桉树树干径向生长日变化及其对环境因子的响应

为了研究夏季气温、土壤含水量等环境因素对桉树树干径向生长的影响,以海南省儋州的3年生桉树为研究对象,利用DD型树木径向变化记录仪对树干的径向日生长进行连续监测,同时记录土壤含水量、空气相对湿度、气温、大气水势、太阳辐射、饱和水汽压差等环境因子,分析桉树树干径向生长日变化特征对环境因子的响应.结果显示:桉树树干的径向生长呈明显的昼夜周期性变化规律,表现为白天收缩、夜间膨胀的波动过程,日最大值出现在07∶00左右,日最小值出现在16∶00左右.相关分析结果表明,桉树树干径向生长日变化与土壤含水量、空气相对湿度和大气水势呈正相关,与气温、太阳辐射、饱和水汽压差呈负相关,相关性具有高度统计学意义(P0.01).主成分和偏相关分析结果表明,土壤含水量是影响桉树树干径向生长日变化的最主要环境因子.     

不同生态系统呼吸模型在半干旱草原生长季碳循环研究中的比较及应用

利用锡林浩特国家气候观象台涡度协方差通量观测系统记录的湍流数据和土壤温度、湿度数据, 分析2010-2012年锡林郭勒半干旱区针茅草原生态系统的呼吸过程及主要气候影响因子, 探讨以土壤温度和土壤体积比含水量(VWC)为计算参数的3种连乘形式的呼吸模型和Q₁₀呼吸模型在该生态系统的适用性, 在此基础上讨论该生态系统生长季净碳交换速率(NEE)、呼吸速率(R_eco)以及总初级生产力(GPP)的年际变化特征。该草原生态系统的呼吸作用受土壤温度和土壤含水量的共同影响, 其中土壤含水量是重要的限制因子。2010和2011年, 生长季降水量偏少, 该生态系统受到一定程度的干旱胁迫, 当土壤含水量处于12%~20%区间时, 呼吸速率随其升高而显著增加, 而当土壤含水量<12%或>20%时, 呼吸速率对其变化不敏感; 2012年降水充沛, 呼吸速率与土壤温度的变化趋势相关性更显著。4种呼吸模型的拟合结果表明, Q₁₀模型的表现(R²=0.64)优于其他3 种连乘模型。使用Q₁₀模型模拟的2010, 2011和2012年生长季呼吸作用的累积碳交换量分别为157.32, 138.75和 246.32 gC/m²。该草原生态系统在这3年生长季中均表现出较显著的碳汇功能, 净碳交换累积总量分别为−110.28, −68.79和−310.05 gC/m², 总初级生产力累积总量分别为267.52, 207.57和555.85 gC/m²。干旱胁迫对光合作用的影响大于呼吸作用, 与总初级生产力和呼吸作用相比, 净碳交换量的年际差异更明显。     

海南省典型热带滨海砂地植被生态系统碳通量动态格局及成因初步分析

为了解热带滨海砂地生态系统碳通量特征及其成因,本研究以海南省文昌地区典型砂地植被为例,采用涡度相关技术进行长期的碳通量观测,同期开展了温度、降雨、辐射等气象因子监测.结果表明:1)典型热带滨海砂地植被碳汇/效益显著,2016年碳收支量为-400.959 g·m~(-2)·y~(-1);2)典型热带滨海砂地植被生态系统碳交换的季节变化明显,雨季(5~10月)碳通量变化差异较大,雨季前期(5~7月)净CO2交换(NEE,Net Ecosystem Exchange)占全年碳交换量的58%,而雨季后期(8~10月)受降雨等因素影响,NEE仅占全年碳交换量的10.7%;3)典型热带滨海砂地植被生态系统碳交换有明显的日变化格局,净生态系统碳交换最大值出现在正午12:00~2:00之间.日最大交换量出现在4月,最大值为-0.655 mg·m~(-2)·s~(-1);4)雨季生态系统碳交换量对于气象因子的响应显著于旱季,光合有效辐射是影响生态系统碳通量的主要影响因子,其雨季相关性R~2为0.70.     

塔里木河中下游胡杨群落土壤碳通量日变化研究

为了探讨塔里木河中下游胡杨群落土壤呼吸的日变化特征，分析其与环境因子的关系，采用LI—8100对乌斯满、阿其河、英苏和喀尔达依断面的胡杨群落土壤碳通量和距地表10cm气温进行连续的日变化野外监测，比较土壤碳通量与土壤含水量的关系，采用SPSS13.0进行非线性回归分析.研究结果表明：（1）当距地表10cm气温达到30℃时，土壤呼吸受到抑制；（2）各个断面胡杨群落的土壤呼吸速率的差异显著程度不一致，总体来说，土壤水分状况较好的乌斯满断面土壤碳通量较大，而阿其河、英苏和喀尔达依断面的土壤碳通量较小；（3）土壤碳通量与距地表10cm气温之间也适合指数模型，乌斯满、阿其河、英苏和喀尔达依4个断面的Q10值分别为0.61，0.16，0.22，0.35，远低于世界平均水平；（4）土壤碳通量与土壤含水量之间呈显著的正相关关系，适合指数模型.     

洪泽湖河湖交汇区典型杨树人工林碳通量月尺度变化特征

【目的】揭示洪泽湖水位夏低冬高的独特水文特点对河湖交汇区杨树人工林净生态系统碳交换(NEE,简称碳通量)产生的影响。【方法】采用涡度相关及土壤水热监测系统,对洪泽湖湿地河湖交汇区典型杨树人工林碳通量及其环境因子进行了连续3 a(2016—2018年)的观测,分析月尺度上碳通量变化及其与环境因子的关系。【结果】①洪泽湖河湖交汇区杨树人工林的NEE值具有明显“V”形变化曲线,白天表现为碳吸收,夜间表现为碳释放,日均碳汇时间为10 h;②研究期间各旬NEE值在2018年的2月上旬最高(7.117 g/m²),最低值出现在2017年的7月中旬(-212.256 g/m²);3年间年均NEE值为-1 413.403 g/m²;③在洪泽湖开闸时期(5—8月)水位低,土壤含水率和风速是影响NEE的主要因素,关闸时期(9月至翌年4月)水位高,NEE主要受空气温度和饱和水汽压差影响。【结论】夏季对洪泽湖开闸放水,有利于河湖交汇区杨树生长及碳汇增加,冬季蓄水地下水位抬高,对杨树生长产生的不利影响可以通过开沟筑垄来消除,进而有利于区域杨树人工林全年碳汇功能的提升。     

火烧对小叶锦鸡儿灌丛土壤呼吸速率的影响

根据远红外气体分析原理,采用LI-6400-09土壤呼吸室于2007年6～9月对土壤呼吸速率进行了测定,比较了未火烧小叶锦鸡儿灌丛与连续两年火烧后小叶锦鸡儿灌丛的土壤呼吸速率及其与各影响因子的关系.结果表明：（1）整个生长季（6～9月）,未火烧小叶锦鸡儿灌丛的土壤呼吸速率高于火烧小叶锦鸡儿灌丛的土壤呼吸速率.二者6月土壤呼吸速率最高,其他月份随时间的推移有所下降.（2）统计分析表明,未火烧小叶锦鸡儿灌丛的土壤呼吸速率与土壤含水量呈显著相关（r=0.522,p〈0.05）,与土壤温度呈负相关,相关性不显著.而火烧锦鸡儿灌丛土壤呼吸速率与土壤含水量极显著相关（r=0.805,p〈0.01）,与土壤温度的相关性不显著.土壤含水量是土壤呼吸的主要限制因子.     

松嫩草地碳和水通量对全球变化的响应

全球变暖和氮格局的改变对生态系统碳通量的变化具有深远的影响,长期的模拟增温和氮沉降实验对预测21世纪全球气候变化下草地生态系统生产力和碳匮缺的响应有着至关重要的意义.在中国东北松嫩草地开展4年的增温和施氯实验,通过测定羊草草地光合特性,试图揭示全球变化对羊草草地的碳、水通量产生的影响.试验采用一个封闭的光合测定系统(LI-6400)测定草地的碳、水通量变化,通过计算CO2的变化量确定净生态系统CO2交换量.结果表明,增温降低了净生态系统CO2交换量(NEE),净生态系统生产力(GEP)和生态系统蒸腾作用(ET),升高了生态系统呼吸(ER)和水分利用效率(WUE);施氮处理刺激了NEE、ER、GEP和WUE;增温加施氮处理,氮素的添加缓解了因增温对生态系统产生的负效应.碳、水通量对全球变化的响应是通过改变生物群落中优势物种羊草的数量实现的,全球变化能在短期内迅速改变松嫩草地的碳通量.这些结果都有助于理解未来生态系统碳循环对全球气候变化的反馈.     

不同区域典型植被类型的净生态系统碳交换特征

利用全球通量网数据集,详细分析了北美、欧洲、亚洲3个主要区域不同植被类型下净生态系统碳交换的变化特征.结果表明:净生态系统碳交换的区域变化特征与植被类型的分布特征密切相关.3个地区CO_2的总体收支为-0.010 93 kg/a,其中,农田和常绿针叶林的碳吸收能力最强,草地的最弱;虽然各地区不同植被类型下净生态系统碳交换的日变化幅度存在明显差异,但均呈"U"型曲线,净生态系统碳交换白天为负值,夜间则相反.碳吸收速率峰值出现在上午10:00-12:00;不同纬度带净生态系统碳交换均表现出明显的季节变化,随纬度升高,植被的碳吸收能力逐渐减弱,中高纬度受降水、土壤湿度等气候因子的影响波动性较大.     

蚕豆（Vicia faba L.）叶片蒸腾速率的因子分析

利用LI－1600稳态气孔计测定了蚕叶片蒸腾速率的日变化,以及水分胁迫下蒸腾速率的变化,探讨了环境因子对蚕豆叶片蒸腾速率的影响,结果表明,光量子通量密度是影响蒸腾速率的主要气象因子,土壤含水量影响叶片相对含水量,并通过气孔扩散阻力来影响蒸腾速率。     

放牧对典型草原区湿地植物群落土壤呼吸的影响

湿地的研究已成为生态学的重点,而湿地CO2通量研究则是该领域研究热点问题之一.采用L1-8100土壤碳通量测量系统,测定了锡林河流域不同利用方式(围封保育与自由放牧)下的湿地土壤呼吸速率并分析了土壤温度、土壤湿地和地下根生物量等对其影响.结果表明,(1)湿地植物群落土壤呼吸日变化均呈现不对称单峰型曲线,其主要受土壤温度的影响.围封保育湿地植物群落土壤呼吸速率和日变化幅度均低于自由放牧样地,但其Q10值高于自由放牧样地,均值分别为2.848和2.250.(2)在0-50cm各层土壤温度中,围封样地湿地植物群落土壤呼吸速率与地下10cm的土壤温度拟合最好,而自由放牧样地则与地下15cm的温度拟合最好.在围封湿地植物群落中土壤温度可以解释呼吸变化速率的57.2%-86.3%,而在自由放牧湿地植物群落中土壤温度则可以解释呼吸变化速率的57.7%-88.9%.(3)在湿地植物群落中,土壤温度是水分含量最高的湿地植物群落土壤呼吸的敏感因子,最高温时其呼吸速率达到峰值;而土壤水分是水分含量最低的湿地植物群落土壤呼吸的敏感因子,其土壤呼吸速率峰值出现在生长季水分含量最高月份.     

影响蚕豆（Vicia faba L.）叶片蒸腾速率的几个因子

利用LI-1600稳态气孔计测定了蚕豆叶片蒸腾速率的日变化以及水分胁迫下蒸腾速率的变化，探讨了环境因子对蚕豆叶片蒸腾速率的影响。结果表明，光量子通量密度是影响蒸腾速率的主要气象因子，土壤含水量影响叶片的相对含水量，并通过气孔扩散阻力来影响蒸腾速率。     

三峡水库水位消退过程岸滩土壤呼吸特征

为了研究三峡水库水位消退过程岸滩土壤呼吸及植被化护岸对土壤碳排放影响,以库区澎溪河段岸滩土壤为研究对象,利用Yaxin—1102便携式光合蒸腾仪系统对库区水退过程中岸滩土壤的呼吸速率进行了测定,并同时测定了土壤呼吸测点的土壤温度(土层深度0、5和10 cm)、土壤含水量、土壤有机碳和p H等土壤环境因子。结果表明:水位消退过程中岸滩近水层土壤呼吸速率表现出明显的时间变化,呈单峰曲线,2月份出现峰值;常年非淹水区土壤呼吸速率变动大于近水层,其峰值晚于近水层1个月。研究发现,长时间淹水可降低土壤呼吸强度即有利于岸滩土壤固持CO_2;但退水时间越长,岸滩土壤呼吸强度增加,接近或高于常年非淹没区。研究表明,岸滩现有植被在护岸同时是否亦能保持土壤碳的低水平排放亟待给予深入探讨。     

冬小麦净碳交换量和光能利用率对晴空指数变化的响应

晴空指数（kt）是反映天空晴朗状况的重要指标,能反映到达地面的太阳辐射的变化状况。晴空指数kt的变化将影响植被的光合作用,进而影响生态系统总初级生产力（GPP）的模拟和预测。本研究基于寿县国家气候观测台的通量观测数据和常规气象数据（2008~2009年）,分析了冬小麦拔节至乳熟期净碳交换量（NEE）和光能利用率（LUE）对kt的响应。结果表明:冬小麦NEE的绝对值随着kt的增加为先升高后降低的变化趋势,kt的变化可以解释NEE变化的59%。当kt为0.6左右时,即天空有部分云量覆盖的中等辐射条件下,冬小麦农田生态系统的NEE值达到最大。冬小麦LUE随着kt的增加而呈指数下降趋势,不同太阳高度角的拟合方程的决定系数平均值为0.57。随着kt的增加,空气温度和饱和水汽压差表现为增加趋势,这些气象要素的改变共同导致了晴朗天空条件下NEE的降低。     

洪泽湖地区杨树人工林碳水通量昼夜和季节变化特征

【目的】通过对洪泽湖地区杨树人工林生态系统碳水通量的昼夜变化和季节变化特征进行分析,为评估该杨树人工林生态系统的固碳能力提供必要的基础数据,揭示杨树人工林生态系统碳循环及对外部气象环境因子的响应,同时为增强森林生态系统固碳能力提供依据。【方法】以洪泽湖地区杨树人工林生态系统为研究对象,利用涡度相关技术和微气象观测系统进行长期且连续的通量以及气象环境观测。选取2017年5月至2018年4月期间的原始观测数据,对异常数据进行剔除和插补处理,同时,利用EddyPro软件中的Express Mode模块对通量数据进行二次坐标旋转、频率损失订正以及WPL密度效应修正,最终转化为30 min数据。分析杨树人工林生态系统与大气间的二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)和潜热(latent heat, LE)通量的季节动态变化和昼夜变化特征及其与外部气象环境因子的相互关系。【结果】洪泽湖地区杨树人工林生态系统碳通量均有显著的昼夜和季节变化,净生态系统碳交换(net ecosystem exchange, NEE)白天为较强的碳汇,夜晚为较弱的碳源,整年表现为固碳作用,年通量为-506.9 g/(m²·a)。其日变化在生长季和非生长季均呈“U”形曲线,生长季的碳吸收明显大于非生长季;在生长季白天,NEE与光合有效辐射(photosynthetically active radiation, PAR)呈显著的对数关系;而在非生长季,NEE与夜间土壤温度(soil temperature,T_s)呈显著的指数关系。洪泽湖地区杨树人工林生态系统LE的昼夜和季节变化显著,在生长季和非生长季均呈“单峰型”曲线,且在生长季大于非生长季,LE与饱和水汽压差(vapor pressure deficit, VPD)在生长季和非生长季均呈显著的线性正相关关系。洪泽湖地区杨树人工林生态系统CH₄通量在生长季和非生长季均无显著的昼夜变化,在生长季为较弱的CH₄吸收,非生长季为中性至微弱的CH₄排放,全年可能表现为较微弱的CH₄汇。【结论】洪泽湖地区杨树人工林生态系统整体具有较高的固碳能力,CO₂和LE通量具有显著的昼夜变化和季节变化规律,而CH₄通量季节和昼夜变化并不显著,生态系统碳水通量受环境因子的影响较显著,可以为今后提升杨树人工林的固碳能力提供参考。因此,营造杨树人工林将是短期内吸收大气中的CO₂和CH₄并缓解气候变化的有效途径。     

热带香蕉园地土壤呼吸变化特征及其与环境因子的关系

香蕉园是海南重要的农田生态系统类型。为了探明香蕉园地土壤呼吸的变化特征及其与环境因子之间的关系,2016年11月—2017年10月运用LI-8100A土壤呼吸测量系统对海南澄迈香蕉园地行间与株间的土壤呼吸进行系统监测分析。结果表明:香蕉园地行间、株间土壤CO_2通量日变化均呈现出昼高夜低的特点,但株间土壤CO_2通量日最大值出现时间较行间要晚1.5 h左右,株间土壤CO_2通量高于行间,二者之间存在显著差异(p 0.05);香蕉园地月尺度行间与株间的土壤CO_2通量均存在显著差异(p 0.05),行间各月土壤CO_2通量均值为1.17～2.19μmol·(m~2·s)~(-1),而株间为2.02～5.96μmol·(m~2·s)~(-1);日尺度香蕉园地行间土壤CO_2通量与土壤温度、大气温度、土壤体积含水量存在极显著正相关关系(p 0.01),株间土壤CO_2通量与土壤温度、大气温度存在极显著正相关关系(p 0.01),与土壤体积含水量相关性不显著(p 0.05);月尺度土壤温度对行间土壤CO_2通量变化有显著影响(p 0.05),香蕉植株生长对株间土壤CO_2通量变化影响显著(p 0.01),而其他因子的影响均未达到显著水平。研究结果丰富了热带农田土壤CO_2通量研究资料,为热带农田土壤碳源–汇的准确评估提供了数据支持。     

不同茎级下同种灌溉模式枣树土壤呼吸动态变化

在阿克苏地区温宿县佳木试验站利用Li-8100开路式土壤碳通量测量系统观测同种灌水模式下不同茎级枣树土壤呼吸速率。结果表明,空白地和3cm枣树土壤呼吸速率一般在02：00—04：00升到一天中的峰值,9cm枣树土壤呼吸速率在08：00—10：00,上升到一天中的峰值．1Bcm枣树土壤呼吸速率在16：00—18：00上升到一天中的峰值。在相同灌水条件下,3cm枣树、9cm枣树以及18cm呈现出径级越小土壤呼吸速率越强的规律。由土壤呼吸Q,。值得出,土壤呼吸速率对温度的敏感程度也随着枣树径级的递增呈现出递减的趋势。     

地被物对祁连山青海云杉林土壤呼吸的影响

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,对环境变化响应的敏感性受地被物强烈影响,并显著影响生态系统的碳源/汇功能。应用Li-8100A土壤碳通量自动测量系统,对祁连山青海云杉林下土壤呼吸进行野外测定,研究环境因素和不同地被物(苔藓和凋落物)对土壤呼吸动态变化的影响。将去除苔藓和凋落物的样地与对照组进行对比,并收集0～<20 cm、20～<40 cm、40～60 cm土壤温度和土壤含水量、光合有效辐射、风速风向、相对湿度和大气温度等数据。在日尺度上,土壤温度和空气温度是影响该地区土壤呼吸日变化的主要驱动因子,但与土壤含水量的变化没有显著相关性。在季节尺度上,20～60 cm土壤温湿度的变化是土壤呼吸季节变化的主要影响因素。研究区日均CO₂排放量约为311.66～728.61 mg·m^-2·h^-1,去除苔藓生长季土壤碳排放减少约12%,而去除凋落物土壤碳排放减少约32%。移除苔藓或者凋落物可以显著增加土壤呼吸的温度敏感性(Q₁₀)。研究结果表明青海云杉林下的苔藓和凋落物对土壤呼吸有显著影...     

温度与土壤含水量对阔叶红松林土壤呼吸影响

采用静态封闭箱式技术对长白山阔叶红松林土壤CO2的排放通量进行一年的观测，通过多元回归分析了土壤CO2排放速率与8环境因子间的关系。结果表明：土壤CO2排放通量与土壤5cm温度和0．20cm平均土壤含水量（体积比）呈显著止相关。上壤呼吸与温度和含水量分别表现出幂函数和指数关系。土壤温度和含水量显著影响土壤呼吸的变化。当土壤含水量（体积百分比）大于25％时，土壤呼吸Q10值从1．14（含水量〈25％）降低到1．09（含水量〉25％）。在土壤含水量固定不变时，土壤温度能反映土壤呼吸的86％的变化。当土壤温度固定不变时，土壤含水量能反映土壤呼吸的32％的变化。建立土壤呼吸温度幂函数和含水量指数关系的非线性双因子模型。温度和水分双因于土壤呼吸模型能反映森林土壤呼吸的91％的时空变化。土壤呼吸温度和水分双因子模型估算的年土壤CO2排放通量比土壤呼吸口Q10幂函数模型估算值高11％。     

基于遗传算法优化BP神经网络的青藏高原海北高寒湿地CO2通量模拟及其影响因子

构建了使用潜热通量、显热通量、空气温度、总辐射、有效辐射、土壤温度、土壤体积含水量来模拟湿地生态系统CO2排放通量的3层BP神经网络.在确定BP神经网络拓扑结构之后,使用遗传算法取得了BP神经网络训练的最优初始阈值和权值.采用2190组青藏高原海北高寒湿地生态系统中实测CO2通量及相应的训练数据归一化处理后,对所建立的...     

北亚热带次生栎林和人工松林土壤呼吸日变化

利用LI-8100土壤碳通量观测仪,测定并分析了北亚热带天然次生栎林和火炬松人工林的土壤呼吸日变化特征。结果发现:松林和栎林土壤呼吸具有明显的日变化特征,基本上呈单峰型分布,呼吸速率最强一般出现在下午,最弱一般出现在凌晨;松林土壤呼吸速率明显比栎林的高,从3月到6月,松林和栎林土壤呼吸速率显著增加,6月达到最高,之后又出现下降;栎林、松林土壤呼吸速率对温度变化比较敏感,地面温度与土壤呼吸速率的关系要好于距地表5 cm处土壤温度与土壤呼吸速率的关系,根据地面温度与土壤呼吸速率的关系,得到栎林的Q10值为2.08,松林的为1.41。