气候变化情景下中国陆地生态系统碳吸收功能风险评价

气候变化会对陆地生态系统的碳吸收产生影响,从而改变其碳的源汇功能.因此,评估未来气候变化下陆地生态系统碳吸收功能面临的风险,可以为中国应对气候变化措施的制定和国际碳排放谈判提供科学依据.本文采用大气-植被相互作用模型对气候变化情景下净生态系统生产力进行模拟,运用线性倾向估计方法确定碳吸收功能风险评估标准,对中国陆地生态...     

土壤-植物生态系统中植物吸收氟的研究

氟是自然界非常活泼的一种化学元素,也是生命必需元素之一。氟在自然坏境中分布异常会引起不同的健康问题,地方性氟中毒就是在富氟的自然环境中人体摄取了过量的氟引起的,这是一种严重危害人体健康的地方病。一般而言,氟是通过饮水途径进入人     

黄土高原草地和农田生态系统碳滞留时间及固碳潜力

采用概率反演分析法估算黄土高原草地和农田生态系统各碳库滞留时间及固碳潜力。结果表明:除农田植物地上部分外,植物地上部分、地下部分、代谢性凋落物及土壤活性有机碳库滞留时间最短,为25~203d;惰性凋落物碳库滞留时间为2.4~3a;慢性有机碳库和惰性有机碳库滞留时间最长,分别为57.4~79.6a和593~598a。多年生草地的根系滞留时间显著高于农田;而农田代谢性凋落物碳库和慢性有机碳库的滞留时间显著高于草地。根据反演所得参数模拟,在当前气候和土壤条件下,农田和草地系统土壤有机碳在250a左右时达稳定状态,农田系统固碳潜力约为2 680g C·m^-2,草地约为3 130g C·m^-2。农田有机肥的输入能使土壤有机碳多固定4 000g C·m^-2。有机肥的输入及土壤有机碳周转缓慢使耕作农田比草地更有利于土壤有机碳积累。     

湿地生态系统碳储存和温室气体排放研究

湿地生态系统是地球上重要的有机碳储库, 湿地植被和土壤碳储量丰富、碳密度高。湿地还是CO₂、CH₄和N₂O等温室气体的源和汇。近百年来,由于土地利用,特别是农业开发和泥炭开采,导致大面积湿地被排干,并排放大量温室气体。多项研究表明湿地保护和恢复能促进碳积累和减少温室气体排放,通过对国内外有关文献的分析,针对近年来科学界普遍关注的湿地生态系统碳储量、碳平衡和土地利用对温室气体排放的影响、湿地与全球气候变化关系等方面的问题进行了初步探讨。     

多云条件有利于亚热带人工针叶林不同季节净生态系统碳吸收（英文）

太阳辐射的动态变化对生态系统固碳有重要影响,而不同天气条件下太阳辐射的改变对森林净生态系统碳交换(NEE)的影响还不明确。本研究利用亚热带人工针叶林生态系统2012年的通量数据和气象数据,分析了晴天、多云、阴天三种天气对NEE的影响。基于一年数据的研究结果表明:在不同季节中,不同天气下光响应曲线的变化没有季节性差异。和晴天条件相比,多云条件下的表观量子效率(?),150和750 W m^–2光强下的潜在光合速率(P₁₅₀和P₇₅₀)分别平均提高了82.3%、217.7%、22.5%;阴天条件下的α和P₁₅₀分别平均提高了118.5%和301%。中等辐射条件有利于NEE达到最大值,但低辐射条件对NEE有抑制作用。在大多数情况下,与晴天相比,多云下NEE的相对改变量(%NEE)为正,但阴天下为负。多云条件下最大%NEE的平均值在春夏秋冬分别为42.4%、34.1%、1.6%、-87.3%。本研究表明多云天气促进亚热带人工针叶林的潜在光合速率和NEE。     

塔里木河流域生态系统碳储量的情景预测分析

土地利用方式是引起陆地生态系统碳储量变化的重要因素,对维持碳储量水平稳定有着关键作用。通过利用耦合的PLUS-InVEST模型评估与预测塔里木河流域1980—2020年土地利用与碳储量变化情况,设置自然发展、生态保护、耕地保护和城镇发展4种场景,分情景预测2030年研究区土地利用及碳储量的变化趋势,在此基础上探究土地利用变化对碳储量的影响。结果表明：(1)40 a间塔里木河流域耕地、建设用地与未利用地面积显著增加,林地、草地和水域面积减少。(2)40 a间1980—2020年碳储量总体呈上升趋势,总体增加了22.66×10⁶t,碳储量增加区域主要分布在塔里木河干流及其分支上。未利用地和草地是塔里木河流域主要的碳库,占碳储量总量的24.77%和19.37%。(3)情景预测发现2020年后碳储量流失量较大且流失速度逐渐较加快,碳储量减少区域主要分布在研究区的中西南部,未来草地向未利用地及林地向草地的转移均是碳储量流失主要原因,4种情景下分别减少了0.0475×10⁸t、0.0051×10⁸t、0.0285×10^8<...     

退化和恢复过程驱动的荒漠草地生态系统有机碳密度变化

荒漠草地是陆地生态系统的重要组成部分,研究退化和恢复荒漠草地生态系统碳密度的变化特征,是精确评估荒漠草地在全球气候变化中作用的关键,也能为中国碳达峰和碳中和提供数据支撑和理论依据.通过野外调查取样和室内分析,研究了腾格里沙漠南缘天然荒漠草地、重度退化荒漠草地和通过植被建设恢复良好的人工-天然荒漠草地的生态系统碳密度,主...     

围封和放牧对科尔沁沙质草地净生态系统碳交换量的影响

利用箱式法对科尔沁地区围封和放牧条件下的沙质草地净生态系统碳交换量(NEE)进行研究,以探讨围封、放牧对NEE的影响。结果显示:(1)围封17年样地的NEE显著小于围封22年样地的,围封22年样地的显著小于放牧样地的(P<0.01)。(2)在植物生长季内,围封样地总体表现出碳汇功能,放牧样地表现出碳源功能。(3)从碳净固定的量来看,围封17年沙质草地的净碳固定能力强于围封22年的;而围封22年比围封17年的沙质草地的在净碳固定方面持续的时间较长。(4)不同环境因子对不同处理NEE的影响程度不尽相同,其线性组合最大可解释NEE的变异依次为围封22年(39.5%)>围封17年(32.1%)>放牧(21.2%)。     

裸斑对青藏高原多年冻土区高寒草甸生态系统呼吸和甲烷吸收的影响

研究裸斑对青藏高原多年冻土区高寒草甸生态系统呼吸和甲烷通量的影响,对准确评估多年冻土区小流域和区域尺度碳交换具有重要意义。本文以青藏高原风火山高寒草甸中裸斑和高植被覆盖斑块为研究对象,通过对比不同地形条件下(不同坡向和海拔)二者生态系统呼吸和甲烷通量的差异来研究裸斑对高寒草甸生态系统呼吸和甲烷通量的影响。结果表明:(1)裸斑显著减少了高寒草甸的生态系统呼吸,裸斑和高植被覆盖斑块生长季生态系统呼吸的平均速率分别为2.26和6.17 g CO_(2 )m~(-2) d~(-1),这主要是二者微生物量碳和蔗糖酶活性差异造成的;(2)裸斑和高植被覆盖斑块在生长季内均表现为甲烷的汇,二者生长季甲烷吸收的平均速率分别为25.4和6.61μg CH_(4 )m~(-2) h~(-1);在坡中和坡顶,裸斑的甲烷吸收速率显著大于高植被覆盖斑块,而在坡底,二者的甲烷吸收速率相近;土壤湿度是调控高寒草甸甲烷吸收空间变异的主要因素。研究结果深化了裸斑对青藏高原多年冻土区高寒草甸碳交换影响的认识,可为小流域以及区域尺度碳交换的准确评估提供科学依据。     

甘肃荒漠区濒危植物绵刺生理生态学特性的研究

通过调查发现,甘肃境内的绵刺生长于河西走廊北部海拔1 000~1 800m,降水60~180 mm,土壤为灰棕荒漠土的沙砾质戈壁上,分布面积约为48 402.74 hm²,群落组成成分分属11科37属,以戈壁荒漠区系成分占优势(45.83%),亚洲中部草原成分次之(35.42%),古地中海成分也占有一定比例(20.83%),可分为5类15个群丛组。绵刺解剖结构表现出叶片薄,栅栏组织与海绵组织的比值较小,主脉和导管不发达,抵御干旱的能力不强,以"假死"休眠方式逃避干旱是其抗旱的主要特色。因而认为绵刺并不是"进化"了的真正的旱生植物,而是起源于中生植物。其"旱生"特征是长期适应荒漠干旱环境而产生的一种被动忍受胁迫的非常缓慢的应变演化。绵刺耐盐碱、耐瘠薄、耐风蚀沙埋,生态适应性强。在全部的生态因子中,对土壤水分的依赖性和敏感性最强,同时对土壤质地、土壤盐分也有较高的要求,对土壤有机质和养分的要求不严。绵刺濒危过程的第一阶段发生在第四纪,冰期与间冰期自然环境剧烈变迁、气候严重旱化和土壤严重剥蚀是最主要、最直接的致濒原因;第二阶段发生在近代和现代(人类历史时期),过牧、超采地下水、樵采等人为因素是主要的致濒原因。     

毛乌素沙地油蒿群落演替的生理生态学机制

对毛乌素沙地稀疏阶段、建成阶段和衰老阶段的油蒿群落的野外观测实验结果表明,不同演替阶段的油蒿群落对环境的适应性和生理生态特性表现出明显的差异。随群落盖度的增加,0—20 cm土层中土壤含水量明显增加,而在20—80 cm范围内有所下降。与稀疏阶段和建成阶段的油蒿群落相比,衰老阶段的油蒿群落的平均净光合速率低,光饱合点低,光能及水分利用效率最低,并且日变化过程也表现出受到了明显环境胁迫。在不同的演替阶段,油蒿的气孔导度与植物水势均呈线性相关。随植物水势的降低,处于衰老阶段的油蒿气孔导度降低速率最快。结合气孔导度和水分循环的关系,还初步探讨了毛乌素沙地油蒿群落演替的主要驱动因子。     

土壤碳通量--深土层的长期吸收

1IntroductionEarth'satmosphereisbeingsignificantlyalteredbyhumanactivities.Fossilfueluseandland-usechangesaredrivingtheongoing,rapidriseinatmosphericCO2andotherso-calledgreenhousegases.Concernsaboutthepotentialeffectsonregionalandglobalclimatemotivatethis…     

干旱对陆地生态系统水碳过程的影响研究进展

在全球气候变化与生态系统研究领域中, 干旱对生态系统水碳过程的影响越来越受到重 视。在植物个体水平上, 干旱会引起植物叶片气孔导度降低, 溶质含量增加, 叶片变厚、地下生物 量比例增加等以减少水分损失。与此同时, 植物叶片的光合速率也因气孔导度的降低而下降。适 度的干旱通常会使植物利用效率得到提高。不同植物具有不同的水分利用策略, 它们的生理和形 态特征对干旱的响应表现出显著的差异性; 在群落或生态系统水平上, 干旱会影响群落冠层的生 理特性以及群落的结构组成, 从而引起生态系统的水碳循环过程的改变。主要体现为植被的光合 速率、呼吸速率、蒸腾速率降低, 而生态系统的水分利用效率在极端干旱条件下也可能降低。受干 旱影响, 植物群落耐旱植物所占比例增加, 群落的物种多样性和生产力也会降低。尽管目前有关 干旱对生态系统水碳过程影响在各个层面都已涉及, 但这些研究内容多是彼此孤立的, 为了深入 认识生态系统对干旱的响应机理, 还需要结合多种技术手段, 综合考虑生态系统水循环、碳循环、 氮循环等多过程间的耦合关系, 并建立生态系统不同层次间和时间尺度间机理联系的理论体系。     

中国森林生态系统的植物碳贮量及其影响因子分析

利用中国第四次(1989~1993年)森林资源清查资料,指出中国森林植被的总碳贮量和碳密度分别为 3 778.1Tg(1Tg = 10¹² g)和41.321 Mg/hm²(1 Mg= 10⁶ g),其分布很不均衡,东北和西南各省的碳贮量和碳密度较大。中国森林碳贮量约占世界的1.1%,森林碳密度低于世界平均水平,但中国森林以中、幼龄林为主,占80%以上,表明中国森林植被具有巨大的固碳潜力,对全球碳循环具有重要作用。同时,采用多元线性回归模型、标准系数法定量分析了气候因子对森林植被碳贮量的影响程度,指出气温对森林植被碳贮量的贡献大于降水。     

自然恢复和人工促进恢复对侵蚀退化生态系统碳贮量的影响比较

本研究以严重侵蚀退化马尾松林为研究对象,采取自然恢复和人工促进恢复2种措施对退化地进行修复,监测恢复前后生态系统碳贮量变化。结果表明:自然恢复和人工促进恢复后生态系统总碳贮量分别是恢复前的2.78和4.87倍,其中,植被层碳贮量分别是恢复前的14.30和30.87倍,土壤层碳贮量分别是恢复前的1.85和2.78倍。生态系统内土壤碳的恢复速率落后于植被。2种不同恢复措施相比,人工促进恢复的生态系统碳吸存速率显著快于自然恢复(P0.01),人工促进恢复后生态系统碳吸存速率是自然恢复的2.17倍,其中植被和土壤的吸存速率也分别是自然恢复的2.26倍和2.09倍。而且人工促进恢复后的退化系统,碳库在乔木层各器官的分配方式更符合健康生态系统的分配方式,系统功能和结构更加稳定,有利于系统后期恢复。因此,从退化生态系统恢复的紧迫性和长期性考虑,采取积极的人工促进恢复措施能维持退化系统快速、持续恢复。     

苏北海岸带盐沼生态系统对二氯苯的自然吸收通量特征

分别于生长季(2004年7月)和非生长季(2005年1月)在苏北海岸带盐沼沿环境梯度采用静态箱技术原位测定二氯苯通量。结果表明:研究区大气中二氯苯可能源于海水外源输入,海岸带盐沼植物和土壤对外源输入的二氯苯具有重要的吸收作用,盐沼土壤和植物根系对二氯苯的自然吸收强度大于盐沼植物地上部分,其强度具有显著的物种依赖性;海岸带盐沼对外源输入的二氯苯的自然吸收能力具有显著的季节差异性,这种季节差异性源于高等植物及其根际环境自然吸收能力以及对生态因子响应敏感性程度的季节差异;海岸带盐沼对外源输入的二氯苯自然吸收能力具有显著地空间异质性,这种空间异质性与盐沼生态系统对二氯苯自然吸收能力的物种依赖性有直接的关系。因此,盐沼植物是大气二氯苯自然吸收库的重要组成部分,并对其时空变化特征具有重要的影响。盐沼生态系统高等植物物种种类、生物活性以及影响生物活性生态因子的空间差异性是盐沼对二氯苯的自然吸收强度空间分布差异性的重要因素,即使在高等植物生物活性降低的非生长季,高等植物地上立枯的存在也能够对大气中二氯苯的自然吸收产生影响。     

钠盐对冬小麦抗旱性增效作用调控机理的生理生态学分析

以冬小麦（烟台-2070）为实验材料,苗期对冬小麦进行不同浓度钠盐(NaCl、Na2CO3、Na2SO4)处理,在随后进行的干旱胁迫和复水过程中进行叶片抗逆生理指标变化对比分析,以期探究盐处理在提高小麦抗旱性中的作用和生理调节机理,为未来干旱区农业实施盐水灌溉提供理论依据。实验采用盆栽法,将冬小麦种子盆栽,待长到第7天进行不同浓度钠盐(70 mM, 135 mM, 200 mM, 270 mM)预处理8 d, 然后进行干旱胁迫12 d和复水5 d。分别在盐处理的第4天,第8天,干旱胁迫的第4天,第8天,第12天,以及复水第5天,从不同盐处理中采集冬小麦叶片,分析叶片相对含水量、丙二醛（MDA）、脯氨酸含量及抗氧化酶活力[超氧化物岐化酶（SOD）、过氧化氢（CAT）、过氧化物酶(POD)]的动态变化,同时测定土壤含水量。结果表明,在干旱胁迫过程中,未经盐处理的对照组和低浓度(70 mM)NaCl、Na2CO3、Na2SO4溶液处理的土壤,土壤含水量急剧下降,同时冬小麦叶片相对含水量也相应的急剧下降;而用较高盐浓度处理的土壤和冬小麦叶片含水量降低较慢。在干旱胁迫过程中,对照组冬小麦在短时间（6 d）内干旱叶片便出现萎蔫,并伴随着丙二醛、脯氨酸含量、SOD等抗氧化酶活力急剧增加并一直高于盐处理的冬小麦。相反高浓度盐处理的冬小麦在干旱处理12 d时叶片直立生长良好,叶片MDA、抗氧化酶活力均增加,但增加幅度均低于对照。脯氨酸含量随干旱胁迫增加,但随盐处理浓度增加而上升幅度减小。在复水处理5 d后,叶片含水量均增加,MDA和脯氨酸含量下降,但抗氧化酶活力仍增高。荒漠环境土壤中盐离子一方面可提高土壤和植物的保水率,提高水分利用率,另一方面激活体内的抗氧化酶系统使植物较早获得抗逆能力,这可能是荒漠植物多抗逆性形成的部分生理生化原因。     

基于FORCCHN的未来东北森林生态系统碳储量模拟

以东北森林为研究对象,应用中国森林生态系统碳收支模型FORCCHN,模拟该区森林生态系统碳储量未来可能的时空变化。结果表明: 2003~2049年东北森林生态系统可能仍将具有明显碳汇功能,但强度呈下降趋势;土壤碳储量的变化趋势是从增长到饱和然后逐渐降低的过程,植被碳储量则基本上随时间变化呈逐渐增长趋势。空间上,该区土壤碳储量都有不同程度增加或降低,但植被碳储量都在不同程度的增加;土壤碳储量可能在植被碳储量之前得到饱和,因而东北森林生态系统碳吸收能力的降低主要是由土壤碳储量的减少造成的,而植被碳的增加将会在一定时间内减缓这一过程。     

不同类型生态系统水热碳通量的监测与研究

亚太地区环境革新战略项目(APEIS) 在中国5种主要生态系统类型区(草地: 海北、耕地: 禹城、稻田: 桃源、林地: 千烟洲、荒漠: 阜康) 建立了一个以连续观测能量、水分和碳素通量为中心,包括气象、水文、土壤、植被等各项生态要素的监测网络系统,被称之为APEIS-FLUX系统。作者首先对APEIS-FLUX系统的观测数据进行了初步分析,表明该系统稳定可靠,它可以实时地提供高质量、高精度、长期而连续的通量及生态要素的观测数据。对数据的比较清楚地反映出了不同生态系统类型区的水热碳通量的差异性。其次,利用APEIS-FLUX数据对美国航空航天局(NASA) 的MODIS数据产品进行比较验证后发现,除部分产品如地表面温度(MOD11) 等与观测数据较吻合以外,大部分数据产品如土地覆盖(MOD12),叶面积指数(MOD15) 和光合速率与净第一性生产力(MOD17) 等都与观测数据相差深远,有必要对其处理程序和模式进行修正。为此,我们利用APEIS-FLUX的数据作为MOD15和MOD17的生成模型(BIOME-BGC) 的输入数据,并对该模型的有关参数进行了修订。结果表明,该模式在通过修正后,可以很好地模拟植被的生长过程及其相应的水热碳循环过程。