贡嘎山东坡C_3植物碳同位素组成及C_4植物分布沿海拔高度的变化

通过对贡嘎山东坡C3植物碳同位素组成（δ^13C）的系统研究和对C4植物分布的初步调查,探讨了C3植物δ^13C在湿润环境下随海拔的变化规律,以及环境因素对其的影响.同时还揭示了C4植物在贡嘎山东坡随海拔的分布以及控制C4植物分布主要环境因子.结果显示：贡嘎山东坡C4植物主要分布在2100m以下的低海拔地区,过低的夏季温度是限制C4光合途径很难发生在高海拔的主要原因;在贡嘎山东坡海拔2000m以上的湿润地区C3植物δ^13C随海拔升高显著变重,变化梯度为1.3‰·km^-1.温度可能是影响δ^13C变化的主要环境因子,降水量、大气压、大气中CO2浓度和碳同位素值的影响可能较小.     

青藏高原低气压条件下高寒草甸群落光量子效率对温度的响应

以2003年生长季在西藏当雄草原站用涡度相关法连续观测的CO2通量数据为基础,利用低光强下净生态系统碳通量(NEE)与光合有效辐射(PAR)的线性响应关系反算了高寒草甸群落光量子效率(α),并分析了低气压条件下群落α值对温度的响应规律.结果表明群落α值随温度的上升总体上线性降低,与C3植物叶片水平的研究结果相似,但随温度下降的梯度随生长季有逐渐增大的趋势.生长季初期冠层温度每升高1℃,群落α值的平均下降量约为0.0005 μmolCO2·μmol-1 PAR,生长季末期α值随温度的下降量增为0.0008 μmolCO2·μmol-1 PAR.相对于直角双曲线法,采用本文中的计算方法得到的群落α值在数值上偏小.但这种方法在深入分析群落α值与温度等环境因子的关系方面有其自身的优势.     

祁连山3种被子植物叶特征随海拔变化及其内陆高海拔模式

被子植物叶特征随海拔梯度的变化规律在中国内陆高海拔地区亟待研究.本文在祁连山中、东部2300~3640 m a.s.l.范围内,对3种被子植物(乔木Betula albo-sinensis及灌木Caragana jubata和Berberis diaphana)采集叶样品共39份,在实验室分析了气孔密度(SD)、气孔指数(SI)、细胞密度(ED)、叶脉密度(VD)及碳同位素比值等5个指标.结果表明,5个指标均与海拔呈显著甚至极显著线性相关关系,其中,SD,SI和VD均与海拔呈负相关,而ED和δ13C均与海拔呈正相关.这种关系组合明显不同于低海拔湿润环境中主要由大气二氧化碳浓度变化形成的SD,SI和δ13C等与海拔呈正相关的关系组合模式.其主要是随海拔升高温度降低引起的植物生理性干旱所致,因而可暂称为植物叶变化的内陆高海拔模式.     

青藏高原草地群落植物碳同位素组成与海拔梯度的关系

采用生物量加权法和直接测定法获得群落水平叶片和根系碳同位素组成(δ13C),进而探讨群落水平叶片和根系δ13C特征以及它们的海拔趋势,并调查叶片δ13C对随海拔变化的环境因子的响应,以确定影响叶片δ13C海拔趋势的主要驱动因子.研究发现,高寒草原植物叶片δ13C显著高于高寒草甸和温性草原;高寒草甸植物叶片的δ13C显著低于根系;整体上,叶片δ13C以0.60‰km–1的变化率随海拔升高而增大,这低于在物种水平上得到的变化率,而根系δ13C与海拔无相关关系.大气压强是引起叶片δ13C随海拔变化的主要驱动因素,降水和温度的影响较小.     

海南尖峰岭不同海拔土壤中微生物脂肪酸和脂肪醇分布特征及对古海拔、古温度重建的启示

海南尖峰岭不同海拔造成的年平均温度差异为检验和建立基于微生物类脂物的环境替代指标提供了良好条件.尖峰岭土壤中含有种类丰富的微生物脂肪酸和脂肪醇化合物,包括异构/反异构脂肪酸(i/aC12:0~i/aC19:0),10-甲基十六酸、异构和反异构脂肪醇(i/aC13~iC26)、10-甲基十六醇和不饱和脂肪醇,指示了尖峰岭土壤中强烈的微生物活动.土壤中异构和反异构脂肪醇,不饱和脂肪醇主要以结合态,即蜡脂形式存在,只有经过皂化才能释放出支链脂肪醇.反异构十五酸/异构十五酸与海拔成正相关关系,表明温度降低能够引起反异构十五酸相对比例的增加.与脂肪酸不同的是,反异构十五醇/异构十五醇,反异构十五醇/正构十五醇随海拔升高却逐渐降低,表现出随温度降低减小的趋势.同样,单不饱和十八醇/十八醇比值随海拔升高而逐渐减小,与微生物脂肪酸不饱和度随温度降低而增加的规律相反.此外,植物叶蜡长链正构脂肪醇(C22~C30)的平均碳链长度ACL,正构脂肪醇(C14~C31)的碳优势指数CPI与海拔(或年平均温度)呈显著相关关系,证明了其应用于古气候重建的潜力.因此,微生物脂肪酸和脂肪醇、高等植物叶蜡都能够灵敏的响应环境温度的变化,可以为重建古温度和古海拔提供新的途径.     

Cd2+和Cr6+对慈姑（Sagittaria sagittifolia L.）的毒害效应

以水生经济植物慈姑（Sagittaria sagiuifolia L．）为实验材料,通过模拟水体Cd^2＋和Cr^6＋污染环境,研究了两种单一离子处理对慈姑的毒害影响．结果表明：随着水体Cd^2＋、Cr^6＋浓度增大,慈姑叶绿素含量与根细胞质膜透性先升高后降低;Cd^2＋浓度增大,根和叶的POD活性,叶的SOD活性、丙二醛（MDA）含量及根的超氧阴离子（O2^-）产生速率均是先升后降;根和叶的CAT活性、根的SOD活性、MDA含量和叶的O2^＋产生速率则逐渐升高;而Cr^6＋处理时,MDA含量、根的SOD、CAT、POD活性均随浓度增大而升高,O2^-产生速率和叶的SOD、CAT、POD活性则升高后降低;Cd^2＋和Cr^6＋污染都对慈姑产生毒害,其毒害的效应既有相似性又有差异,同浓度条件下根的受害程度比叶严重．     

青藏高原高寒草原生态系统土壤CO_2排放及其碳平衡

青藏高原海拔高,气压低,太阳辐射强,气候寒冷,其主体部分为海拔4000m以上的高寒地区.由于严酷的自然条件的限制,对高海拔地区的土壤CO2排放的研究非常少,尤其对海拔4500m以上的高寒草原生态系统土壤的CO2排放研究更不多见.本试验采用静态箱式法,通过对高原高寒草原生态系统(西藏:班戈县,90.01°E,31.23°N,海拔4800m)土壤CO2排放的2周年的定点观测,结果表明:青藏高原高寒草原生态系统土壤CO2排放的日变化呈现单峰曲线,CO2排放最高点出现在当地时间的14︰00左右,最低点出现在当地时间的凌晨5︰00左右,在夏季这种特征尤其明显;高寒草原生态系统土壤CO2排放亦呈现明显的季节变化,夏季增强,冬季明显减弱;根据计算,高寒草原生态系统土壤CO2排放年日平均值和年总量分别为21.39mgCO2·m?2·h?1和187.46gCO2·m?2·a?1,结合高寒草地净生产量的观测结果,表明青藏高寒草原生态系统是碳汇.     

大气CO_2浓度变化与生物群系气候异常之间的关联分析

自工业革命以来全球化石燃料燃烧释放到大气中的CO2持续升高,但大气中CO2的增长速率却并没有相应地增加.造成这种差异的原因,尤其是造成大气CO2浓度年际变化的驱动因素以及其空间位置,目前还存在很大的争议.基于全球气候数据及相关的遥感数据,对1986~1995年大气CO2浓度增长速率(CGR)与生物群系气候异常之间的关联进行了分析.结果表明:常绿阔叶林、C4森林草地、C4草地以及针叶林与林地这4种生物群系是主要的气候异常敏感区域,其碳源/碳汇的年际变化影响着大气CO2浓度的增长速率.虽然这些影响在特征和数量上存在差异,但它们有时也会对大气CO2浓度增长速率表现出共同的作用.如厄尔尼诺年(1987年)大气CO2浓度的增长速率非常大,而造成这种现象的原因是热带生物群系(常绿阔叶林、C4森林草地、C4草地)对于厄尔尼诺年温度变化的响应.     

不同温度培养下莕菜(Nymphoides peltata)生长与光合作用特征

以太湖东山与西山之间水域的莕菜根茎为实验材料,在室内分别进行3种温度(28、30、32℃)处理,利用Li-6400便携式光合作用测量系统,分别测定3种温度处理下莕菜的光响应曲线和CO2响应曲线,并且利用非直角双曲线法进行拟合,得到相关参数.结果表明,3种温度下,莕菜的光合能力大小顺序表现为30℃>32℃>28℃,羧化效率为32℃>30℃>28℃,蒸腾速率、气孔导度均为30℃>28℃>32℃;28、30和32℃下的单位叶片生物量分别为0.0019±0.0002、0.0021±0.0003、0.0020±0.0003 g(DW)/cm2,叶片及其单位面积生物量为30℃>28℃>32℃,但差异不显著;30℃下的根、茎干重显著高于另外2个温度下的.在低于30℃的温度条件下,随着温度的升高,莕菜的光合能力均明显升高,促进了植物的生长;而当温度超过30℃后,光合作用效率降低,植物的生长则受到抑制.在适宜温度范围内(<30℃),小幅度的升温(2℃)产生了显著的积温效应(200℃.d),促进了莕菜的生长.因此推断,1998 2006年太湖地区平均气温升高约1.0℃的现象对近年来太湖莕菜的大面积扩张可能具有促进作用.     

华北平原农田生态系统碳交换及其环境调控机制

在华北平原冬小麦/夏玉米轮作田采用涡度相关法进行了连续两年的碳通量观测,研究农田生态系统碳通量的构成及其变化特征,并分析碳交换对主要环境因子的响应.结果显示夜间净碳交换量(NEE)与0～10 cm地温呈明显的指数关系,两年度(2002年11月～2003年10月和2003年11月～2004年10月)的Q10分别为2.94和2.40.通过模拟计算得到总初级生产力(GPP)和生态系统呼吸(Rec).冬小麦、夏玉米GPP的光响应曲线均符合直角双曲线方程.玉米季平均最大光合速率(Amax)与表观初始光能利用率(α)大于麦季.冬小麦α值随LAI增加而增大.作物主要生长季农田NEE的日变化明显白天吸收、夜晚释放CO2.其他月份农田以碳排放为主,NEE的日变化不显著.农田NEE日较差4～5月和8～9月较大,其它月份较小.农田NEE,GPP和Rec呈明显的季节变化.2003年和2004年玉米田最大日平均碳吸收量分别为-10.20和-12.50 gC·m-2·d-1;麦田最大日平均碳吸收量分别为-8.19和-9.50 gC·m-2·d-1.麦田和玉米田的最大碳吸收量分别出现在4～5月和8月中旬,和GPP最大值出现时间一致.冬小麦和夏玉米主要生长季(3～5月和8～9月)的NEE由GPP支配.GPP主要受PAR和LAI影响.温度对GPP的影响在早春较为明显.7月Rec达到全年最大,Rec和GPP对NEE的贡献相当.其余月份NEE以Rec为主,温度成为NEE的主要控制因子.从生长季NEE总量看,两年度的麦季分别为-77.6和-152.2 gC·m-2·a-1,玉米季分别为-120.1和-165.6 gC·m-2·a-1,玉米季均大于麦季.两年度冬小麦/夏玉米轮作田的年均NEE分别为-197.6和-317.9 gC·m-2·a-1,表明华北平原农田是大气CO2的汇.若考虑收获籽粒的碳,则农田由碳汇变为碳源两年度分别为340.5和107.5 gC·m-2·a-1.受温度、降水等气候因子及施肥、耕作等农田管理措施影响,农田碳交换的年际变化很大.实行免耕和一年一熟制是减少土壤碳排放、增加作物碳吸收的有效途径.     

黔中岩溶地区土壤CO2的稳定碳同位素组成研究

岩溶地区土壤CO2 的δ13 C值低于大气CO2 的δ13 C值 .在地 气界面层 ,土壤CO2 的δ13 C值随土层深度的增加而降低 ;在地 气界面层以下 ,土壤CO2 的δ13 C值基本不变 .植被类型影响土壤CO2 的δ13 C值 ;草地植被下土壤CO2 的δ13 C值存在季节变化 .同位素示踪表明 ,大气中的CO2 对下部土壤气中的CO2 有较大的贡献 .     

昆明地区重力固体潮观测的初步结果

本文报道了昆明地区1975年4月12到1979年2月28日的重力固体潮观测的结果。几个主要日波(O_1,K_1)和半日波(M_2,S_2,N_2)的振幅比例系数δ和位相差α是:δ(O_1)=1.144±O.006。α(O_1)=-O.4度。δ(K_1)=1.117±0.003。α(K_1)=-0.2度。δ(O_1)-δ(K_1)=O.027。δ(N_2)=1.135±0.002。α(M_2)=O.2度。δ(S_2)=1.136±0.005。α(S_2)=0.4度。δ(N_2)=1.150±0.014。α(N_2)=O.8度。并给出了振幅比例系数δ有可能随时间变化的例子。     

内蒙古羊草草原碳交换季节变异及其生态学解析

用涡度相关技术测量了内蒙古羊草草原2003和2004年两个生长季生态系统CO2交换通量.观测表明,两个生长季的CO2通量存在明显差异.内蒙古羊草草原生态系统CO2通量的日变化特征根据其吸收高峰出现的时间可以分为两种,一种具有两个吸收高峰,其特点是在午间出现了碳交换通量的降低,这种现象与植物光合作用的午间降低现象一致;另一种类型是只有一个吸收高峰出现在午间.CO2通量的吸收和排放的日最大值在两个生长季出现的时间有所不同,2003年均发生于7月,分别为-7.4 g·m-2·d-1(白天)和5.4 g·m-2·d-1(夜间),而2004年发生在8月,分别为-12.8 g·m-2·d-1(白天)和5.8 g·m-2·d-1(夜间).2003年128 d的植物生长期内,整个生态系统白天固定了294.66 g CO2·m-2,同时期夜间释放了333.14 g CO2·m-2;在2004年116 d的生长期内白天固定了467.46 g CO2·m-2,夜间释放了437.17 g CO2·m-2.根据两个生长季的观测数据分析表明,在影响生态系统碳交换的生态因子中,水分和光合有效辐射(PAR)是两个重要的生态因子.连续的降雨会引起生态系统碳交换能力的降低;在适宜的土壤水分条件下,决定白天CO2通量的主要是PAR,二者呈双曲线关系;土壤水分胁迫情况下,CO2通量显著低于适宜土壤湿度状况下的CO2通量,且当PAR＞1200 μmol·m-2·s-1时,生态系统出现了光饱和现象;CO2通量明显地被高饱和水汽压差(VPD)所抑制;夜间CO2通量主要依赖于土壤温度与土壤水分有效性的协调作用.     

鲁西北平原玉米地涡度相关臭氧通量日变化特征

近地面高浓度臭氧(O3)对植物生长发育和光合作用等都有副作用.基于O3通量(特别是植物气孔吸收)的评价指标被认为比基于O3浓度的指标能更好地反应O3对生态系统的影响.本文报道了利用涡度相关技术进行农田生态系统(玉米地)O3通量的观测结果,初步分析了该地区夏玉米地上O3浓度、沉积速度(Vd)和臭氧通量(Fo)的日变化规律及其与生态环境条件的关系.结果表明:(1)观测期间(2011年8月9日至9月28日),30 min平均O3浓度存在明显的日变化规律,其最低值(16.5 nL L-1)和最高值(60.1 nL L-1)的出现时间分别为6:30和16:00左右.白天(6:00～18:00)和夜间(18:00～6:00,下同)的O3浓度分别为(39.8±23.1)和(20.7±14.1)nL L-1(平均值±标准差),瞬时O3浓度最大值为97.5 nL L-1.O3浓度受太阳辐射和温度影响比较明显.(2)无论白天还是夜间,近地层O3都是向下运动的.Vd日变化规律表现为夜间小而平稳、上午快速上升、中午前后大而平稳以及下午快速下降的过程.白天和夜间的Vd平均值分别为0.29和0.09 cm s-1,最大值为0.81 cm s-1.白天Vd的大小受作物生长期的影响,而Vd的日变化受太阳辐射和相对湿度的影响最为明显.(3)O3通量的日变化受O3浓度和Vd的共同影响,白天和夜间的平均O3通量(Fo)分别为-317.7和-70.2 ng m-2 s-1.Fo与CO2通量(Fc)和潜热通量(LE)的相关关系比较显著,通过比较白天和晚上Vd的差别,可以判断白天的气孔吸收是玉米地上大气O3主要的汇.     

不同底质改良处理对三种挺水植物光合特性的影响

以巢湖水域三种优势挺水植物为材料,研究了不同底质处理下植物光合生理特性的差异.结果表明,三种挺水植物地上部生物量以香蒲最大,芦苇次之,菖蒲最小.香蒲的叶绿素a(Ch1.a)、叶绿素b( Chl.b)和类胡萝卜素(Car)含量、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均显著大于芦苇和菖蒲,光合速率、Fv/Fm和ΦPSⅡ显著高于...     

青藏高原金露梅灌丛草甸净生态系统CO2交换量的季节变异及其环境控制机制

利用涡度相关技术,对2003年和2004年青藏高原金露梅灌丛草甸生态系统CO2通量观测表明,金露梅灌丛草甸生态系统CO2通量日变化、年变化明显,且日变化暖季大于冷季.CO2净交换量在年内的4,9月为两个释放高峰期,以7和8月的吸收量最大.2年的CO2吸收分别为231.4和274.8 gCO2·m-2,平均为253.1 gCO2·m2,在区域起着重要的碳汇功能.CO2日交换量与温度、辐射等气象因素具有显著的负相关关系.受年际间气候差异影响,两年CO2释放和吸收高峰出现及维持时间具有微小的差异.比较发现,各年白天CO2通量受光合辐射的控制作用基本相同,温度条件似乎成为影响CO2通量的重要环境因子.在植物生长季温度过高明显时,会降低碳的吸收能力.其原因可能是由于高温度条件下土壤呼吸增强有关引起的.生物量测定表明,2003和2004年的地上和地下生物年净固碳量分别为544.0和559.4 gC·m-2,与CO2年净交换吸收碳量(分别为63.1和74.9 gC·m-2)基本趋势一致.     

末次冰盛期中国气候要素定量重建

古气候定量化是古全球变化研究的核心目标之一.重建末次冰盛期时段((18±2)ka14C)气候变化特征,对理解冰期-间冰期地球气候演化规律具有重要的意义.以往古气候要素定量重建,主要基于现代气候条件下孢粉-气候的统计学方法,因难以有效区分过去气候季节性变化和大气CO2浓度降低对植物生长的影响,导致重建结果可能存在不确定性.本研究基于植物生理过程、新一代古气候定量重建的植被反演方法,考虑上述环境因子对植物生长的影响,利用新完善的中国第四纪孢粉数据库,重建了古气候的空间格局.结果表明,在末次冰盛期,大气CO2浓度降低对中国古气候要素重建结果影响不显著;全国年均温比现在低约(5.6±0.8)℃,最冷月温度和最热月温度分别降低约(11.0±1.6)℃和(2.6±0.9)℃,且中国南方降温幅度达到约(5.5±0.5)℃,接近平均值的水平,年均温变化主要归因于冬季温度的降低;全国年降水量比现在低约(46.3±17.8)mm,其中北方降水减少约(51.2±21.4)mm,年降水变化主要源于夏季降水的减少.与古气候模拟结果的对比揭示,虽然现有模式能较好模拟年均气候模态,但是在季节性变化上与重建结果还有较大的差距,指示未来在提高古气候重建精度的同时需进一步加强古气候模式的季节性气候模拟能力.     

大气CO2浓度变化与生物群系气候异常之间的关联分析

自工业革命以来全球化石燃料燃烧释放到大气中的CO2持续升高,但大气中CO2的增长速率却并没有相应地增加。造成这种差异的原因,尤其是造成大气CO2浓度年际变化的驱动因素以及其空间位置,目前还存在很大的争议。基于全球气候数据及相关的遥感数据,对1986-1995年大气CO2浓度增长速率（CGR）与生物群系气候异常之间的关联进行了分析。结果表明：常绿阔叶林、C4森林草地、C4草地以及针叶林与林地这4种生物群系是主要的气候异常敏感区域,其碳源,碳汇的年际变化影响着大气CO2浓度的增长速率。虽然这些影响在特征和数量上存在差异,但它们有时也会对大气CO2浓度增长速率表现出共同的作用。如厄尔尼诺年（1987年）大气CO2浓度的增长速率非常大,而造成这种现象的原因是热带生物群系（常绿阔叶林、C4森林草地、C4草地）对于厄尔尼诺年温度变化的响应。     

不同条件下乌梁素海污染物在冰-水体系中分布规律的模拟

为探讨单一因素(如浓度、温度、酸碱度)对冰封期乌梁素海中营养盐和盐分(总氮、总磷、Na+和Cl-)迁移的影响,对不同条件下各物质水样进行室内单向结冰模拟,分析总结物质在冰层和冰下水层中的分布特征,并用分配系数(K)来表征.结果表明:冰体中物质浓度随水样初始浓度(C0)的增大而增大,随结冰温度的升高而减小;各物质在冰体中的浓度分布表现为顶层中层底层.总氮、总磷的分配系数K随C0的增大呈递减趋势,Na+和Cl-的K值随C0的增大呈递增趋势;对各条件下的K值进行假设检验,结果为:水样中物质初始浓度和结冰温度显著影响其在冰-水体系中的分布;同一温度下,C0较小时,酸碱度显著影响各物质在冰-水体系中的分布,C0较大时,酸碱度显著影响Na+和Cl-在冰-水体系中的分布,但对总氮、总磷浓度分布的影响不显著.可见,在不同环境因素下,各物质在冰-水体系中表现出不同的分布特征,对此进行模拟可为寒区湖泊污染物迁移和生物地球化学循环的研究提供一定的参考.     

我国4个国家级本底站大气CO_2浓度变化特征

CO2是影响全球温度的主要温室气体,其浓度变化状况能反映出不同区域大气受自然和人为活动影响的程度.以中国气象局青海瓦里关、北京上甸子、浙江临安和黑龙江龙凤山4个国家级大气本底站为研究基地,每周一次进行Flask瓶采样/实验室非色散红外吸收法CO2浓度分析.根据2006年9月~2007年8月期间观测资料,并结合瓦里关长期在线观测数据处理经验,对大气CO2采样分析数据本底浓度筛选方法进行了初步探讨,并对我国4个典型区域大气CO2本底浓度特征进行了探索性分析,可以为深入了解我国典型区域温室气体浓度现状奠定基础.结果表明:观测期间瓦里关、上甸子、临安和龙凤山站大气CO2浓度水平分别为383.5,385.9,387.8和384.3ppm.瓦里关站大气CO2浓度变化较为平稳;而上甸子和临安两个区域本底站分别受到京津塘经济圈和长三角经济圈人类活动的显著影响,浓度波动较大;龙凤山站由于受到植被光合作用和人类活动的综合影响,大气CO2浓度季节变化规律最为明显.