天然温带草地CO2通量排放规律研究

以天然状态下（无牧、无施肥、无割草、无灌溉）内蒙古温带半干旱典型草原羊草草原为主要研究对象，利用静态箱法和气相色谱法进行草地田间CO2通量的原位观测实验.采用SPSS统计分析软件，研究分析了1998年5月至1999年5月，2001年至2003年，共4个实验观测年CO₂通量的观测数据与主要的环境因子(土壤含水量、降雨量、空气温度、地表温度、不同土层温度)间的相关性.结果表明：温带草地土壤CO₂排放通量具有明显的日变化特征，不同的生长状态对于其日变化特征具有明显的影响；主要的环境因子中只有表层土壤含水量与草地CO₂排放通量的日变化具有显著的正相关性；草地CO₂排放通量的季节变化显著而且不同的年份其变化特征也各不相同；降雨量的季节分布与其季节通量的变化特征间具有极显著的正相关性；4年的实验观测的统计分析表明：表层土壤含水量是温带半干旱草地CO₂排放通量主要控制因子.CO₂排放通量的年际变化不显著，以4年观测的平均年通量估算我国温带草地CO2年排放量是3.17Pg，约占全球土壤CO₂年排放量的1.23%，对于全球碳循环有着重要影响.     

天然温带典型草原N2O和CH4通量的时间变化特征

以内蒙古温带半干旱典型草原类型羊草草原土壤为主要研究对象,利用静态箱技术在野外连续多年原位观测草地N2O和CH4排放通量.通过对1995,1998,1999,2001,2002和2003年的野外观测资料的数据分析,发现温带半干旱典型草原N2O通量的日变化特征明显,草原植物的不同生长阶段对其具有显著的影响;CH4通量的日变化没有明显的规律性特征,植物生长状态对其影响不明显,但对于草地吸收CH4的日较差有显著的影响.多年观测资料显示:我国温带草地N2O通量的排放峰值在四季中均有可能出现,低值通常出现在冬季,不同实验年份,不同季节都有出现N2O吸收通量的可能性,N2O季节通量的变化形式多样,通常是春、夏季较高,冬季最低.CH4通量季节变化规律相对明显,其峰值主要出现在春季,冬季较低.在不同的季节都观测到CH4的排放通量,这同草地出现N2O的吸收通量一样不影响温带草地作为N2O源和CH4汇的功能.N2O较CH4通量的年际变化显著,两者年通量的变异系数分别是71.6%和18.7%,5个实验观测年(跨9个年度),N2O和CH4年通量的平均值分别是:(1.14±0.82)kg·hm-2·a-1和(-3.52±0.66)kg·hm-2·a-1.统计分析结果表明:只有CH4的季节通量与降雨量之间存在显著线性关系.以此估算我国温带草地N2O和CH4年排放总量分别是:以氮计0.23 Tg和以碳计-0.83Tg,分别是全球温带草地N2O排放总量的23%以及全球土壤吸收CH4总量的11%.     

内蒙古温带半干旱羊草草原温室气体N2O和CH4通量变化特征

利用透光密闭箱对内蒙古半干旱典型草原羊草草地土壤-植被系统温室气体N2O和CH4通量进行了较长期的原位观测研究.研究结果表明:内蒙古温带半干旱典型草原作为大气N2O的源和CH4的汇而起作用,N2O与CH4的通量强度分别是:0.6～22.6μgm-zh-1和-1～-217μgm-2h-1.N2O和CH4的通量具有明显的日变化和季节变化特征,并且主要的环境因子(温度、水分)对其有重要影响.N2O通量的季节变化特征表现为:夏季最高,由春、秋至冬逐次降低;CH4通量的季节变化特征表现为:由春至冬依次减弱.     

天然温带典型草原N2O和CH4通量的时间变化特征

以内蒙古温带半干旱典型草原类型羊草草原土壤为主要研究对象,利用静态箱技术在野外连续多年原位观测草地N₂O和CH₄排放通量.通过对1995,1998,1999,2001,2002和2003年的野外观测资料的数据分析,发现温带半干旱典型草原N₂O通量的日变化特征明显,草原植物的不同生长阶段对其具有显著的影响;CH₄通量的日变化没有明显的规律性特征,植物生长状态对其影响不明显,但对于草地吸收CH₄的日较差有显著的影响.多年观测资料显示:我国温带草地N₂O通量的排放峰值在四季中均有可能出现,低值通常出现在冬季,不同实验年份,不同季节都有出现N₂O吸收通量的可能性,N₂O季节通量的变化形式多样,通常是春、夏季较高,冬季最低.CH₄通量季节变化规律相对明显,其峰值主要出现在春季,冬季较低.在不同的季节都观测到CH₄的排放通量,这同草地出现N₂O的吸收通量一样不影响温带草地作为N₂O源和CH₄汇的功能.N₂O较CH₄通量的年际变化显著,两者年通量的变异系数分别是71.6%和18.7%,5个实验观测年(跨9个年度),N₂O和CH₄年通量的平均值分别是:(1.14±0.82)kg·hm^-2·a^-1和(-3.52±0.66)kg·hm^-2·a^-1.统计分析结果表明:只有CH₄的季节通量与降雨量之间存在显著线性关系.以此估算我国温带草地N₂O和CH₄年排放总量分别是:以氮计0.23 Tg和以碳计-0.83Tg,分别是全球温带草地N₂O排放总量的23%以及全球土壤吸收CH4总量的11%.     

内蒙古温带半干旱羊草原温室气体N2O和CH4通量变化特征

利用透光密闭箱对内蒙古半干旱典型草原羊草草地土壤－植被系统温室气体N2O和CH4通量进行了较长期的原位观测研究,研究结果表明,内蒙古温带关干旱典型草原作为大气N2O的源和CH4的汇而起作用,N2O与CH4的通量强度分别是：0．6－22.6ugm^-2h^-1和－5－－217ugm^-2h^-1,N2O和CH4的通量具有明显的日变化和委节变化特征,并且主要的环境因子（温度,水分）对其有重要影响,N2O通量的季节变化特征表现为：夏季最高,由春,秋至冬逐次降低,CH4通量的季节变化特征表现为：由春至冬依次减弱。     

土壤水分对温带典型草地N2O排放过程的影响

利用不同年份(1995,1998,2001年)野外原位实验观测数据并结合实验室内模拟培养实验结果,分析土壤含水量对于温带典型草原(羊草草原)土壤N2O排放通量的影响,结果发现:土壤含水量与羊草草原土壤N2O排放通量间存在阶段函数关系,在土壤含水量较低,而且土壤水分变化频繁和显著时,通常会有N2O通量峰值的出现;研究不同的土壤含水量对于土壤N2O排放过程和相关微生物菌群数量变化的影响,室内模拟培养说明:土壤水分含量对于N2O的产生过程有着重要的影响,土壤水分含量较低时,可能会改变土壤微生物的代谢途径,导致作为大气N2O源的半干旱草原土壤在出现阶段性的N2O吸收.     

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％。     

温度对内蒙古典型草原土壤N20排放的影响

在草原植物生长期内，利用不同深度(2，8和15cm)不锈钢管原位采集原状土壤样品以及用土钻采集表层(0—15cm)混合土壤，在室内温控培养箱内进行温控模拟实验，研究温度对内蒙古温带半干旱典型草原(羊草草原)土壤N2O产生速率的影响。结果表明：温度对于N20的产生速率有着显著的影响，随着土壤深度的增加，温度对土壤N2O产生速率的影响力在减弱。不同生长阶段的草原土壤N2O的产生速率对于短期内温度变化的响应具明显的差别；同时结合野外原位观测实验结果，定量地研究了草原土壤N2O的排放通量与温度之间的相互作用关系，发现两者之间不仅存在线性关系，通过多组实验数据的回归分析还准确地阐明了温度的升高与降低对于不同深度的土壤N2O产生速率的影响，即两者之间的作用关系。     

温度对内蒙古典型草原土壤N2O排放的影响

在草原植物生长期内,利用不同深度(2,8和15cm)不锈钢管原位采集原状土壤样品以及用土钻采集表层(0～15cm)混合土壤,在室内温控培养箱内进行温控模拟实验,研究温度对内蒙古温带半干旱典型草原(羊草草原)土壤N 2 O产生速率的影响.结果表明:温度对于N 2 O的产生速率有着显著的影响,随着土壤深度的增加,温度对土壤N 2 O产生速率的影响力在减弱.不同生长阶段的草原土壤N 2 O的产生速率对于短期内温度变化的响应具明显的差别;同时结合野外原位观测实验结果,定量地研究了草原土壤N2 O的排放通量与温度之间的相互作用关系,发现两者之间不仅存在线性关系,通过多组实验数据的回归分析还准确地阐明了温度的升高与降低对于不同深度的土壤N 2 O产生速率的影响,即两者之间的作用关系.     

Study on CO2 Emission from Newly Created Marshes of Pengxi River in the Three Gorges Reservoir

自2008年7月初至9月底,采用静态暗箱-气相色谱法观测了三峡水库澎溪河新生湿地4种植物群落的CO2排放通量。结果表明,4种植物群落CO2排放通量有明显的空间差异。藨草群落CO2排放通量最大,其值为(627.8±335.9)mg.m-2.h-1,灯芯草群落CO2排放通量最低,其值为(450.4±271.5)mg.m-2.h-1。地上生物量较大的藨草群落和双穗雀稗群落具有较大的CO2排放通量,而地上生物量较小的灯芯草群落及水烛群落CO2排放通量较小。与植物呼吸作用相关的地上生物量等生态因子有助于解释不同湿地植物群落CO2排放通量的差异。澎溪河新生湿地CO2排放通量具有典型的时间动态,即7月中旬到8月中旬之间CO2排放通量最大。水温和土壤(5 cm深度)温度与CO2排放通量显著相关(r=0.577,0.557,p<0.001),湿地地表积水和湿地土壤温度季节变化可以解释澎溪河新生湿地CO2排放通量的时间变化。     

黄土旱塬区麦田土壤碳排放特征及其与休闲裸地的差异

利用Li-8100开路式土壤碳通量系统,于2014-03~2014-06研究了黄土旱塬区麦田(RT)土壤CO2排放特征及其与休闲裸地(ck)的差异。结果表明:(1)RT和ck等2个处理土壤CO2排放速率的日、季节变化趋势均呈单峰曲线;在小麦返青至拔节期土壤CO2排放速率日变化峰值出现在13∶00前后,而在开花至成熟期土壤CO2排放速率日变化峰值出现在11∶00前后;土壤CO2排放速率季节变化的最大值出现在小麦拔节中期,最小值出现在小麦灌浆后期;观测日麦田土壤CO2排放速率平均值为221 mg·(m2·h)-1,比休闲裸地的201 mg·(m2·h)-1约高出9.05%。(2)回归分析表明,土壤CO2排放速率与土壤水分和温度均成二次函数关系(P0.05)。随着土层深度的增加,相关性逐渐降低。在同一土层深度下,RT处理土壤CO2排放速率与土壤中水的质量分数和温度的相关性均高于ck处理。(3)相关分析表明,土壤CO2排放速率与土壤细菌数量和过氧化氢酶活性呈显著正相关关系(P0.05)。综合分析表明,黄土高原种植小麦能增加土壤碳排放,并且土壤中水的质量分数对土壤CO2排放速率的影响大于土壤温度对土壤CO2排放速率的影响,土壤细菌数量和过氧化氢酶活性能够显著影响土壤CO2排放速率。     

北京市海淀公园绿地CO2通量变化特征

为了定量评估城市绿地吸收CO2改善城市生态环境的效果,2006年4月—2007年3月在北京海淀公园绿地使用涡度相关系统连续观测CO2通量、总辐射、大气温度,并使用冠层分析仪测量叶面积指数,研究CO2通量的变化及其影响因素.结果表明,绿地CO2通量受植被生物活动的影响呈现明显的季节变化特征,晴天天气状况下CO2通量日均值FCO2在4—10月为负值,绿地是CO2汇,在6—9月是CO2强吸收汇,FCO2约-0.100—-0.120mg/m2.s,而在11—3月FCO2为正值,绿地为CO2源,12—2月是CO2强排放源,FCO2约0.100mg/m2.s.绿地CO2通量受总辐射、LAI、大气温度的显著影响,净辐射的影响明显大于大气温度,净辐射越大、LAI越大、大气温度越高,绿地光合作用吸收CO2的能力越强.观测期间一年海淀公园绿地CO2的净吸收量约为615gCO2/m2.     

三江平原小叶章湿地土壤的CO2通量

采用密闭箱动态测量法对三江平原小叶章典型湿地土壤CO2通量进行了研究.结果表明,小叶章湿地土壤CO2通量有明显的季节变化和日变化,并且呈现出一定的规律性.7～10月,土壤CO2通量呈现出季节变化的单峰模式.在1d的观测期间,土壤CO2通量从早晨开始增大,到午后达到极大值,后逐渐降低到第2天凌晨达极小值,然后又开始增加.研究同时表明小叶章湿地土壤CO2通量的主要影响因素为地温(相关系数为0.7699).而因湿地环境土壤水分充足,土壤含水量对土壤CO2通量的影响不明显,当土壤水分不成为限制因素时,土壤CO2通量与土壤温度呈正相关.根据测量结果,小叶章湿地土壤CO2通量在整个测量期间的变化范围为0.208～1.265g/(m2*h),平均水平为0.619g/(m2*h).     

城市河岸带绿地N2O和CH4排放对硝态氮输入的短期响应研究

为了探讨氮输入对城市河岸带绿地温室气体N_2O和CH_4短期排放的影响,采用静态箱-气相色谱法系统测定了不同季节上海市典型城市河岸绿化带草地输入硝酸盐(NO_3~-)后N_2O和CH_4排放通量的短期(3-5d)时间变化特征,并同时测定了气温、光照强度、不同深度地温和土壤的理化性质.结果表明,NO_3~-的输入在短期内可以显著增加春夏秋季N_2O、春夏季CH_4的排放通量,而在其他季节变化不明显;季节是影响N_2O和CH_4排放的主要因素,NO_3~-输入对N_2O排放具有显著影响且可以降低季节影响强度的显著性.在无NO_3~-输入的情况下,N_2O的排放通量和气温、地温相关性不显著,但随着输入量的增加,相关性程度逐渐增强;而CH_4在较低NO_3~-输入量(<3.18g N·m~(-2))下其排放通量和地温不具有显著相关关系(P>0.05),而在较高输入量下,则具有显著的正相关关系(P <0.05),说明NO_3~-输入后短期内地温是影响河岸带绿地温室气体产生的重要的季节性因子,因此探讨氮输入对湿地温室气体排放的影响应考虑其时间变异性.     

半干旱地区草坪草和主要杂草水势的日变化特征分析

分析了半干旱地区草坪草和几种主要杂草的水势的日变化特征及其差异性，发现不同植物水势的日变化趋势都为单峰曲线，早晨5：00水势最高，在15：00达到最低值．草坪草——草地早熟禾的水势在四种植物中为最高或较高，天蓝苜蓿的水势一直为最低．在土壤水饱和的情况下，四种植物水势的日变化与五层土壤含水量都无显著相关关系．草地早熟禾、早开堇菜、天蓝某些地区蓿水势的日变化都与冠层温度有相关关系，与其它环境因素无显著相关关系，而止血马唐水势的日变化与四种环境因素都无显著相关关系．     

农田土壤生态系统冬小麦夏玉米轮作CO2排放特征研究

采用静态箱法对旱地农田冬小麦-夏玉米轮作生态系统CO2排放进行了定位观测,并利用气象色谱进行分析而研究了北方地区典型旱地农田土壤CO2排放特征.结果表明,旱地农田土壤冬小麦-夏玉米轮作期间CO2的平均排放通量由大到小依次排列为:无机-有机肥配合施用的处理110.78 mg·m-2·h-1,单施无机肥处理79.58 mg·m-2·h-1,无追肥处理74.20 mg·m-2·h-1,休闲地54.91 mg·m-2·h-1.作物生长状况与土壤温度是影响土壤呼吸强度的主要因素,而试验数据分析结果表明土壤可溶性有机碳(DOC)与CO2排放通量无直接关系.其中,小麦拔节期、玉米的拔节期到喇叭口期的土壤CO2排放通量均较高.     

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。     

陕北黄土区山地苹果园土壤水分动态变化特征研究

以八年生矮化红富士果树为试材,采用野外定位观测法,对陕西省延安地区苹果园0～100 cm不同深度土壤水分与温度及相应气象要素进行连续1年的定位观测分析,对土壤水分的动态变化规律、时空变化及影响因子进行研究。采用方差分析、相关性和主成分分析方法探讨土壤水分的主导因素及其相互关系。研究表明：观测期土壤墒情的季节变化可划分为水分快速消耗期（4—6月）、水分恢复期（7—10月）、稳定期（11—次年3月）;土壤体积含水量由浅到深呈先增后减、稳定性增强、垂直变化季节差异显著等特点;主成分分析结果表明,第一主成分中土壤温度及电导率所占比重较大,第二主成分中大气温度和湿度指标权系数的绝对值在所有主成分指标系数中是最大的,降雨量是第三主成分中标权系数最大的;研究区降雨量季节分配极不均匀,主要集中在生长季7—9月,占全年降雨量的73.5%,不同月份、深度的土壤水分变异系数均属于中等程度变异,土壤水分与大气温度、电导率降雨量、相对湿度、降雨量表现出极显著正相关关系,而与风速呈极显著负相关（P<0.01）。该研究揭示了山地苹果园土壤水分的变化规律,可为黄土高原地区果园的建设和管理提供理论依据。     

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...     

缙云山两种林分土壤呼吸影响因素分析

土壤呼吸受众多生物与非生物因素综合调控,区别研究经果林与生态林土壤呼吸的主要影响因子对于了解CO2排放对环境和植物生长的影响十分重要.2014年7月至2015年6月,以重庆市缙云山马尾松林和柑橘林土壤为研究对象,探讨不同森林类型的土壤呼吸、土壤微生物、土壤酶及土壤温湿度特征及其相关关系.研究表明:1)观测期内,柑橘林土壤呼吸速率明显高于马尾松林;2)两种林分土壤呼吸速率有明显的季节变化,从高到低顺序为:夏季、春季、秋季、冬季;3)土壤呼吸速率与土壤湿度、细菌数、放线菌数、总PLFA数及脲酶质量分数成正相关,与真菌数成负相关.综合分析表明,土壤呼吸受土壤温湿度、土壤微生物及土壤酶等因素共同作用,其中土壤湿度是土壤呼吸季节变化的主控因子.