氮沉降对森林土壤碳收支机制的影响

森林土壤储存着全球陆地生态系统大约45%的碳,在维持全球碳平衡方面具有重要的作用。不断加剧的全球氮沉降对森林生态系统碳循环和碳吸存产生了深刻的影响,进而改变了森林生态系统的生产力和生物量积累。本文以欧洲和北美温带地区开展的有关氮沉降对森林生态系统影响的研究为基础,提炼出最可能决定加氮影响碳输入、输出效应方向和大小的因素：凋落物分解、细根周转、外生菌根真菌、土壤呼吸及可溶性有机碳淋失,并探讨了森林生态系统碳动态对氮沉降响应的不确定性。陆地生态系统碳氮循环密切相关,由于氮循环的复杂性,尽管以往碳循环研究都考虑了氮对碳循环的限制作用,但在碳氮循环耦合机理方面的研究还比较少见。在未来研究中,应通过探寻森林土壤碳氮相互作用特征,及土壤微生物、土壤酶等与土壤碳氮过程的互动机制,来增进氮沉降对森林碳储量和碳通量的理解。     

降水变化、氮添加对鼎湖山主要森林土壤有机碳矿化和土壤微生物碳的影响

全球变化对土壤有机碳(SOC)存贮与分解的影响在全球碳(C)循环中具有重要地位.分别通过室内土壤培养法和氯仿熏蒸法,研究了降水变化和氮(N)添加处理对鼎湖山3种不同演替阶段的季风常绿阔叶林、针阔混交林和马尾松针叶林SOC矿化和土壤微生物量碳(SMBC)的影响.结果表明:1)降水量增加能够提高森林演替晚期SOC累积矿化量和矿化速率,而对森林演替早期SOC累积矿化量和矿化速率没有显著影响(P>0.05).2)干旱条件(降水量减少)降低森林SMBC含量,且在鼎湖山季风林表层土壤(0～10 cm)中SMBC的减少达到显著水平(P<0.05).3)N添加处理对鼎湖山3种森林类型SOC累积矿化量、矿化速率以及SMBC都没有显著影响(P>0.05).未来关于SOC矿化对全球变化响应的研究,要综合考虑土壤有机质质量、C/N比例、外源性氮输入等因素的作用.图4表2参37     

广东省植被固碳量时空变化及气象贡献率研究

植被固碳能力对气象条件十分敏感,研究植被固碳量变化的气象贡献率,对提升生态环境质量、实现"碳中和"目标具有重要意义.文章基于植被净初级生产力数据和地面气象观测数据,利用相关性分析和模型模拟方法,分析广东省植被固碳量的时空分布特征及其对气象条件的响应规律,并定量研究植被固碳量变化的气象贡献率.结果表明,从空间分布而言,广...     

帽峰山森林土壤碳氮随雨季月及土壤深度的时空变化特征

采用森林生态系统定位观测及对比试验方法,对广州帽峰山常绿阔叶林和杉木人工林（16年）土壤（0~90 cm）有机碳、无机碳、总氮及有机氮的雨季月（5—10月）含量动态、垂直梯度变化特征及土壤湿度影响进行了对比观测研究。结果表明：常绿阔叶林及杉木林土壤有机碳、无机碳雨季月的剖面权均含量变化趋势均为倒S型,常绿阔叶林土壤有机碳剖面权均质量分数较相应杉木林大0.14%、土壤无机碳则小0.12%。常绿阔叶林土壤表层0~10、10~30 cm有机碳雨季月含量变差较杉木林分别高出1.83%、0.61%,土壤30~90 cm雨季月含量变差相对较小;常绿阔叶林土壤70~90 cm无机碳含量在5—8月份较高、杉木林则以土壤30~50 cm在5、6及10月含量较高;常绿阔叶林群落土壤0~20 cm的总氮雨季月含量均大于相应杉木林,植被吸收作用影响使土壤20 cm以下层的雨季各月总氮相对较低;常绿阔叶林土壤剖面雨季月无机氮含量随土层深度递减变化显著,即表层0~30 cm受矿化作用影响较大、深层30~90 cm则受植被吸收作用影响较大;而杉木林土壤剖面层无机氮含量则随雨季的月变化显著,5—7月份含量相对较小、8—10月份含量相对较大。常绿阔叶林土壤有机碳、总氮含量随土壤深度的增加均呈幂函数规律的递减,而杉木人工林土壤有机碳随土壤深度的增加呈对数函数规律的递减、土壤总氮含量则随土壤深度的增加呈二次函数规律的递减。在0~10 cm处,土壤有机碳和有机氮含量与土壤湿度呈负相关。     

基于PLUS模型和InVEST模型的西双版纳碳储量变化研究

为了探究西双版纳州2000—2030年不同土地覆被类型变化特征及其对碳储量的影响,提升区域碳储量的估算精度和准确度,采用PLUS模型和InVEST模型相结合的方法,分别预测了2030年不同情景下西双版纳的土地覆被情况以及不同土地类型下的碳储量的变化。结果显示：(1) PLUS模型在西双版纳的预测结果比较理想,2000年模拟2010年、2010年模拟2020年的Kappa系数分别为0.80、0.81。(2) 2000—2020年,林地、草地、灌木地在逐渐减少,建设用地在不断扩张,20年间城镇用地增加了172.37 km²,至2030年,建设用地进一步扩张,面积达到了381.18 km²,林地和草地转移成一部分转换成耕地,另一部分转换成建设用地。(3) InVEST模型计算出来的2000—2030年西双版纳碳储量总体呈下降趋势,空间上存在着呈块状和条状交错分布的特点。2000年、2010年、2020年西双版纳州的碳储量分别为4.94×10⁷t、4.82×10⁷t、4.76×10⁷t...     

三江源区高寒草甸不同退化演替阶段土壤有机碳和微生物量碳的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了三江源区高寒小嵩草草甸不同退化演替阶段群落中土壤有机碳和微生物量碳的变化.结果表明,放牧活动明显地影响了土壤有机碳和微生物量碳的含量.不同退化演替阶段期间,高寒小嵩草草甸土壤有机碳、微生物量碳含量在0～10 cm土层明显较高,且随着退化程度的加剧,分布在0～40 cm土层的土壤有机碳、微生物量碳含量明显降低;不同退化演替阶段,高寒小嵩草草甸由于家畜过度的啃食与践踏,不仅使得植物群落发生了逆向演替,而且土壤的肥力水平显著地下降,土壤向退化方向发展;高寒草甸的退化将使土壤有机质大量流失,氮素损失严重.随着退化演替过程的进行,高寒草甸土壤质量和土壤营养的持续供给能力逐渐退化,土壤有机碳和土壤微生物量碳含量也随放牧强度增加而迅速降低;相关分析表明,土壤有机碳和土壤微生物量碳与土壤含水量、土壤有机质、土壤速效氮呈显著正相关关系(P<0.05),说明土壤微生物量碳可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标,而土壤有机碳和微生物量碳含量可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标.     

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。     

衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段土壤微生物量碳的变化及其与土壤理化因子的关系

以典型的衡阳紫色土丘陵坡地植被不同恢复阶段为研究对象,采用空间代替时间序列方法,选用立地条件基本一致的裸荒地、草坡、灌木林和森林基本相似的4个植被恢复阶段,通过调查取样和实验分析,探索了不同植被恢复阶段土壤微生物量碳、土壤物理性状和速效养分的变化特征及相互关系。结果表明:(1)随着植被由低级向高级的演替,土壤微生物量碳、有机质及速效磷显著升高(p<0.05);土壤pH值、容重及根土比显著降低(p<0.05);速效氮和速效钾变化不一致;(2)灰色关联分析表明,土壤有机质、根土比、有效磷、土壤容重与微生物量碳具有较大的关联度,通径分析表明,土壤有机质、有效磷、土壤容重和根土比对微生物量碳的形成有较强的直接作用,有效氮表现出较强的间接效应;根土比-有效磷、有机质-土壤容重、有效氮-土壤容重之间相互调节,相互制约,间接调控着微生物量碳的形成。这将丰富该地区植物生态学与恢复生态学的内容,为衡阳紫色土丘陵坡地生态系统的恢复与重建提供了重要依据。     

土壤酶和微生物量碳对土壤低浓度重金属污染的响应及其影响因子研究

土壤酶和微生物量碳是反映土壤健康的重要微生物性质指标。土壤重金属污染能够对土壤微生物性质产生影响,然而土壤酶和微生物量碳对土壤重金属污染的响应受到土壤本身理化性质的影响。通过北京市建成区233个样点的数据监测和实验室模拟,研究了土壤脲酶活性和微生物量碳对土壤低浓度重金属污染的响应以及受土壤理化性质的影响。研究结果表明:在野外主要重金属污染的浓度范围内(Cd 0.003~0.98μg·g-1,Cu 13.4~207.9μg·g-1,Zn 29.4~322μg·g-1,Pb 4.02~174μg·g-1),土壤脲酶活性、微生物量碳(MBC)和有机碳(SOC)的含量与土壤中Cd、Cu、Zn和Pb的浓度正相关,而微生物量碳占有机碳的比率(MBC/SOC)与重金属浓度负相关;脲酶活性、MBC/SOC与重金属浓度建立的相关关系只能解释总变异的5%~10%。实验室模拟试验表明,土壤酶活性受土壤重金属含量和土壤性质联合效应的影响;土壤有机质含量和pH是影响酶活性的主要土壤理化性质。引入土壤有机碳含量和pH两个参数,重新建立脲酶活性、MBC/SOC与土壤中重金属浓度的关系,建立的相关关系的决定系数变大,能够解释总变异的14%~17%。     

秸秆还田下中国农田土壤微生物生物量碳变化及其影响因素的Meta分析

秸秆还田能改变农田土壤微生物生物量碳(Soil Microbial Biomass Carbon,SMBC)含量,分析秸秆还田条件下SMBC含量变化及其相关影响因素,对理解秸秆还田下土壤养分周转与碳循环机制具有重要意义。基于中国知网和Web of Science数据库2001-2022年公开发表的68篇文献,建立了839组包含秸秆还田和秸秆不还田下SMBC含量的数据库,按照气候类型、种植方式、耕作方式、秸秆种类、施氮量、秸秆还田量进行分组,采用Meta分析对秸秆还田条件下SMBC含量变化的特征进行综合分析。结果表明,与秸秆不还田相比,1)秸秆还田显著提升SMBC含量(51.4%,置信区间为0.373-0.654),且对不同土层SMBC含量的提升效果不同,浅层和深层SMBC含量分别提升47.9%和42.7%。2)秸秆还田下温带季风气候区和亚热带季风气候区SMBC含量分别增加71.0%和35.8%,但在温带大陆气候区对SMBC含量影响表现出显著负效应,降低幅度为35.6%。3)不同耕作方式下旋耕(99.2%)对SMBC含量的增幅影响最为明显,约为常规耕作和免耕下的2.4倍和4倍。4)旱地秸...     

广州社区居民通勤碳排放特征及其影响机理

通勤行为作为城市居民交通出行的主要组成部分,通勤碳排放的有效控制成为低碳交通发展的重点。以广州4个典型社区为例,构建结构方程模型,基于居民日常通勤行为的微观角度测算社区居民通勤碳排放,深入分析社区居民通勤碳排放的影响机理。结果表明：小汽车通勤成为居民高碳通勤的最主要因素;通勤距离和方式是决定社区居民通勤碳排放的两个直接影响因素;相对于个体社会经济属性和居民态度偏好来说,居住空间环境变量对于居民通勤碳排放的影响更为显著;居民态度偏好对于居民未来的通勤方式将起一定的作用,在公共交通通勤群体对小汽车通勤的强烈欲望以及小汽车通勤群体对小汽车通勤的行为依赖双重因素的推动下,若技术、政策和空间环境保持不变,随着经济社会的发展,未来通勤高碳化趋势明显。     

Modelling the forest carbon budget of a Mediterranean region through the integration of ground and satellite data

This paper introduces an innovative modelling strategy aimed at simulating the main terms of net forest carbon budget (net primary production, NPP and net ecosystem exchange, NEE) in Tuscany (Central Italy). The strategy is based on the preliminary calibration and application of parametric and bio-geochemical models (C-Fix and BIOME-BGC, respectively), which simulate the behaviour of forest ecosystems close to equilibrium condition (climax). Next, the ratio of actual over-potential tree volume is computed as an indicator of ecosystem distance from climax and is combined with the model outputs to estimate the NPP and NEE of real forests. The per-pixel application of the new modelling strategy was made possible by the collection of several data layers (maps of forest type and volume, daily meteorological data and monthly normalized difference vegetation index (NDVI) images for the years 1999–2003) which served to characterize the eco-climatic and forest features of the region. The obtained estimates of forest NPP and NEE were evaluated against ground measurements of accumulated woody biomass and net carbon exchange. The results of these experiments testify the good potential of the proposed strategy and indicate some problem areas which should be the subject of future research.     

不同灌溉方式冬小麦农田生态系统碳平衡研究

全球气候变暖趋势明显,陆地生态系统碳循环的研究成为目前的研究热点,而农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,由于农田生态系统是受人类强烈调节与控制的复合系统,其碳循环受各类农作措施的影响极大。新疆地处干旱区,水分条件是农田碳循环的最重要限制因子。为此,分析不同灌溉方式对冬小麦（Triticum aestivuml）农田生态系统碳平衡的影响,从而提出有利于新疆冬小麦生产的固碳减排的灌溉方式。试验于2012—2013年在伊宁县科技示范园冬小麦试验田进行,选择伊农18冬小麦品种为供试材料,确定滴灌和漫灌为两个试验主因子并设置小区。试验自冬小麦返青开始至完全成熟结束,期间平均每7天采1次样,其中用典型样株法采集小麦植株,分根、茎、叶等不同器官单独烘干测定植株固碳量;用静态钠石灰吸收法测定冬小麦土壤呼吸;收集整理已发表国内外文献中的各类碳排放参数确定本研究中所需参数;采用王小彬的碳平衡计算方法分析不同灌溉方式农田生态系统碳平衡,据此对滴灌和漫灌两种灌溉方式的冬麦农田作物生物量固碳、土壤碳排放量和作物生产过程中物质投入的间接碳排放量,以及两种灌溉方式下冬麦农田生态系统净碳值进行分析。试验结果表明：滴灌条件下冬麦农田生态系统小麦的固碳量、土壤碳排放总量分别比漫灌小麦的高出15.38%和11.43%,冬小麦穗是差异形成的主要原因;而农业生产资料排碳总量比漫灌少排3.88%;但无论是滴灌还是漫灌,耗电碳排放量均占农业生产资料碳排放总量的59%以上,是农业生产资料碳排放的第一大来源。两种灌溉方式下冬小麦田生态系统的净碳值均呈现出固碳并存在显著差异（p〈0.01）,且滴灌冬麦农田生态系统净碳值比漫灌高25.39%。因此,新疆冬小麦生产中采用滴灌方式更有利于农田生态系统的固碳,     

Nitrogen budget and its environmental loading in an urban ecosystem with the rapid urbanisation of China

A detailed nitrogen (N) budget has been developed for an urban ecosystem based on the method of material flow analysis. How increased human activity and urbanisation influences N cycling have also been analysed. Total N input and output in the urban ecosystem of Zhengzhou City (ZUE) was calculated at 304.8?Gg was 275.3?Gg year^?1, resulting in an N accumulation of 29.5?Gg year^?1. Industry and human life activities, which respectively accounted for 43.8% and 34.2% of total N inputs and 52.6% and 29.1% of total N outputs, were the core of N flow in the urban ecosystem. Humans activities mediated more than 98% N inputs into the ZUE, 73.2% of N was released into the atmosphere and 11.7% into hydrosphere. This very large volume of released N could contribute to regional problems. High energy consumption, insufficient wastewater treatment facility practices, and low N use efficiency are the primary causes of pollution. The major challenge ahead for the urban ecosystem is how to manage high-intensity N pollutant inputs to the urban ecosystems coupled with incomplete N cycling and removal. Based on the analysis of the N budget and loading, this study also proposes an N management strategy for the ZUE.     

Lagged effect of exports,industrialization and urbanization on carbon footprint in Southeast Asia

The study aims to examine lagged causal effect of economic development policies on the carbon footprint of Southeast Asia. This study employs unit root test, cointegration test and panel data analysis methods to examine endogeneity concerns in observational data. The study applies panel data analysis methods to address unobserved country effect in the model. The balanced panel data includes a total of 240 observations with five cross sections of five nations in Southeast Asia and with 48 time-specific periods of 1970–2017. The results indicate that (1) exports, industrialization, urbanization and economic growth have lagged negative effect on the carbon footprint of the region in the short-run, and (2) there exists a long-run equilibrium relationship among exports, industrialization, urbanization, economic growth and carbon footprint in the region. The findings suggest that the economic growth, exports, industrialization and urbanization of the developing countries in Southeast Asia have been achieved at the cost of increasing the carbon footprint of the region. The findings imply that the environmental policy of the export-led growth countries never have been effective so far since the nations have achieved their economic growth at the high cost of harming the environment of the nations.     

广州市城市热岛时间变化特征及与大气总悬浮颗粒物关系的研究(英文)

文章研究了1985-2005年期间广州市城市热岛强度时间变化及与大气总悬浮颗粒物浓度的关系.结果表明.由于经济的快速增长和城市化进程不断加快,广州市城市热岛效应十分明显,年平均热岛强度在0.20～2.10℃之间波动.受季风等大范围气候背景及降雨的影响,月平均热岛强度具有明显的季节变化特征,总体上呈"U"字形变化,其中7月份热岛强度最低,11月份最高.不同时次(02:00,08:00,14:00和20:00)的热岛强度以08:00时最高,而以14:00最低.最低温度下的热岛强度呈现出稳定增长的趋势(平均值为1.09℃),显示出广州近地面平均气温上升以最低温度最为明显.自1994年之后广州市大气总悬浮颗粒物水平呈现出明显的下降趋势,然而1982年到1998年期间仍然超过了国家大气质量二级标准所规定的浓度限值0.200 mg/m3.研究还表明,广州城市年平均热岛强度与年平均大气总悬浮颗粒物浓度之间存在显著的负相关,负相关系数为-0.676.尽管市区大气总悬浮颗粒物可以反射太阳辐射,降低日照时间,最终产生致冷效应,但是广州城市热岛效应是全球气候变暖下的大气增温和悬浮颗粒物降温之间平衡作用的结果.     

广州城市湿地的景观特点及小气候效应

研究了广州城市湿地景观特点,对广州市5个不同类型湿地周边的气温、相对湿度及风速进行了一年的测定,分析了城市湿地周边的小气候效应.广州市湿地总面积为74 373 hm2,占国土面积的10%,其中老城区的湿地面积为18 400hm2,占老城区国土面积的15.8%.广州市老城区湿地斑块平均密度(以每10 000 hm2面积内拥有的湿地斑块数计)为2.8块,平均距离为3 270 m.气温随着与湿地距离的增大逐渐升高,200 m观测点的年平均气温比水边高0.8℃.相对湿度的变化与温度的变化相反,随着与湿地距离的增大而降低,200 m观测点的年平均相对湿度比水边低2.4%.湿地周围的平均风速(在100 m范围内)随与湿地距离的增大而降低.市郊湿地与市区内最高温的湿地比,年平均气温低2.7℃,夏季平均气温低1.1 ℃,冬季平均气温低4.1℃.气温的日变化呈单峰型,夏季13:00达到最高,冬季15:00达到最高.相对湿度的日变化和气温的日变化相反,早晨最高,13:00-15:00最低.市郊湿地的日平均相对湿度较市区内湿地高,夏季最大差值达7.5%;冬季最大差值达17.4%.风速的日变化冬季基本呈单峰型,1 d中以11:00的风速较大.夏季13:00风速有所下降,1 d中以15:00-17:00的风速较大.市郊湿地的日平均风速较市区内湿地夏季高30%,冬季高60%.气温和空气相对湿度的季节变化呈单峰型.     

利用方式对紫色水稻土有机碳与颗粒态有机碳的影响

土壤是陆地生态系统中重要的动态碳库,其微小的变化可能带来对全球大气CO2浓度的较大变化。颗粒态有机碳在土壤中周转速度较快,比土壤总有机碳更易受土地利用方式的影响,对于评价土地利用变化对土壤碳固定过程影响具有重要意义。采集不同的耕作、轮作和施肥处理的14年28茬的紫色土长期试验土壤,分析有机碳与颗粒态有机碳含量在土壤及不同深度分布特点,结果表明:长期垄作免耕并实行水稻(Oryza sativa)油菜(Brassica)轮作的利用方式下,0～10cm土层土壤有机碳与颗粒态有机碳含量明显高于其他利用方式下,而稻油水旱轮作平作利用方式下最低。整个耕层0～30cm深度的土壤有机碳含量介于8.92～29.98g·kg-1之间,颗粒态有机碳含量变幅为0.54～3.43g·kg-1之间,且存在随深度递增而降低的趋势。土壤有机碳与颗粒态有机碳都可用作评价利用方式影响紫色水稻土土壤质量变化与固碳能力的有效指标,但颗粒有机碳对于管理措施的响应更为敏感。从总有机碳与颗粒有机碳的关系来看,不同管理下有机碳的增加与土壤物理保护能力的提高有关。垄作免耕(稻油)的利用方式最有利于有机碳的保护和稳定。     

白城地区近50年土壤有机碳动态变化研究

基于白城地区第一次、第二次全国土壤普查和野外现场采样共217个土壤剖面数据,利用＂土类-土地利用类型＂权重方法,估算白城地区11个土类从20世纪50年代至2009年近50年的土壤有机碳密度（SOD）和碳储量（SOC）,分析SOD变化规律,探讨其时空演化特征,结果表明,①近50年来,除水稻土和栗钙土SOD随时间增加外,其余各土类SOD随时间持续降低;但不同时期泥炭土SOD均最高,盐碱土均为最低。②近50年来,白城地区的SOD从92.22±21.13 t.hm-2减少至68.01±10.76 t.hm-2;表现为自北向南、自西向东降低的空间分布规律。③近50年来,白城地区SOC减少了6.2×107 t,各县市SOC呈逐年降低态。     

广州新河浦小区庭院树木特征及其与环境空间的关系

对广州老城区东山新河浦小区庭院树木的组成,结构,树木与生境的关系,以及庭院树木与公共绿地不同特点,新旧住宅区院树木的不同特点等进行了研究。结果表明：新河浦小区庭院树木的种类多样性很高,树种的分布较分散,药用树和果树占绝大多数,而树荫植物的比例则相对较小。