土壤含水量与温度对羊草、大针茅典型草原土壤—植物系统温室气体收支影响的初步研究

本研究首次以我国内蒙古典型草原生态系统为研究对象,以密闭箱法对土壤－植物系统与大气间Ｎ２Ｏ和ＣＨ４气体交换进行了原位观测研究,通过结合实验室模拟实验研究表明,土壤含水量和温度对草原土壤－植物系统温室气体（Ｎ２Ｏ和ＣＨ４）排放通量有着重要的影响。在一定范围内,土壤含水量增加促进草原生态系统Ｎ２Ｏ排放和ＣＨ４吸收作用。温度升高促进草原生态系统Ｎ２Ｏ排放,但对ＣＨ４吸收的影响作用不明显。     

华东地区稻麦轮作农田生态系统N2O5排放的模拟研究

利用ＤＮＤＣ（ＤｅＮｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ＤｅＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）模式,对华东地区典型稻麦轮作农田生态系统的Ｎ２Ｏ排放特征进行了模拟研究。结果表明：该模式能模拟出轮作周期中Ｎ２Ｏ的主要排放峰值和排放趋势,但与实测值相比,模拟结果普遍有些偏小。相对而言,该模式对旱地阶段的模拟结果比较理想,尤其是对春季小麦返青至成熟期的模拟最好。因此,我们就该阶段影响Ｎ２Ｏ排放的主要因子进行了敏感性研     

气候波动对典型草原区潜在蒸散的影响

根据FAO推荐的彭曼—孟蒂斯方程,利用典型草原区1961—2008年25个地面气象站资料,分析了典型草原区潜在蒸散量的变化趋势以及与气候波动间的关系。结果表明,1）典型草原区四季与年潜在蒸散量均呈现出一致的减少趋势,且春季潜在蒸散量减少趋势最为显著,减少率为3.71mm/（10a）,其次为夏季和秋季,冬季最少。典型草原区年潜在蒸散量的80%以上集中在牧草返青、生长关键期,且此时又是潜在蒸散量变幅最大的季节,由此可能引发典型草原区干旱事件频发、地上生物量减少、草场的退化。2）对典型草原区潜在蒸散量影响最为密切的因子为：相对湿度、降水量、日照时数和平均风速,气温影响不显著。究其原因从能量平衡原理分析,典型草原区近50a平均风速减少影响了空气动力学对蒸散的影响,日照时数减少和湿度的略增是太阳辐射减少的原因,从而导致了潜在蒸散量的降低。3）21世纪典型草原区潜在蒸散量处于低的平均态和变率增大时期,极有可能引发干旱灾害,这与目前该地区气候变暖后生态耗水加大、干旱化加剧、生态退化严重等结论是一致的     

放牧草地生态系统中氮素的损失和管理

对于大多数放牧草地,Ｎ素都是限制生产力的最重要因素之一,而生态系统中Ｎ素的损失量又很大,Ｎ素以ＮＯ－３、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ等形态进入水圈和大气圈,不仅造成了生产上的资源浪费,而且对全球环境和人类健康都产生了深远的影响。本文将对草地生态系统中Ｎ素损失的主要过程（如氮挥发、反硝化和ＮＯ－３淋溶等）及影响因素研究的进展情况进行简要地综述,然后对ＩＭＧＡＲＳＳ项目研究中关于Ｎ素损失研究部分提出一些建议。草地生态系统中Ｎ素损失的主要途径包括：土壤、植物、动物排泄物和肥料的氨挥发;生物和化学反硝化;淋溶;动物体和动物产品对Ｎ素的固持;动植物残体和动物排泄物的燃烧;动物以排泄物形式将Ｎ素从生产区转移到非生产区;通过土壤侵蚀而损失等。放牧加速了草地生态系统中Ｎ素的损失速率。从全球角度分析ＮＨ３的来源后认为,生物残体燃烧是最大的ＮＨ３源,其次是自然土地。对欧洲ＮＨ３来源的研究表明,与人类活动有关的ＮＨ３挥发总量的大部分来源于牲畜排泄物的氨挥发。由于方法的限制,对田间条件下的反硝化测定较少,动物排泄物对Ｎ２Ｏ的贡献及对全球变化影响的研究数据较少。但研究表明,草地尿、粪斑处Ｎ２Ｏ释放速率很高,动物排泄物可能是最重要的Ｎ２Ｏ源。在半干     

内蒙古典型草原区近40年气候变化及其对土壤水分的影响

分析气候变化对草原区土壤水分的影响对了解草原退化原因、恢复草原生态环境有重要的指导意义。根据近40年气象资料和近20年的土壤水分观测资料,利用线性趋势等数理统计方法,分析了内蒙古典型草原区气候变化趋势和对土壤水分变化的影响,得出内蒙古典型草原区近40年气候变化趋势与全球气候变化规律相似;影响土壤湿度的气象因子主要是降水和蒸发,温度通过影响蒸发而间接影响土壤湿度,蒸降差是分析气候变化对土壤水分影响的直观指标。气候变暖导致蒸发加剧,在降水增加不明显的条件下,加速了土壤干旱化程度。     

中国部分清洁地区大气中N2O的浓度

１９９３年４月—１９９５年８月对中国部分清洁地区大气的Ｎ２Ｏ浓度进行了现场观测，结果表明：农田（玉米田和麦田）大气的Ｎ２Ｏ平均浓度高达３２２．１－３４３．４ｐｐｂｖ，这是土壤排放Ｎ２Ｏ的结果；临安、龙风山和瓦里关山大气本底观测站（ＷＭＯ／ＧＡＷ）Ｎ２Ｏ的平均浓度分别为３１８．８±８．４ｐｐｂｖ，３１７．４±４．７ｐｐｂｖ和３１４．０±４．２ｐｐｂｖ。在此基础上，分析了大气Ｎ２Ｏ的分布及变化特征。另外，还对现场取样及Ｎ２Ｏ浓度测量技术作了初步分析和评价     

温带森林土壤消耗大气CO总量及影响因素研究

ＣＯ虽然不是温室气体,但人为活动释放到大气中的ＣＯ可引起对流层中ＣＨ４、Ｏ３等温室气体含量增加,从而间接的产生温室效应,因此,对全球性ＣＯ源和汇的研究应给予重视。本研究利用静态箱式方法,对温带落叶森林土壤年释放ＣＯ进行了长时间测定,表明该类型土壤年净消耗大气中ＣＯ平均强度为４６．３±２５．５ｎｇ／ｍ２·ｓ－１,对调节大气中ＣＯ浓度增加有积极意义。文中详细分析了影响土壤消耗ＣＯ的环境因素、土壤消耗ＣＯ的强度和释放温室气体ＣＯ２、ＣＨ４之间的关系等     

影响SO2和NOx气相化学转化率的敏感因子分析

在一个已建立的简化的气相化学模式基础上，本文估算了ＳＯ２和ＮＯＸ的气相化学转化率，进一步研究了影响转化率的敏感因子。结果表明：在典型的大气污染状况和晴天无云的条件下，白天ＳＯ２和ＮＯＸ的平均转化率分别为１．５％／ｈ和１３．８／ｈ，大气温度，太阳高度，水汽混合比以及云厚，云量，云中液态水含量等云物理参数都会对转化率产生不同程度的影响。     

冬暖式塑料大棚小气候条件的研究

利用连续三年（１９９３～１９９５年）对冬暖式塑料大棚系统观测的小气候资料及生物学资料,分析了大棚内主要气象要素的变化规律及其与作物生长发育的关系。结果表明：（１）棚内温度日变化范围在１１～３０℃内,基本适合蔬菜生长发育对温度的要求;（２）影响蔬菜生长发育及产量形成的主要因子是棚内的光照强度,光照时间及ＣＯ２浓度;（３）通过改善棚内的光照条件和ＣＯ２施肥等措施,可明显提高蔬菜的产量和品质。     

云对云中大气臭氧影响因子的分析

应用一个较详细的气相光化学和液相化学耦合的箱体模式, 研究了云层对云中大气臭氧的影响过程。这一过程可分解为三个因子来考虑： 因子Ａ （云的辐射效应）, 由于云的存在改变太阳光辐射通量, 使得对流层光化学反应减弱或增强, 从而降低或增加臭氧浓度; 因子Ｂ（云的吸收效应）, 云层中液态水对大气臭氧及其前体物 （ＮＯｘ、ＮＭＨＣ、自由基等） 的直接吸收作用; 因子Ｃ（云的液相化学效应）, 吸收进入云中的物质发生液相化学反应从而改变大气臭氧浓度。数值研究结果表明： 上述三因子对云中臭氧浓度影响的程度差别很大, 并且与云层的物理结构有密切关系。讨论了云的吸收及液相化学效应影响臭氧浓度的主要原因     

半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究

静态箱—气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明，内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源，和CH4的汇。在植物生长不同季节，草原生态系统排放／吸收温室气体CO2、CH4和N2O的日变化形式各有不同，其中在植物生长旺季日变化形式最具特征。三种温室气体的季节排放／吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融期和降雨较为集中时期。对所有草原植物生长季节，CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值，夜间出现排放高值。较高的温度有利于CO2排放，地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低。影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤台水量和供氧状况，日温变化则主要影响日变化强度。吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关，相关系数均在0．4-0．6之间。自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低，同时使N2O和CH4年度排放／吸收量减少和CO2年度排放量增加。     

半干旱草原温室气体排放/吸收与环境因子的关系研究

静态箱一气相色谱法对内蒙古半干旱草原连续两年的实验观测研究结果表明,内蒙古草原是大气CO2和N2O的排放源,而是CH4的汇.在植物生长不同季节,草原生态系统排放/吸收温室气体CO2,CH4和N2O的日变化形式各有不同,其中在植物生长旺季日变化形式最具特征.3种温室气体的季节排放/吸收高峰主要出现在土壤湿度较大的春融和降雨较为集中时期.所有草原植物生长季节CO2净排放日变化形式均为白天出现排放低值,夜间出现排放高值.较高的温度有利于CO2排放,地上生物量决定着光合吸收CO2量值的高低.影响半干旱草原吸收CH4和排放N2O日变化形式的关键是土壤含水量和供氧状况,日温变化则主要影响日变化强度.吸收CH4和排放N2O的季节变化与土壤湿度季节变化分别呈线性反、正相关,相关系数均在0.4～0.6之间.自由放牧使CO2、N2O和CH4交换速率日较差降低,同时使N2O和CH4年度排放/吸收量减少和CO2年度排放量增加.     

A numerical study of the effect of frozen soil on dust emission during an East Asian dust event in December 2009

There are few dust simulation studies for East Asian dust events that took place in the wintertime, when the surface conditions of the dust source region differ from those of the springtime. The soil water turns into ice when the temperature falls below freezing, and the ice might prohibit wind erosion by increasing the binding strength between soil particles. However, the contribution of frozen soil to reducing dust outbreaks remains unclear. This study investigates the effect of frozen soil on dust emission through a case study of a severe wintertime East Asian dust event that originated on 23 and 24 December 2009 in Southern Mongolia and Inner Mongolia and reached Korea on 25 and 26 December 2009 using WRF/Chem with a new dust emission scheme. Model simulations with and without the effect of frozen soil were conducted. A temperature below 0°C and relative soil saturation exceeding 40% were used for frozen soil criteria, and the frozen soil was prohibited from emitting dust. The dust concentrations derived from the simulation without the effect of frozen soil were about three times higher than the observed PM₁₀ concentrations, while the results from the simulation with the frozen-soil effect were quite similar to those of the observation data. The simulation of the wintertime East Asian dust event with the frozen-soil effect improved the model representation. The sensitivity tests for frozen soil indicate that the criteria of frozen soil used in this study are appropriate for this case study.     

Designing a regional nitrogen cycle module of grassland for the IAP-N model

Assessment of the nitrogen (N) balance and its long-term trend is necessary for management practices because of the negative environmental effects caused by an imbalance of reactive N in grassland ecosystems. In this study, we designed a module for the IAP-N (Improving Anthropogenic Practices of managing reactive Nitrogen) model to enable it to assess the N budget of regional grasslands. The module was developed to quantify the individual components of the N inputs and outputs for grassland ecosystems using livestock and human populations, grassland area, and fossil-energy consumption data as the model inputs. In this paper, the estimation approaches for individual components of N budget, data acquisition, and parameter selection are described in detail. The model was applied to assess the N budget of Inner Mongolia in 2006 at the county scale. The simulation results show that the most important pathway of N outputs from the grassland was livestock intake. The N output from livestock intake was especially large in the middle of Inner Mongolia. Biological fixation, atmospheric deposition, and livestock excreta deposition were comparably important for the N inputs into the grassland. The N budget for Inner Mongolia grassland in 2006 was -1.7×10 8 ±0.6×10 8 kg. The case study for Inner Mongolia shows that the new grassland module for the IAP-N model can capture the characteristics of the N budget in a semiarid grassland.     

利用简单生物圈模式SiB2模拟锡林浩特草原地表湍流通量

利用简单生物圈模式SiB2模拟了2007年7月1日至9月30日期间锡林浩特草原的地表能量分配、CO2通量、地表有效辐射温度和土壤湿度.采用锡林浩特国家气候观象台野外试验基地实地测量资料确定SiB2所需要的参数和初始值后,由该资料中30 min一次的太阳短波辐射、大气长波辐射、水汽压、气温、水平风速和降水驱动SiB2,最...     

内蒙古草原温室气体排放日变化规律研究

采用静态值－气相色谱法研究内蒙古草原温室气体N2O、CO2、CH4与大气交换的日变化规律。CO2日排放变化形式基本相同，和大气交换的总结果是向大气排放，影响草原N2O排放日变化形式的关键是土壤含水量和表层土壤理化特性，日温变化主要影响其日变化强度；影响草原CH4日变化形式的关键因子是土壤水分和供氧状况，而温度和植物的生长状况则影响吸收强度，利用内蒙古草原温室气候排放相对固定的日变化形式，可以对相同生产季内每周1次的观测结果进行矫正。     

影响农田氧化亚氮排放过程的土壤因素

土壤理化特性是影响农田氧化亚氮(N2O)产生和排放的重要因素.作者主要讨论了土壤微生物、土壤质地、土壤中化学物质、土壤温度和土壤pH值等对农田N2O的影响.继续深入研究这些因素对农田N2O排放的综合影响和机理以及与其排放量之间的数量关系应是未来的研究重点.为准确估计区域乃至全球范围的农田N2O排放总量,对农田N2O排放模型中关键土壤参数的确定尤为重要.     

PRECIS模式对内蒙古气候变化情景的模拟与分析

利用英国Hadley气候中心研制的区域气候模式系统PRECIS,嵌套全球环流模式HadCM3,模拟了气候基准时段1961-1990年内蒙古平均气温。通过模拟结果与实测值的对比分析。预测并分析了在B2温室气体排放情景（SRES）下．2071-2100年内蒙古气温的变化情景。结果表明：PRECIS模式较好的模拟出了内蒙古1961-1990年30年平均的气温分布,特别在模拟从东北向西南温度递增趋势上表现了良好的能力,尤其是在锡林浩特以东地区,模拟韵高低值中心位置和范围与实况比较吻合,且对夏季温度的模拟能力明显强于其他季节。在B2排放情景下,未来2071—2100年内蒙古气候继续向暖的方向发展,年平均气温、冬季和夏季平均气温均呈显著上升趋势,全区增温3．5～5℃。升幅最大的地区在阿拉善中西部。     

Carbon dioxide, methane, and nitrous oxide emissions from a rice-wheat rotation as affected by crop residue incorporation and temperature

Field measurements were made from June 2001 to May 2002 to evaluate the effect of crop residue application and temperature on CO2, CH4, and N2O emissions within an entire rice-wheat rotation season.Rapeseed cake and wheat straw were incorporated into the soil at a rate of 2.25 t hm-2 when the rice crop was transplanted in June 2001. Compared with the control, the incorporation of rapeseed cake enhanced the emissions of CO2, CH4, and N2O in the rice-growing season by 12.3%, 252.3%, and 17.5%,respectively, while no further effect was held on the emissions of CO2 and N2O in the following wheatgrowing season. The incorporation of wheat straw enhanced the emissions of CO2 and CH4 by 7.1%and 249.6%, respectively, but reduced the N2O emission by 18.8% in the rice-growing season. Significant reductions of 17.8% for the CO2 and of 12.9% for the N2O emission were observed in the following wheatgrowing season. A positive correlation existed between the emissions of N2O and CO2 (R2 = 0.445, n =73, p ＜ 0.001) from the rice-growing season when N2O was emitted. A trade-off relationship between the emissions of CH4 and N2O was found in the rice-growing season. The CH4 emission was significantly correlated with the CO2 emission for the period from rice transplantation to field drainage, but not for the entire rice-growing season. In addition, air temperature was found to regulate the CO2 emissions from the non-waterlogged period over the entire rice-wheat rotation season and the N2O emissions from the nonwaterlogged period of the rice-growing season, which can be quantitatively described by an exponential function. The temperature coefficient (Q10) was then evaluated to be 2.3±0.2 for the CO2 emission and 3.9±0.4 for the N2O emission, respectively.