC方式对中亚森林碳库的影响。近30 a LUCC对其碳库的影响总体表现为碳汇,固碳量为3.07 Tg。植树造林表现出强烈的碳汇功能,总固碳量为12.97 Tg。森林采伐是最主要的碳释放来源,共释放碳5.80 Tg。林地转移呈现较强的碳释放特征,共排放为4.10 Tg。结果表明1975—2005年该区域LUCC对森林碳库具有明显的增汇效应。研究结果将有利于减少LUCC对全球碳收支影响的不确定性。     

~(14)C在陆地生态系统碳循环研究中的应用及进展

深刻理解陆地生态系统碳循环有助于提高未来气候预测的准确性。~(14)C是陆地生态系统碳循环研究中广泛应用的重要工具,本文对~(14)C在土壤有机碳周转时间和平均停留时间的评估、陆地生态系统释放CO_2的源解析、河流有机碳的源解析及陆地生态系统碳循环对气候变化和土地利用的响应等四个方面的应用及进展进行了细致的介绍,最后展望了~(14)C应用于陆地碳循环研究发展趋势,并对国内相关研究的开展提出了几点建议。     

生态系统呼吸温度敏感性的分布及影响因素

生态系统呼吸的温度敏感性(Q10)是表征气候变暖-陆地碳循环反馈作用的一个关键参数,然而其全球分布格局及其对关键环境因子变化的响应仍存在很大的不确定性.该研究基于全球199个站点的碳通量和气象数据,形成了一套全球生态系统呼吸温度敏感性的数据集.分析结果表明:全球生态系统呼吸Q10的平均值为(2.69±1.26),不同生态系统间存在显著差异,其中湿地的Q10值最高(3.37±1.62),灌丛最低(2.49±1.60).除多树热带草原外,各生态系统的Q10值均随纬度的增加而增大,随年均气温、年降水量及饱和水气压差的增大而减小,这种差异与环境因子对Q10产生影响的阈值范围有关.研究结果突出了生态系统呼吸Q10的空间变异及对环境因子的响应在生态系统碳循环研究中的重要性,并建议在陆地碳收支研究中除了考虑Q10的总体变化还应兼顾不同生态系统类型间的差异.     

稳定同位素技术在湿地碳循环研究中的应用

稳定性同位素技术因其准确、灵敏和安全等特点而被广泛应用于生态学研究的诸多领域。稳定同位素技术在生物地球化学循环过程中存在独特的稳定同位素化学效应,近年来稳定同位素技术又被大量用于陆地生态系统碳循环机理方面的研究。湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用,其碳源和碳汇功能近来成为全球气候变化研究关注的重点问题。因此,碳的稳定同位素(13C)示踪技术适合研究从年到百年尺度的湿地碳循环过程。文章主要从湿地植被光合作用、土壤有机物质的沉积、溯源和可溶性无机碳的输入以及湿地中二氧化碳、甲烷排放等方面,重点综述稳定同位素技术在湿地生态系统碳循环中的应用。     

中国湿地生态系统碳库对环境变化的响应分析

湿地作为全球最大的碳库之一,在全球碳循环中发挥着重要作用.而湿地碳库受到温度、降水量等环境因子的影响,所以评估多种环境因子的交互作用,对于深入理解和预测湿地生态系统不同碳库(植物、土壤和土壤微生物量)的碳储量变化至关重要.基于对42例1999-2019年发表文献研究数据的Meta分析,讨论了多种环境因子对湿地碳库的影响...     

垃圾填埋场成城市最大碳库

近年来,以全球变暖为主要特征的气候变化使碳循环成为研究热点,而城市作为人为碳排放的主要发生区域,城市碳循环的研究也越来越受重视。城市碳循环包括碳的输入和输出,碳的输入主要是以食物、能源、产品等形式进入城市生态系统,经过代谢,一部分固定在城市生态系统中,形成城市碳库,另一部分返回到自然生态系统。过去的城市碳循环研究主要关注碳排放,随着城市碳循环系统整体研究的开展,城市碳储存逐渐得到关注。     

干旱区城市化对生态系统碳库的影响——以乌鲁木齐市为例

城市化是影响区域生态系统碳循环的主要原因,也是评估生态系统碳循环的最大不确定因素。论文利用1990与2010年Landsat TM数据,基于V-I-S城市土地覆被模型和决策树分类法,获得乌鲁木齐土地变化时空格局;结合野外实测数据和文献检索得到研究区不同土地覆被类型的土壤与植被碳密度,估算了城市土地变化对生态系统碳库的影响。结果表明:1)1990—2010年间,乌鲁木齐城市不透水地表(impervious surface areas,ISA)以中部南部内部填充与北部扩张的形式约增加62%,主要占用农田(27%)与荒漠(62%)。2)乌鲁木齐市生态系统碳库主体(95%)分布在土壤中,城市土地覆被变化导致约25%的碳库损失,由农田、裸土/残存荒漠以及城市绿地转变为ISA解释了68%的土壤有机碳和63%的植被碳损失量,其空间分布与ISA的扩张相一致。城市植被及其土壤具有较高的碳密度,合理的城市规划可以抵消部分因土地变化而损失的生态系统碳。     

环讯 望

内蒙古 环科院积极开展内蒙古科技厅2011年度社会发展领域生态系统固碳技术研究项目 《内蒙古草型湖泊湿地生态系统碳储量的研究》课题为内蒙古自治区2011年度应用技术研究社会发展领域审批项目,研究目的在于通过对乌梁素海湿地生态系统主要植物群落的生物量、不同植物群落及土壤的碳含量的测定．明确鸟梁素海湿地有机碳对大气温室气体的“源”或“汇”效应,进一步明确人类活动对湿地碳循环的影响,以寻求一种有效的响应人类干扰影响的对策,从而为蒙新高原区湖泊湿地生态系统碳储量研究摸索出一种具有可推广的技术模式,制定利于湿地碳储量增汇和改善生态环境的疗案。     

陆地生态系统呼吸温度敏感性及影响因素研究

陆地生态系统是全球第二大碳库,生态系统呼吸的任何细微变化都会在很大程度上影响着全球碳循环,改变大气中CO2浓度,而气候变化(如气候变暖)反过来会影响生态系统呼吸,从而增强温室效应.呼吸对温度的敏感性系数(Q10)是定量气候-碳循环反馈的一个关键参数,其相关研究仍存在较大的不确定性.本文探究了Q10的影响因素、时空变异性及机理解释,阐述了表观Q10和内在Q10的机理差异,指出内在Q10是有机物分解对温度的敏感性,更能反映生态系统碳循环对气候变化的本质反馈.     

厦门市森林生态系统固碳服务评估

生态系统固碳服务是生态系统服务评估的重要指标之一,也是区域碳循环研究的重要组成部分,可以为减缓气候变化的区域碳管理提供决策依据.以厦门市森林生态系统为研究对象,选取VPM（Vegetation Photosynthesis Model）和ReRSM（Remote Sensing Model for Ecosystem Respiration）评估其2015年的固碳服务,并阐明其固碳服务的时空变异.结果表明:2015年厦门市森林生态系统固碳量（以C计）为31.36×104 t/a,平均固碳量为644.86 g/（m2·a）,其时间动态总体呈单峰曲线分布,但受台风影响该曲线波动较大.厦门市森林生态系统固碳量空间格局总体表现为西北边缘地区较高、其他地区相对较低,与DEM的空间分布较为相似,且绝大部分区域为碳汇区.厦门市分区统计显示,同安区森林生态系统面积和固碳量均最大,分别占厦门市总量的52.58%和57.10%,其与翔安区、集美区的固碳量之和占厦门市总量的88.27%,是厦门市森林生态系统固碳的主体;湖里区固碳量最少,平均固碳量仅为14.25 g/（m2·a）,几乎为碳中性.研究显示,厦门市森林生态系统具有较好的固碳能力.      

中国森林生态系统的异戊二烯排放研究

植被的非甲烷碳氢化合物(non-methane hydrocarbon,NMHC)排放对大气环境变化有重要的影响,异戊二烯是对流层最主要的NMHC之一.本文应用Guenther的光温影响模型,对1993年中国森林生态系统的异戊二烯排放量进行了估算.结果发现:中国森林生态系统异戊二烯总的排放量约为0.03～8.6Tg/a,对全球碳的贡献量以碳计为0.026～7.589Tg/a,年最大可能排放量约占全球年排放总量的1.5%～4.3%;排放有较大的空间(地域)差异,年排放大值区分布在南方多林区和东北地区,以云南和黑龙江2省最大,对全国排放的贡献率分别为22%和11%;不同植被对总排放量的贡献率有较大差异,贡献率较大的杨树和栎类分别达到52.28%和44.29%.     

海口市生活垃圾碳输出研究

生活垃圾的碳输出是城市生态系统碳循环的环节之一,而且与城市环境污染密切有关.研究生活垃圾碳输出是研究城市生态系统碳循环的基础工作,还有助于分析城市居民消费的环境影响.基于实地采样和数据收集获得的生活垃圾数据,分析了海口市生活垃圾碳输出的现状和趋势.结果表明,2001年海口市26.92×10⁴t生活垃圾的碳输出量为10.51×10⁴t,每人每天生活垃圾的碳输出量为0.326kg,其中31%左右的碳在填埋方式下转化成CH₄、CO₂和渗沥水中的有机物,69%左右的碳被长期固定.在被固定的碳中,约33%的来源于大气,这说明生活垃圾可能是碳汇.1991～1999年,海口市生活垃圾碳输出呈现明显增长趋势,年均增长率为9.55%,其中,可被固定在生活垃圾中的碳量增长趋势较为明显,年增长率达到13.23%.海口市生活垃圾碳增加与人均消费支出和人口数的增加呈显著相关,表明人均消费支出和人口数对生活垃圾碳输出具有一定的影响.     

植被类型对黄土高原露采矿山复垦土壤碳循环功能基因的影响

植被恢复可有效地改善矿区生态环境,提升生态服务功能,促进生态系统固碳增汇.但目前矿区植被恢复影响土壤碳循环相关功能基因的机制尚缺乏深入研究.为此,采集黄土高原黑岱沟露天矿排土场复垦区草地(GL)、灌丛(BL)、针叶林(CF)、阔叶林(BF)和针阔混交林(MF)共25个表层土壤样品,利用实时荧光定量PCR技术测定土壤碳循环功能基因绝对丰度,探究不同植被类型对土壤碳循环相关功能基因的影响及内在机制.结果表明：(1)不同植被类型对矿区复垦土壤化学性质和碳循环相关功能基因丰度影响差异显著(P<0.05),GL和BL对土壤有机碳、全氮和硝态氮的积累显著优于CF(P<0.05);(2)所有碳固定基因中rbcL、acsA和mct的丰度最高,BF土壤中碳循环相关功能基因丰度高于其它类型,与BF土壤中的铵态氮和BG酶活性较高及易氧化有机碳和脲酶活性较低密切相关.碳降解和甲烷代谢功能基因丰度与铵态氮和BG酶活性呈显著的正相关,与有机碳、全氮、易氧化有机碳、硝态氮和脲酶活性呈显著的负相关(P<0.05);(3)不同植被可直接影响土壤BG酶活性或影响土壤硝态氮含量从而间接作用于BG酶活性,从...     

环境规划与环境管理

用,结果表明,预测效果较好,并与投影寻踪回归模型(PpR)进行了对比。图1表4参8x32 2(X)2(X)8胆小浪底工程对黄河下游湿地生态环境影响预测/武洪涛…(河南省科学院地理研究所)//国土与自然资源研究/黑龙江省科学院自然资源研究所一2(X)1,(3)一53一55环图N一59 湿地是具有高度多样性的生态系统,必须加以保护。当前,因工农业采水、排污、围垦、破坏水土、引黄淤地、过度狩猎和捕鱼等造成黄河下游湿地生态环境趋于恶化。小浪底工程将对豫北大天鹅保护区产生复杂的影响,还对黄河河滩及背河洼地生态环境、古黄河三角洲湿地生态改良产生不利影响…     

森林碳循环研究方法及其存在问题分析

碳循环对全球变化尤其是气候变暖影响巨大,森林生态系统作为陆地生物圈的核心,其碳循环动态已成为全球变化研究领域的热点。文章评述了森林生态系统碳循环的主要研究方法,包括生物量清单、微气象学与碳同位素技术等实验技术方法,地球信息科学方法以及模型方法,总结了森林生态系统碳循环各种研究方法的优缺点,并针对目前研究方法中存在的问题提出了有效的建议。     

不同部位玉米秸秆对两种质地黑土CO2排放和微生物量的影响

秸秆还田后作物残体的分解是农田生态系统碳循环及养分周转平衡的一个至关重要环节.为了探索秸秆化学性质和土壤质地对黑土区土壤CO2排放和微生物量的影响,本文通过室内恒温培养实验研究了添加不同植株部位玉米秸秆(根、茎下部、茎顶部、叶)进入黑土区两种质地土壤(砂壤土和黏壤土)后的CO2排放、微生物量,并分析了它们与秸秆C/N、木质素含量的关系.结果表明,添加不同部位秸秆一致增加土壤CO2排放量,激发效应值介于216.53~335.17μmol·g-1,黏壤土大于砂壤土.激发效应值与木质素/N之间的线性回归关系明显好于激发效应与木质素含量、C/N、含氮量之间的线性关系.添加秸秆增加MBC和MBN含量,降低MBC/MBN,微生物群落氮固持的速率高于碳固持.添加秸秆后,砂壤土微生物量增加的幅度大于黏壤土,总溶解性氮含量小于黏壤土.结果说明,秸秆的木质素和氮含量均会对它的分解和CO2排放产生影响,木质素/N比木质素含量、C/N等更好地说明秸秆分解和CO2排放的差异;与黏壤土相比,在砂壤土中实施秸秆还田可以取得更好的土壤碳固存、微生物量和氮素保持效果.     

亚热带稻田生态系统CO2排放及影响因素

采用静态箱法对亚热带稻田生态系统CO2排放进行了定位观测.结果表明,水稻生长条件下的稻田CO2总排放通量(Rt)随晚稻生育期进程波动幅度较大,平均值为926.2mg/(m2·h);土壤CO2排放通量(Rs)则波动较小,平均值为285.4mg/(m2·h).二者与气温、不同土层(0,5,10,15cm)土壤温度均呈极显著的指数相关关系,温度系数(Q10)分别为2.33和1.70.稻田生态系统CO2累积排放量与水稻生物量间存在极显著的对数关系.在晚稻整个生育期,稻田生态系统从大气中净固定碳量为3.85t/hm2.     

UV-B增强对土壤-大豆系统CO2排放的影响

采用静态箱-气相色谱法测定CO2排放通量,研究了人工模拟UV-B辐射增强对土壤-大豆系统CO2排放的影响.结果表明,在相同的气象条件和田间管理下,UV-B辐射增强对CO2排放的季节变化模式无明显影响.在植株结荚前,UV-B增强对CO2排放通量没有显著影响,但从植株结荚到成熟,CO2排放通量显著降低,2004和2006年分别降低了49.03%和48.13%;并显著降低了整个生育期的CO2累积排放量,2004和2006年分别降低了43.26%和44.79%.收割实验表明,在分枝开花期,UV-B增强降低了土壤CO2排放,但对植株地上部分的CO2排放没有明显影响;从结荚到成熟,UV-B增强主要通过降低植株地上部分CO2排放通量来降低土壤-大豆系统的CO2排放.UV-B辐射增强降低了大豆生态系统碳固定量,在分枝开花-结荚阶段的固定碳量减少了352.73g/m2CO2,在结荚-鼓粒阶段固定碳量减少了1456.25g/m2CO2.     

湖北宜城陆地生态系统碳储量特征及影响因素

陆地生态系统的固碳功能对于全球碳循环具有重要意义,而不同的陆地生态系统的有机碳分布特征又不尽相同。文章以湖北宜城市4种陆地生态系统为研究对象,分析了不同生态系统植被和土壤碳库的有机碳储量和碳密度空间特征,讨论了有机碳分布的影响因素。结果表明：(1)宜城市植被碳密度较低,乔木层碳密度为4.44 t/hm²(以C计,下同),碳储量为2.22×10⁵t。草灌层在不同陆地生态系统中的有机碳分布各不相同,草灌层在森林生态系统中的有机碳密度为2.88 t/hm²,碳储量为1.43×10⁵t,在草原生态系统中的有机碳密度为7.79 t/hm²,碳储量为1.1×10⁴t,在湿地生态系统中的有机碳密度为20.84 t/hm²,碳储量为3.4×10⁴t。(2)宜城市土壤有机碳的平均含量5.5 g/kg,1 m以上土壤平均密度为66.77 t/hm²,有机碳储量为1.13×10⁷t。0～20...