荒漠草原4种典型植物群落夏季土壤呼吸及枯枝落叶分解释放CO2贡献量

采用动态密闭气室分析法测定了沙蒿（Artemisia desertorum）群落、赖草（Leymus secalinus）群落、甘草（Glycyrrhizauralensis）群落和冰草（Agropyron crisatum）群落4种典型荒漠草原植物群落土壤呼吸和枯落物分解的CO2释放速率（RS＋L）、土壤呼吸CO2释放速率（RS）,利用推导法估算得到了枯落物分解的CO2释放速率（RL）及其对总释放的贡献。得到了如下结论：（1）4种群落的RS＋L差异较大,其平均值大小排序分别为冰草群落〉赖草群落〉甘草群落〉沙蒿群落,且各群落的RS＋L在1 d中是不稳定的,均表现为不对称的单峰曲线形式;土壤基础呼吸大小排序分别为冰草群落〉甘草群落〉赖草群落〉沙蒿群落,且土壤基础呼吸高的土壤,其土壤养分状况较好。（2）RS相对于气温具有时滞性,4个群落的平均值大小为冰草群落〉赖草群落〉沙蒿群落〉甘草群落。（3）RL平均值大小排序分别为冰草群落〉甘草群落〉赖草群落〉沙蒿群落;对RS＋L的贡献率大小排序为甘草群落〉冰草群落〉沙蒿群落〉赖草群落,表明RL值大的,其对RS＋L的贡献率不一定大,两者之间不存在正相关关系。不同植物群落枯落物对土壤呼吸的贡献与枯落物量、温度因子的相关关系并未表现出一致性,但与15 cm处的地温相关性最高。夏季RL对RS＋L的平均贡献量（以CO2计）在0.05~0.16 g.m-2.h-1之间,平均贡献率在12.88%~35.33%,是大气CO2的一个重要的排放源。     

荒漠草原典型植物群落枯落物生态水文功能

在退化荒漠草原生态系统恢复过程中,枯落物是联系植被和土壤物质循环与能量流动的重要中间环节,且发挥着重要的生态水文功能。通过调查荒漠草原5种典型植物群落（蒙古冰草群落、甘草群落、赖草群落、杂类草群落和沙蒿群落）枯落物蓄积量、持水性能、对降雨的截留和对土壤水分蒸发的抑制作用,分析了荒漠草原不同植被类型枯落物的生态水文功能。结果表明：枯落物蓄积量和最大持水量均为蒙古冰草群落〉甘草群落〉赖草群落〉杂类草群落〉沙蒿群落;5种群落枯落物层对降雨的截留量在3.36～5.27 mm,截留率在3.40%～6.82%,枯落物对降雨的截留量与降雨量呈正相关,而降雨量与截留率呈负相关,且枯落物对降雨的截留具有显著的季节变化规律。在不同枯落物覆盖下,枯落物对土壤的抑制效应也存在显著差异,0.5~2 cm覆盖厚度比不盖枯落物土壤水分蒸发减少了19.25%～76.82%,枯落物层减少土壤水分蒸发效应随枯落物层厚度增大而增加。枯落物的蓄积与覆盖对土壤水分的运移和蓄存产生明显的生物学作用,已经成为荒漠草原最重要的生态过程之一。     

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)。     

荷木树干CO2释放通量的个体间差异及树干液流的效应

为研究荷木(Schima superba)个体间树干CO2释放通量(Es)的差异以及树干液流对Es的影响,提高森林生态系统呼吸计算准确性,利用红外气体分析仪及自制式气室于2009年湿季和干季监测了华南荷木人工林5棵样树的Es,并同步监测了树干温度(θs)、气温及液流密度.结果显示:θs与气温之间呈显著线形正相关;Es与树干温度之间存在显著指数函数关系;Es干湿季的差异显著,并呈现明显的季节变化;5株样树之间Es存在显著差异,平均Es分别为3.12、3.60、5.52、6.98、8.09μmol m-2 s-1;同时,样树之间树干CO2释放通量的温度系数(Q10)差异显著(1.97～4.24之间).Tree1、Tree2和Tree4白天的Es与液流速度(v)显著正相关,白天的标准化树干CO2释放通量(R25,温度为25℃时的Es)高于晚上.荷木Es个体之间及时间上的差异主要受树干温度、生长状况和液流速度的影响.图3表6参35     

石油厌氧降解促进CO2的CH4转化

CO2是主要的温室气体,利用油藏进行CO2封存,并结合原油厌氧生物降解产生的H2对其进行CH4转化,将提高原油采收率,减少封存CO2长久潜在的危害.本研究以高矿化度的青海油田油井采出液为研究对象,添加碳酸氢盐进行厌氧培养,以研究其中CO2进行CH4转化的可能性.结果显示,厌氧培养体系中检测到CH4产生.且在培养过程中,碳酸氢盐添加体系内CO2相对含量降低,甲烷相对产量升高,沥青质和芳香烃组分的相对含量降低,表明青海油田油藏中存在产甲烷菌及与产甲烷过程相关的菌群,同时CO2封存利于增强原油的流动性、提高采收率.定量PCR分析表明,碳酸氢盐的添加抑制了部分微生物的生长但古菌在整个体系生命活动中的作用并未减弱,且产甲烷古菌占古菌的相对丰度明显升高.因此,在青海油田利用油藏微生物进行CO2封存并产生新甲烷能源,同时提高原油采收率具有可能性.     

桂林岩溶表层带土壤CO2体积分数时空变化规律及其意义

通过2010—2011年的监测建立了桂林盘龙洞坡地和洼地不同深度土壤CO2体积分数的季节性变化。监测土壤CO2体积分数空间上变化为:坡地80 cm>50 cm>30 cm;洼地80 cm>100 cm>50 cm>30 cm。监测土壤CO2体积分数时间上变化为2010年7月和2011年6月未CO2体积分数达到最高值,2010到2011年冬季为土壤CO2达到最低值。由于受到大气降水量急剧减少的影响2011年土壤CO2体积分数整体比2010年低。显示大气降水量也是影响土壤CO2体积分数的重要环境因素。为我国固碳减排科学的选择时间和空间提供有力的依据。     

香格里拉本底站大气CO2浓度及变化特征初步研究

利用基于光腔衰荡光谱(Cavity Ring Down Spectroscopy,CRDS)技术自组装的大气CO2在线观测系统,于2010年9月—2011年8月在云南香格里拉大气本底站对大气CO2进行了初步观测.该站春、夏、秋、冬季CO2平均本底浓度分别为394.78×10-6(物质的量之比,下同)、386.82×10-6、386.46×10-6和390.74×10-6.全年浓度在4—5月最高,7月份最低,全年月均值振幅约12.22×10-6.四季浓度日平均高值出现在上午7∶00左右,最低值出现在14∶00—17∶00.日变化振幅在冬季最小,夏季最大,分别为1.51×10-6和21.82×10-6.四季西南来向的地面风对CO2浓度均有明显的降低作用.通过四季每日整点后向轨迹聚类计算,结合浓度资料分析发现,该站春、夏、秋季来自于西南方向的气团降低了观测的CO2浓度,而在冬季未起到明显的降低作用,主要因该站局地植被生态系统排放减少所致.     

环境CO2浓度升高对海洋有毒微藻生长及产毒的影响研究进展

近年来,由人类活动引起的近海环境污染不断加剧,这使得有害藻华(harmful algal blooms, HABs)暴发的范围及危害不断扩大,其中有毒微藻藻华也因其毒性效应而逐渐受到关注。18世纪后期以来,全球气候变化加剧了有毒藻华的发生和发展,其中有毒藻华暴发的潜力和危害性也可能增加,环境二氧化碳(CO₂)就是其中一个影响因素。到2019年为止,环境CO₂浓度已达到工业化(1750年)前的148%,对有毒藻华的发生、发展产生了重要影响。CO₂浓度的升高能够缓解微藻的碳限制,促进产毒藻类的固碳和生长;同时,CO₂溶于海水使得海水pH降低,也有可能对某些有毒藻华微藻的生长产生影响。CO₂浓度升高还会影响有毒微藻藻毒素的合成,提高产毒效率或促使毒素由低毒性组分转化为高毒性。本文综述了环境CO₂浓度升高对有毒藻华微藻生长和产毒等的研究进展,探讨了CO₂升高背景下有毒藻华暴发的潜力及危害性,以期为深入研究全球变化对有毒藻华的影响提供参考,并为...     

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。     

CO2浓度升高对半干旱区春小麦光合作用及水分生理生态特性的影响

大气CO₂浓度升高已成为世界范围内重要环境问题。为了解大气CO₂浓度升高对春小麦光合作用及水分生理生态特性的影响,在典型半干旱区定西利用开顶式气室(OTC)试验平台,以春小麦“定西24号”为供试品种,开展了CO₂浓度增加模拟试验。试验设对照(390μmol·mol^?1)、480μmol·mol^?1和570μmol·mol^?1等3个CO₂浓度(摩尔分数)梯度。结果表明:在对照和增加CO₂浓度条件下,春小麦叶片净光合速率和蒸腾速率日变化均呈“双峰型”分布,出现明显的“午休”现象;胞间CO₂浓度的日变化表现为斜“V”字型曲线;叶水势日变化呈现反抛物线曲线走向,在中午后出现水势曲线拐点。在不同生育时期内,净光合速率、气孔导度和胞间CO₂浓度均表现为开花期最大,乳熟期最小。而蒸腾速率表现为开花期最大,拔节期最小,叶片水平水分利用效率表现为孕穗期最大,乳熟期最小。随着CO₂浓度升高,春小麦叶片净光合速率、胞间CO₂浓度、水分利用效率和水势提高,气孔导度和蒸腾速率降低。与对照大气CO₂浓度相比,在480μmol·mol^?1浓度和570μmol·mol^?1浓度下,整个生育期净光合速率平均分别提高了14.68%和28.20%,气孔导度平均降低了15.29%和24.83%,胞间CO₂浓度平均提高了10.38%和26.15%,蒸腾速率平均减小了6.63%和12.41%,WUE平均增加了22.9%和46.9%。随着CO₂浓度升高,蒸腾失水减少,叶片水势不断增加,从而增强了春小麦对干旱胁迫的抵御能力。研究结果为我国半干旱区春小麦对全球气候变化下的敏感性及适应性提供理论参考。     

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。     

增温对荒漠草原植物群落组成及物种多样性的影响

以短花针茅荒漠草原为研究对象,通过采用远红外线辐射器模拟增温的方法,探讨了增温对荒漠草原植物群落结构及生物量和物种多样性的影响。结果表明：由于远红外线辐射器的增温作用,在2012年整个生长季内,增温样地10、20、30 cm土壤平均温度与对照样地相比,平均增加了0.39、0.38、0.31℃;各土层土壤含水量较对照平均减少0.76%、0.73%、0.60%。受温度升高及土壤含水量减少的影响,模拟增温6个生长季后,与对照样地相比,群落的高度整体增加,密度、盖度、频度表现为部分物种增加和部分物种减少的趋势,冷蒿（Artemisia frigida）等物种的重要值下降,阿氏旋花（Convolvulus ammanii）等物种的重要值上升,但是增温没有明显改变植物群落的组成。同时,增温处理使荒漠草原禾草的盖度减少,杂类草的盖度增加,半灌木和一两年生植物分盖度未发生明显变化;增温使地上地下生物量出现了不同程度的减少,在0~30 cm土壤深度地下生物量分配中,增温样地0~10 cm分配比例（81.23%）小于对照（86.07%）,10~20 cm分配比例（11.55%）大于对照（9.16%）;20~30 cm 分配比例（7.22%）大于对照（4.77%）,增温使得地下生物量分配格局向深层转移。增温后,增温样地植物Shnnon-Winener指数降低,Pielou均匀度指数升高,温度升高使荒漠草原植物群落的均匀度增加,但并没有提高草地植物的物种多样性。     

Energy use and animal abundance in litter and soil communities

Tools from metabolic scaling and food web theory were used to construct a general model of carbon flux by litter and soil invertebrates. The flux model was used to explore the energetic basis of invertebrate abundance and predicted that abundance should (1) scale linearly with net primary production; (2) be related to the body mass of animals as a power function, with an exponent between -0.65 and -0.85; (3) be related to the average body temperature of animals according to the Boltzmann factor, with an activation energy between 0.27 and 0.79 eV; and (4) decrease by a factor of 0.05 to 0.15 across trophic levels due to gross production efficiency of prey. Model predictions were generally supported by a global data set on invertebrate abundance that was amassed during the International Biological Programme, indicating that fundamental energetic principles explain a large degree of variation in invertebrate abundance across the globe.     

Earthworms and legumes control litter decomposition in a plant diversity gradient

The role of species and functional group diversity of primary producers for decomposers and decomposition processes is little understood. We made use of the "Jena Biodiversity Experiment" and tested the hypothesis that increasing plant species (1, 4, and 16 species) and functional group diversity (1, 2, 3, and 4 groups) beneficially affects decomposer density and activity and therefore the decomposition of plant litter material. Furthermore, by manipulating the densities of decomposers (earthworms and springtails) within the plant diversity gradient we investigated how the interactions between plant diversity and decomposer densities affect the decomposition of litter belonging to different plant functional groups (grasses, herbs, and legumes). Positive effects of increasing plant species or functional group diversity on earthworms (biomass and density) and microbial biomass were mainly due to the increased incidence of legumes with increasing diversity. Neither plant species diversity nor functional group diversity affected litter decomposition, However, litter decomposition varied with decomposer and plant functional group identity (of both living plants and plant litter). While springtail removal generally had little effect on decomposition, increased earthworm density accelerated the decomposition of nitrogen-rich legume litter, and this was more pronounced at higher plant diversity. The results suggest that earthworms (Lumbricus terrestris L.) and legumes function as keystone organisms for grassland decomposition processes and presumably contribute to the recorded increase in primary productivity with increasing plant diversity.     

Modeling and coupling of soil respiration and soil water content in fenced Leymus chinensis steppe,Inner Mongolia

Soil respiration was measured with the enclosed chamber method during 2 years in fenced Leymus chinensis steppe, Inner Mongolia, China. Soil water content at 0–10 cm depth was a major limited factor of soil respiration in semi-arid grassland, accounting for 76.4% of the variation. The temperature-dependent exponential function could only explain 38.7% of the variation in soil respiration. With 246 data over the entire experimental period, multiple linear stepwise regressions of soil respiration rate were analyzed with the influencing factors, including soil water content at 0–10 cm depth, air temperature, air pressure, air humidity, total radiation and their interactions. With soil water content at 0–10 cm depth (W) and air temperature (T_h) as combined factors, the twice linear regression (F = 1.68WT_h − 109.09) was simple and its coefficients were significant, accounting for 83.1% of the variation in soil respiration. Due to the lack of long-term and continuous soil water content, a water sub-model based on precipitation and evapotranspiration was introduced, which could provide better fits with the measured values (R² = 0.813). The magnitudes of soil respiration calculated from the twice linear regression equation and water sub-model were 439.58 and 463.06 g CO₂ m⁻² in 2001 (19 June–23 September) and in 2002 (1 June–24 September), respectively. The mean hourly soil respiration rates were in the range of the previous studies in the adjacent region and the world's major temperate grasslands.     

包膜尿素对水田土壤排放NH3、NOx、CO2影响的研究

为了研究包膜尿素对水田土壤排放NH3、NOx和CO2的影响,采用水稻盆栽的方法,探讨了在水稻不同生育期内不同种类包膜尿素对水田土壤排放NH3、NOx和CO2的影响。结果表明,包膜尿素处理对水田土壤排放NH3、NOx和CO2均具有抑制作用,与普通尿素相比,包膜尿素LP40、LPSS、BB、SC60 NH3的挥发总量降低了5.4%~19.3%,NOx的挥发总量降低了8.1%~23.4%,CO2的挥发总量降低了1.6%~13.0%;施用包膜尿素能够抑制水田土壤NH3、NOx和CO2的排放。