CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放研究

为了研究CO2浓度升高和氮输入影响下湿地生态系统CO2排放通量变化,选择三江平原典型草甸化小叶章（Calamagrostis angustifolia）湿地系统为对象,利用开顶箱进行CO2浓度升高模拟试验。试验结果表明,CO2浓度升高促进了湿地生态系统CO2排放量,不施氮、常氮和高氮处理分别增加23．78％、23．14％和34．18％．CO2浓度升高增加了小叶章地上、地下生物量的积累,且当氮素供应充足时增加显著。土壤微生物量碳和水溶性有机碳在CO2浓度升高条件下有增加的趋势。回归分析表明小叶章生物量、土壤活性有机碳与湿地生态系统CO2排放量显著相关。CO2浓度升高和施氮通过影响植物生物量和土壤微生物活性进而影响湿地生态系统CO2排放量,这对于重新估算未来环境变化条件下湿地生态系统碳平衡具有重要意义。     

模拟氮沉降对华北落叶松人工林土壤氮含量的短期影响

为研究氮沉降对土壤氮含量的影响,以关帝山华北落叶松人工林为研究对象,分别设置浓度为0(CK),80(LN),150 kg/hm~2(HN)_3个施氮水平进行短期氮输入试验。结果表明,在氮输入影响下,显著增加了华北落叶松林下0~10,10~20 cm土壤层中NH_4~+-N,NO_3~--N的含量,尤其对0~10 cm土壤的影响更明显,且在整个生长季内月份间的变化较大;各样方林下0~10,10~20 cm土壤全氮含量在各处理间没有显著差异,但是仍有一定的增长趋势。     

沼泽湿地生态系统CO2、CH4和N2O排放通量的相互关系研究

利用静态暗箱/气相色谱法连续两个生长季(2003 -2004年)对三江平原小叶章草甸和毛果苔草沼泽CO2、CH4和N2O的排放通量进行野外原位观测.结果表明:两种类型湿地的生长季均为温室气体的排放源,三种温室气体排放通量之间的关系是,CO2和CH4、CO2和N2O、CH4和N2O排放通量之间均为正相关,但显著性水平视不同湿地类型以及不同年份而异.表明它们之间的相互关系受湿地类型以及环境因素的影响,本研究结果迸一步证明了植物在沼泽湿地温室气体排放中的关键性作用.     

环境因子对兴安落叶松林生态系统CO2通量的影响

采用涡度相关技术,研究了主要环境因子与兴安落叶松林生态系统CO2通量的关系。结果表明: 1)生长季,CO2通量表现出较显著的日变化特征,白天为碳吸收阶段, 12:30—13:30 CO2通量吸收出现峰值,而夜间为碳排放阶段,昼夜CO2通量变化幅度在-1.09~0.11mg/(m2·s)之间,生态系统整体表现出较强的碳汇特征;非生长季,昼夜CO2通量变化幅度在0~0.3mg/(m2·s)之间,生态系统整体表现为碳源。2)生长季光合有效辐射(PAR)与CO2通量呈对数相关(R2=0.4861),随PAR增强,生态系统碳汇能力增大,PAR是CO2通量的直接影响因子;非生长季CO2通量与PAR相关性不显著。3)在生长季,兴安落叶松林CO2通量与气温(ta)有很好的相关性,决定系数R2为0.6272,CO2通量随ta的升高而降低,ta是兴安落叶松林生态系统CO2通量的主要限制因子;非生长季的12月至次年2月份,气温的变化对CO2通量无显著作用。4)土壤温度(ts)和含水率(RH)对CO2通量的影响,主要体现在生态系统呼吸(Re)上,兴安落叶松林生态系统的土壤含水率在62%~87%之间,土壤含水率达到67%以上时,CO2通量基本上不受土壤水分大小的影响。在水分不成为CO2通量限制因子的情况下,土壤温度对兴安落叶松林生态系统CO2通量影响起主要作用,研究表明:土壤温度与CO2通量呈指数相关(生长季R2=0.2826,非生长季R2=0.2223);即在适当的温度范围内,土壤温度的升高会加速植物和微生物的代谢,从而增强森林生态系统的呼吸作用,促进CO2排放。      

CO2浓度升高对森林碳平衡及碳氮耦合的影响

森林碳平衡及碳氮耦合对大气CO2浓度升高的响应存在着诸多不确定性,现有研究主要集中在温带地区,并体现在光合作用、生产力及分配、枯落物分解以及土壤碳库等各个方面,研究结果表明:CO2浓度升高(1)短期内增强了森林的光合能力,长期条件下由于氮供应与叶氮含量的下降,就会产生光合下调与适应现象;(2)提高了森林净初级生产力(NPP)并影响其在各组分之间的分配,但却没有促进土壤氮矿化作用,土壤氮有效性降低,限制了森林NPP的持续上升;(3)增加了森林枯落物的数量,刺激了微生物的氮吸收与同化以及植物对有效氮的利用,从而影响分解过程;(4)增强了森林土壤的碳汇功能,但同样会受到氮有效性的直接限制与支持氮固定的其它养分的间接限制。由于热带、亚热带地区的环境因素与温带地区存在较大差异,未来应加强这些区域的相关研究,进一步揭示森林生态系统对CO2浓度升高的响应机制。     

林下植被和凋落物对我国寒温带天然林土壤CO2通量的短期影响

  目的  为研究林下植被和凋落物对我国寒温带天然林土壤CO₂通量的影响,对不同处理下CO₂通量排放特征进行分析探究,为大兴安岭地区森林生态系统的经营管理和土壤温室气体研究提供参考。  方法  在2019年5—9月采用静态箱?气相色谱法对大兴安岭北部4种主要林型（白桦林、山杨林、樟子松林和兴安落叶松林）土壤CO₂通量排放特征进行原位监测研究。  结果  4种林型不同处理后的土壤CO₂通量都呈现相似的单峰曲线变化趋势,峰值出现在7月或8月。去除凋落物会提高阔叶林土壤呼吸,降低针叶林土壤呼吸,但变化幅度较小,没有达到显著水平（P > 0.05）。与自然状态相比,去除林下植被后,白桦林、山杨林和兴安落叶松林的CO₂通量均值分别升高了27.57%、15.84%和24.13%,达到显著水平（P < 0.05）,但樟子松林则下降了0.68%（P > 0.05）。去除林下植被和凋落物状态下,白桦林、山杨林和兴安落叶松林土壤CO₂通量均值升高了20.05% ~ 25.34%,但樟子松林则下降了12.36%,且去除林下植被和凋落物的阔叶林的平均通量显著大于针叶林（P < 0.05）。  结论  凋落物和林下植被的存在与否会对土壤CO₂通量产生不同影响,且影响程度因林型而异,科学合理的林下管理对调控森林生态系统CO₂排放和生态环境保护都有着重大的作用。      

温度、氮输入对洪河湿地CO_2通量的影响

采用静态箱-气相色谱仪法,对洪河湿地CO2呼吸通量进行观测,模拟不同水平氮输入湿地,设计0、20、40、60 g.m-2四种氮水平及秸秆还田处理,探讨不同氮水平对洪河湿地CO2释放的影响。结果表明,7月生态系统呼吸通量高于其他月份,呈现出季节变化的单峰模式。湿地CO2通量与温度具有相关性,其中与5 cm深土壤温度相关性最强,呈指数相关关系。不同氮水平系统呼吸通量与5 cm地温二次相关。氮输入促进了湿地CO2排放,且中氮量输入(N2PK)释放量最多,秸秆还田技术能抑制中氮输入量产生的高呼吸通量。     

小麦水热、CO2通量特征和能量平衡分析（英文）

[目的]对河北栾城小麦水热、CO2通量特征和能量平衡进行分析。[方法]基于栾城站利用涡度相关技术观测的2008年小麦水热、CO2通量数据及常规气象、生物量等数据,分析小麦水热、CO2通量特征和能量平衡闭合状况。[结果]①潜热、感热、CO2通量表现出明显的日、季变化特征,潜热、感热通量日变化呈倒"U"型,CO2通量"U"型,且通量日峰值存在较大差异;②潜热、感热、CO2通量的强度变化与环境因子有较大关系:三者对光强、净辐射的反应较为敏感,相关系数分别达0.92、0.66、0.65及0.90、0.69、0.74,且晴天更好,对气温也较为敏感,潜热通量,特别是在降水后对土壤含水量反应较敏感;③小麦农田能量平衡闭合度为0.91,存在明显的不闭合现象,而且在不同月份、一天不同时段,闭合程度也不同,能量平衡不闭合的主要原因是测量误差和忽略热储量等。[结论]该研究得到了小麦农田生态系统水热通量及CO2通量特征、传输机制及其影响因子,可为揭示作物冠层蒸散、光合与水分利用效率关系、能量分配等的机制提供科学依据。     

氮素化学形态及添加剂量对温带森林土壤N2O排放的影响

土壤中氮形态和氮剂量的有效性是影响土壤氧化亚氮(N₂O)排放的重要因子。为了提高氮素化学形态及添加剂量对温带森林土壤N₂O排放的影响,本研究在北京林业大学实验林场,以温带油松林土壤为研究对象,通过野外氮添加控制实验,采用静态箱/气相色谱法分析不同水平(对照,CK:0 kg/(hm2·a); 低氮,LN:50 kg/(hm2·a); 中氮,MN:100 kg/(hm2·a); 高氮,HN:150 kg/(hm2·a))和不同形态(混合态氮,AN:NH₄NO₃; 铵态氮,As:(NH₄)₂SO₄; 硝态氮,Na:NaNO₃)的氮添加对温带油松林土壤N₂O排放通量的影响。结果表明:氮添加处理样地N₂O排放表现出明显的季节性变化特征,排放高峰出现在6—8月,其他季节土壤N₂O排放通量相对较低,最小值出现在1月。不同氮添加处理均促进了土壤N₂O的排放:在不同水平的氮添加下,随着氮添加水平的增加,土壤N₂O排放通量也升高,表现为HN＞MN＞LN＞CK。不同形态的氮输入对N₂O排放的促进作用表现为:AN＞As＞Na,As添加与AN和Na添加没有显著差异(P>0.05),但AN添加与Na添加之间差异显著(P＜0.05)。此外,空气温度、土壤温度和土壤孔隙含水量也可以影响土壤N₂O的排放。年度土壤N₂O排放系数范围是0.34%~0.94%,年均排放系数为0.364%,低于联合国政府间气候变化委员会(IPCC)推荐的默认值。      

旱塬地区不同耕作模式小麦田土壤CO2释放通量的变异特征

【目的】揭示不同耕作管理条件下,旱塬地区农田土壤CO2的释放规律。【方法】在陕西关中头道塬设置小麦田与休闲田、旋耕与深耕等双因子4处理裂区试验,用碱吸收法监测小麦生育期间土壤剖面0～40cm土层土壤CO2的释放通量。【结果】(1)小麦生育期间不同处理农田土壤CO2释放通量的变化过程呈现出双峰和双谷特征,分别在小麦播种后秋季苗期及竖年4月初拔节-孕穗期呈现峰值,在越冬期和小麦成熟期出现低谷。小麦田和休闲田土壤CO2释放通量差异明显,其变化规律基本相似。(2)在小麦全生育期,主要根区土壤剖面中CO2释放通量呈现出明显上层低下层高的空间分布梯度。不同耕作模式对土壤剖面中CO2释放通量的时空变异特征有明显影响。(3)在小麦全生育期,不同处理农田土壤CO2累计释放总量差异明显,表现为旋耕处理高于深耕处理,小麦田高于休闲田。【结论】不同土壤耕作管理措施是调控农田土壤碳素循环及土壤空气质量的有效措施。     

黄河源高寒草甸退化过程中CO2通量的变化

为研究草地退化对高寒草甸碳排放的影响,选取青海省黄南州河南县的未退化(No degraded,ND)、中度退化(Moderate degraded,MD)和重度退化(Serious degraded, SD)高寒草甸,利用LI-8100A红外气体分析仪测定CO₂通量。结果表明：草地退化能够显著降低高寒草甸CO₂通量。未退化高寒草甸CO₂通量为12.44μmol/(m²·s),显著高于重度退化高寒草甸4.64μmol/(m²·s),中度与重度退化草甸差异不显著。全氮含量在重度退化区最高,全磷含量表现出相反趋势;速效养分随着退化的加剧逐渐减少。随机森林模型分析发现,植被特征中杂类草盖度和地上生物量是降低CO₂通量的关键因子,各土层中土壤pH,0～2、2～5 cm土壤细砂粒比例和5～10 cm土壤全磷含量为关键因子,均与CO₂通量呈显著正相关。说明高寒草甸的退化引起植被类型和土壤特征发生变化,进而导致CO₂通量发生变化...     

淡水养殖池塘CO2通量多时间尺度变化特征及其影响要素

为探讨淡水养殖CO₂通量的多时间尺度变化特征及其影响因子,本研究以我国长江三角洲区域典型淡水养殖池塘为研究对象,基于涡度相关法(Eddy covariance,EC)测定的2016—2021年高频连续CO₂通量数据,对CO₂通量的多时间尺度变化特征及其环境、人为影响要素进行分析。结果表明：养殖池塘CO₂通量(以C计)存在明显的日变化、季节变化和年际变化特征,其年尺度交换量的变化范围为-671～1 005 kg·hm^-2·a^-1,年均值为(-74±688)kg·hm^-2·a^-1,表现为CO₂的弱汇。CO₂通量在不同时间尺度的主控因子存在明显差异,其中在0.5 h尺度上,太阳辐射和气温分别是白天和夜晚CO₂通量的主要影响因子;日尺度和月尺度的CO₂通量则分别受太阳辐射和归一化植被指数(NDVI)调控,且CO₂...     

施肥对华北落叶松幼苗生长的影响

【目的】为寻找华北落叶松苗木科学合理的施肥量。【方法】以华北落叶松容器苗为试验材料,设置3个肥力梯度,测定施肥对苗木生物量、氮、磷和钾含量的影响以及分析木质化期前后苗木养分动态变化。【结果】施肥处理显著增加苗木生物量、氮、磷和钾含量,尤其是高肥处理。在顶芽形成前和生长季末,高肥分别对叶片和根系的生物量和养分含量的提升作用最大,最高可达低肥对照组的32倍。【结论】高肥处理能够最有效地提高华北落叶松幼苗的苗木质量。     

长期多形态氮添加对温带人工辽东栎林土壤N2O排放的影响

  目的  研究长期氮沉降对森林土壤可利用氮的浓度和土壤N₂O排放的影响,对于控制土壤温室气体排放、提高区域碳源汇评估的准确度等具有重要的意义。  方法  本文以温带森林土壤为研究对象,通过长期（11年）野外氮添加控制试验,采用静态箱/气相色谱法分析3种氮素添加水平（对照、低水平:50 kg/（hm2·a）、高水平:150 kg/（hm2·a））和3种氮素化学形态（硝态氮:NaNO₃;铵态氮:(NH₄)₂SO₄和混合态氮:NH₄NO₃）对温带人工林土壤N₂O排放通量的影响。  结果  （1）氮素形态和氮添加水平引起土壤NH₄+-N和NO₃?-N的显著累积,且NO₃?-N的累积效应远远高于NH₄+-N;（2）不同水平和形态的氮添加均促进了N₂O排放。低水平和高水平NaNO₃、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃添加分别使土壤N₂O年累积排放量增加了87.39%和146.79%、86.13%和74.91%、98.67%和50.50%。长期氮添加对土壤N₂O排放的促进态势有所改变,高水平NH₄+-N和NH₄NO₃对土壤N₂O排放的促进效应低于低水平添加;（3）结合前期研究结果推测,硝化反应是温带人工林土壤N₂O排放的主导过程,NH₄+-N比NO₃?-N转化为N₂O的效率更高。  结论  本研究强调了长期野外监测的重要性,氮添加对土壤N₂O排放的影响具有阶段性,如果试验时间短,氮添加对温带森林土壤N₂O排放的促进效应可能会被高估。      

CO2浓度升高背景下氮形态对小麦光合性能及产量的影响

为探究大气CO₂浓度升高背景下不同形态氮肥对小麦的光合性能及产量的影响,利用开顶式气室(OTC),采用二因素完全区组试验设计,设置400μmol/mol(正常大气浓度,C)、600μmol/mol(高于正常大气浓度,E)2个CO₂浓度和硝态氮(NO₃^--N,A)、铵态氮(NH₄⁺-N,N) 2种氮肥形态处理,测定不同处理组合下小麦花后不同时间旗叶净光合速率(P_n)、胞间CO₂浓度(C_i)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)、株高、地上部生物量及产量。2年结果表明,高浓度CO₂处理(E)可显著提高小麦旗叶P_n、C_i,而对旗叶G_s、T_r均有显著抑制作用,小麦的株高、地上部生物量及产量显著升高。高浓度CO₂条件下,2种氮形态...     

测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响（英文）

[目的]探讨测定时间对黑土区CO2和N2O排放通量的影响,确定排放通量的最佳测定时间,以期为黑土区农田温室气体减排提供科学依据。[方法]以黑土区长期肥料定位试验为平台,采用静态箱式法研究了小麦3个关键生育期(抽穗期、灌浆期和成熟期)CO2和N2O排放的日变化动态,揭示不同测定时段黑土区CO2和N2O排放通量的差异。[结果]土壤CO2和N2O排放通量日变化较大,变化范围分别为CO2206~552mg(/m·2h)和N2O51~295μg(/m2·h)。在不同生育期CO2呈单峰曲线变化,峰值出现在中午12:00,峰谷出现在凌晨3:00;N2O排放通量在抽穗期白天较小,而夜间排放量大。如果不考虑小麦生育期对CO2和N2O排放通量的影响,测定CO2排放代表性时间段在6:00~8:00或16:00~21:00;测定N2O时间段在8:00~10:00或16:00~21:00;若同时测定CO2和N2O排放通量,最佳测定时间在16:00~18:00。若在通常的观测时间9:00~12:00进行观测,CO2和N2O的较正系数分别为0.81和0.90。[结论]该研究结果为黑土区农田温室气体减排提供了科学依据。     

CO2施肥对黄瓜幼苗根系发育及氮代谢酶活性的影响

以砂培黄瓜为试材,研究了不同CO2施肥处理对幼苗根系生育和氮代谢相关酶活性的影响。结果表明,增加环境CO2浓度和延长CO2施肥时间均明显促进了黄瓜幼苗根系的发育,CO2施肥黄瓜的主根长度、总根长度、根系鲜重、根系分枝、根系活力及其吸收面积均有不同程度的增加;根系硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性增强。除氮代谢酶活性外,每天上、下午各以950±50 mmol.L-1CO2施肥3 h的效果大于仅在上午施肥。     

不同药剂处理对华北落叶松生长的影响

本文研究了不同药剂处理条件下华北落叶松一年生苗木造林后的生长情况。结果表明：不同药剂处理对华北落叶松幼苗生长有不同的作用。试验条件下，实验所用的各种药剂都能促进苗木的平衡发育；不同药剂对苗木的高、径生长作用差异很大，以生长粉６号、１号最佳。用生长粉６号、１号处理苗木，一年生华北落叶松的幼苗造林是可行的。     

三沙湾盐田港海水养殖海域海-气界面CO2交换通量的时空变化

根据2012年11月和2013年2、5、8月对福建三沙湾盐田港养殖海域进行4个季节调查获得的pH、总碱度(TA)、表层水温、盐度、溶氧和溶解无机碳(DIC)以及叶绿素a等基础数据,估算该区域表层海水溶解无机碳体系各分量的浓度、pCO_2和海-气界面CO_2交换通量,并对影响因素进行分析。结果表明,盐田港表层海水4个季节的DIC、HCO_3~-、CO_3~(2-)和CO_2浓度分别为955~1 957.08、905.08~1 848.13、10.14~124.78和11.48~39.78μmol/L,不同季节之间差异极显著(P0.01)。盐田港表层海水中的pCO_2在一年中的变化范围为391.27~1 200.49μatm,海-气界面CO_2交换通量全年的范围为0.25~6.93μmol/(m~2·d),表现为大气CO_2的弱源。盐田港海-气界面CO_2交换通量不同季节的差异极显著(P0.01),在不同站位之间的差异显著(P0.05)。秋、春季的碳通量最高,夏季碳通量最低,冬季显著低于秋季,但与春季差异不显著。分析表明,水文要素和生物要素等是影响盐田港表层海水中p CO_2和海-气界面CO_2交换通量的重要生态因子,其中,大型海藻的栽培活动有利于该养殖海域对大气CO_2的吸收。     

西南喀斯特地区轮作旱地土壤CO2通量

中国已承诺大幅降低单位GDP碳排放,农业正面临固碳减排的重任。西南喀斯特地区环境独特,旱地面积占据优势比例,土壤碳循环认识亟待加强。以贵州省开阳县玉米-油菜轮作旱地为研究对象,采用密闭箱-气相色谱法对整个轮作期土壤CO₂释放通量进行了观测研究,结果表明:(1)整个轮作期旱地均表现为CO₂的释放源。其中油菜生长季土壤CO₂通量为(178.8±104.8) mg CO₂·m^-2·h^-1,玉米生长季为(403.0±178.8) mg CO₂·m^-2·h^-1,全年平均通量为(271.1±176.4) mg CO₂·m^-2·h^-1, 高于纬度较高地区的农田以及同纬度的次生林和松林;(2)CO₂通量日变化同温度呈现显著正相关关系,季节变化与温度呈现显著指数正相关关系,并受土壤湿度的影响,基于大气温度计算得出的Q₁₀为2.02,高于同纬度松林以及低纬度的常绿阔叶林;(3)CO₂通量与土壤pH存在显著线性正相关关系,显示出土壤pH是研究区旱地土壤呼吸影响因子之一。