张掖湿地CO_2通量变化特征及光能利用率分析

湿地生态系统储存着大量的碳,在陆地碳循环中扮演着很重要的角色。同时,湿地生态系统本身比较脆弱,特别是干旱地区湿地生态系统,对气候变化非常敏感,容易受到环境因素的影响而改变原有的碳循环模式。干旱区湿地碳循环规律研究不但有助于评估干旱区湿地生态效益,也有助于分析其对气候变化的响应。通过对甘肃省张掖湿地CO_2通量的观测(2012年6月~2014年8月),分析了湿地生态系统CO_2通量的季节变化特征,并结合遥感数据,估算了湿地生态系统的光能利用率,分析了环境因子对CO_2通量和光能利用率的影响。结果表明,湿地CO_2通量的季节变化特征明显,两整年GPP平均值为1.06 kg C m~(-2)·a~(-1),NEE平均值为-0.40 kg C m~(-2)·a~(-1),为明显的碳汇。空气温度和土壤温度与夜间生态系统呼吸都呈显著的指数关系,太阳辐射与湿地白天CO_2通量呈负相关,并且随季节不同,相关性差异较大。结合遥感数据计算得到的光能利用率最大值为1.51 g C·MJ~(-1),生长季平均光能利用率为1.07 g C·MJ~(-1)。光能利用率与温度有一定的相关性,随温度升高,光能利用率呈现增大趋势。     

塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO_2通量特征

利用世界上唯一深入流动沙漠腹地200 km以上的塔克拉玛干沙漠塔中站所采集的2011年4月、7月的气象资料,分析了塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2通量的变化特征及影响因素。结果表明:塔克拉玛干沙漠腹地CO2通量表现为白昼地表吸收CO2,夜间地表排放CO2,且地表吸收强度明显大于地表排放;塔克拉玛干沙漠腹地春、夏季CO2平均净吸收速率分别为0.93μmol·m2·s-1和0.82μmol·m2·s-1;CO2通量受大气稳定性影响较大,稳定大气条件利于沙漠地表CO2的释放,不稳定大气条件有利于沙漠地表CO2的吸收;此外,地表温度、土壤湿度、风速均与CO2通量呈不同程度的负相关关系。     

胶州湾河口湿地秋冬季N2O气体排放通量特征

2009年9月~2010年2月,利用静态箱-气相色谱法对秋冬季胶州湾大沽河口受潮汐影响的芦苇(Phragmites australis)湿地和潮上带常年无积水杂草湿地N₂O排放通量特征进行了研究。研究表明:两类湿地N₂O排放和吸收具有明显的昼夜变化规律。白天N₂O排放高峰出现在12时左右,夜间高峰出现在21时左右,最低值出现在凌晨6时左右。芦苇湿地和杂草湿地秋冬季的最高值分别为151.1 μg/(m²·h)、29.3 μg/(m²·h),最低值分别为-128.9 μg/(m²·h)、-21.5μg/(m²·h)。芦苇湿地秋冬季夜间N₂O排放量高于白天,分别是白天的1.54倍和2.09倍;杂草湿地秋季N₂O排放通量白天高于夜间,冬季则夜间高于白天且以吸收为主。在对芦苇湿地和杂草湿地进行监测的6个月份中11月排放量最高,排放量分别为42.42 mg/m²、6.89 mg/m²,芦苇湿地N₂O排放量普遍高于杂草湿地。芦苇湿地秋、冬季的排放通量分别为56.32 mg/m²、63.38 mg/m²,杂草湿地秋、冬季的排放通量分别为10.45 mg/m²、3.08 mg/m²,芦苇湿地高于杂草湿地,分别是杂草湿地的5.39倍、20.58倍,主要是两类湿地不同的水文特征和不同的植被种类造成的。杂草湿地秋冬季N₂O排放通量与5 cm地温、10 cm地温呈显著相关关系(P<0.05),芦苇湿地则相关不显著,主要原因是芦苇湿地N₂O排放量除了受温度影响,由潮汐引起的干湿交替过程也在很大程度上影响N₂O排放和吸收。胶州湾大沽河河口受潮汐影响芦苇湿地和常年无积水的杂草湿地秋冬季均为大气N₂O的"源"。     

土壤垂直剖面的CO_2通量研究

土壤CO2释放通量是全球碳循环的重要流通途径之一,其动态变化直接影响全球C平衡.土壤CO2释放通量在时空上具有很大的变异性.传统研究只关注年、季之间以及水平空间上的土壤通量,对于垂直剖面的CO2通量变化关注较少.土壤释放到大气中的CO2是垂直方向上各个土壤层次共同产生的,因此对其垂直剖面CO2通量研究十分必要.根据近年来国内外最新的研究资料,综合介绍了土壤垂直剖面CO2通量变化以及其影响因素的变化规律,并分析研究中存在的问题.由于土壤垂直剖面的复杂性,对于研究其CO2通量的变化还存在着方法上的困难;使用气体扩散理论计算各层间的通量是否能真正反应自然状态下CO2在土壤中的传输,以及土壤温度、含水量和微生物等因素对通量的影响机理尚不明确.     

南大洋海-气CO_2通量研究进展

南大洋是全球最重要的CO2汇区之一。准确估算南大洋及其各海区的海-气CO2通量,是全球碳循环研究的重要内容,其对预测和评估未来南大洋在全球变暖日益加剧的背景下发挥的作用有重要意义。但由于南大洋广阔的海域,恶劣的气候条件、自身复杂的水文物理及地球化学过程等原因,目前对南大洋的CO2通量的评估不一而足,存在较大差异和不确定性。本文讨论了南大洋海-气CO2通量的估算方法和各个海域海-气CO2通量研究的最新进展,并分析了南大洋海-气CO2通量的控制及影响因素。目前对南大洋的年吸收量估计为大约在0.1-0.6PgCyr-1,同时,所有的研究都表明,其存在极大的年度变化性。并且,由于各个海区受到生物、物理和水文等各方面的影响,表层海水CO2分压(pCO2)表现出极大的时空变异性。     

鄱阳湖湿地典型植物群落沿高程分布特征

鄱阳湖湿地植物群落沿高程呈现不规则的带状分异。利用遥感解译数据和数字高程模型,采用高斯回归方法,分析鄱阳湖湿地3种典型植物群落在全湖的分布特征及其在不同湖区的分布差异。结果表明,从全湖范围来看,茵陈蒿(Artemisia capillaris)—狗牙根(Cynodon dactylon)群落、芦苇(Phragmites australis)—南荻(Triarrhena lutarioriparia)群落、薹草(Carex spp.)—虉草(Phalaris arundinacea)群落分布的最适高程分别为14.3 m、13.2 m、12.5 m,依次降低;茵陈蒿—狗牙根群落的生态幅宽大于其它两种群落;与前人研究结果相比,3种群落的分布都有向低处延伸的趋向。从典型湖区的比较来看,3种群落在南矶湿地国家级自然保护区的分布高程都大于在鄱阳湖国家自然保护区的分布高程,高程差接近1 m。通过比较康山和都昌水文站的日平均水位发现,不同群落分布的高程差异及同一群落在不同湖区的分布差异与水文条件密切相关。本研究结果有助于认识大型湖泊湿地植物分布特征动态,对维护鄱阳湖湿地生态系统功能,降低区域生态灾害风险具有重要意义。     

基于涡度相关技术的徐州市城郊CO_2通量特征研究

为探讨徐州市城郊特殊的土地利用、气象条件以及人类活动特征对CO_2交换过程的影响,该文利用徐州市城郊涡度相关仪的观测数据,对2014年3月-2019年4月的CO_2通量特征进行了研究。结果表明:该站点在2017-2018年的CO_2年排放量约为1.35kg m~(-2 )a~(-1),是较弱的CO_2源。由于不同季节的光合作用强度不同,CO_2通量有"冬季春(秋)季夏季"的现象,夜间季均CO_2通量值相近(3.5～4.2μmol m~(-2 )s~(-1)),白天季均CO_2通量值差异较大(-3.7～1.8μmol m~(-2 )s~(-1))。在交通量大的区域(观测站的北方),CO_2通量受交通因素影响甚大,尤其在冬季较为明显;而在学校区域,CO_2通量晚高峰推迟到21:00左右,受学生活动的影响明显。徐州市城郊CO_2通量除受自然因素影响外,与土地利用、人类活动也密切相关。     

罗马湖旁路/离线人工湿地系统CO_2、CH_4和N_2O排放通量动态研究

为了研究旁路/离线人工湿地系统在净化水体时的温室气体排放状况及其与环境因子的关系,于2010年7~11月,采用静态箱—气相色谱法,对罗马湖旁路/离线人工湿地系统的3个不同景观结构单元(温榆河龙道河交叉处河岸带S1采样点、龙道河河道S2采样点和罗马东湖湖岸带S3采样点)的CO2、CH4和N2O排放通量进行了同步采样和对比研究,探讨了影响温室气体排放的主要环境因子。研究结果表明,该湿地系统CO2、CH4和N2O的排放通量都有明显的时空变化特征。从空间上看,S1采样点和S2采样点的CO2月平均排放通量较高,分别为73.5 mg/(m2·h)和75.1 mg/(m2·h),与其表层(0~5 cm)沉积物中较高的有机质含量(7.04~29.4 g/kg)有关。S2采样点的CH4月平均排放通量[4.78 mg/(m2·h)]高于S1采样点[1.59 mg/(m2·h)]和S3采样点[1.70 mg/(m2·h)],其与该采样点水体中的氧化还原电位显著负相关(r=-0.779,p0.01)。3个不同景观结构单元的N2O排放通量差异不大[0.022~0.025 mg/(m2·h)];相关性分析结果表明,N2O排放通量与表层沉积物的NO2-—N含量显著正相关(r=0.689,p0.05)。从时间上看,水温是影响旁路/离线人工湿地系统运行时CH4和N2O排放通量的重要环境因子。     

CO_2与气候观测和数学模拟数据

近期发表的总结性文章,清楚地表明了气候的多因素性和“滤除”其中任何一个因素的困难性,气候观测和模拟证据的最新分析结果在这方面具有重要的意义。     

非生物过程对盐碱土土壤CO_2通量的影响

从原位土壤CO2通量的观测数据出发,分析了盐生荒漠土壤CO2通量的日、季节变化特征,并针对夜晚负通量的发生,结合灭菌控制实验,定量拆分土壤CO2通量中生物与非生物组分的贡献。结果表明:多枝柽柳冠下土壤CO2通量在整个生长季均显著的高于灌间空地通量(P0.05),而受双峰日过程影响,冠下和灌间空地土壤CO2通量的季节变化均不明显。但灌间空地土壤CO2通量在夜间表现为负值(CO2由大气进入土壤),原因就在于土壤非生物过程的存在。当土壤含水量为10%时,非生物通量对总通量的贡献介于18.6%～49.2%之间,并随着土壤pH的增加呈线性上升的趋势;相比之下,在风干土中,非生物通量与总通量没有显著的差异,说明土壤越干,非生物过程的影响越大。因此,土壤pH和水分含量是土壤非生物通量的重要影响因子,而非生物过程对土壤CO2通量的影响不容忽视。     

青海湖高寒湿地生态系统CO2通量和水汽通量间的耦合关系

利用涡度相关技术对青海湖高寒湿地生态系统不同时间尺度CO₂通量和水汽通量间的耦合关系进行了研究。结果显示：不同天气条件下青海湖高寒湿地生态系统30 min净CO₂交换量（NEE）与水汽通量间均显示了极显著负相关关系（P<0.0001）;30 min总生态系统生产力（GEP）与水汽通量呈极显著线性正相关关系（P<0.0001）;阴天水汽通量参与生态系统净CO₂交换和生态系统总碳吸收的比例最高。月均30 min NEE与水汽通量呈极显著线性负相关（R²=0.71,P<0.0001）。从植物返青期、生长期至枯草期,月均30 min的GEP与水汽通量不仅呈极显著线性正相关（P<0.0001）,且在生长期和枯黄期阶段表现出极显著一元二次多项式关系（P<0.0001）。在日尺度上,NEE日总量与日蒸散量呈极显著一元二次多项式负相关关系（R²=0.58,P<0.0001）;GEP日总量与日蒸散量呈极显著指数正相关（R²=0.42,P<0.0001）。在月尺度上,NEE月总量与月蒸散量呈极显著线性负相关（R²=0.60,P<0.0001）,两者还表现为极显著一元二次多项式负相关关系（R²=0.63,P<0.0001）。GEP月总量与月蒸散量呈极显著线性正相关（R²=0.51,P<0.0001）,且表现出极显著指数正相关关系（R²=0.64,P<0.0001）。     

胶州湾大沽河口湿地CH_4排放通量特征

利用静态箱—气相色谱法,在2009年9月15日至2010年8月15日期间,对胶州湾大沽河口芦苇(Phragmites australis)盐沼和芦苇—盐地碱蓬(Suaeda salsa)盐沼CH_4排放通量进行了观测,对两种湿地CH_4的日排放通量、不同月份观测日排放通量和不同季节观测日排放通量特征进行了研究。结果表明,两种湿地CH_4日排放通量变化规律相同,其在夏季变化最大,在春季和秋季的变化次之,在冬季变化最小。在春季和夏季观测日,芦苇盐沼CH_4排放通量白天高于夜间,在秋季和冬季采样日,夜间CH_4排放通量高于白天;芦苇—盐地碱蓬盐沼四季CH_4排放通量都为白天高于夜间,只有冬季夜间表现为微弱的吸收。芦苇盐沼和芦苇—盐地碱蓬盐沼CH_4排放通量的最小值出现在2月15日,分别为0.016[mg/(m~2·h)]和0.008[mg/(m~2·h)],最大值出现在7月15日,分别为5.736[mg/(m~2·h)]和1.880[mg/(m~2·h)],主要原因是温度和生物量的差异所致。两种湿地不同季节观测日排放通量都为夏季最高,冬季最小。芦苇盐沼在四季的CH4排放通量都大于芦苇—盐地碱蓬盐沼,主要原因是湿地的水文特征和植物种类不同所致。芦苇—盐地碱蓬盐沼CH_4排放通量与5 cm深度土壤温度、10 cm深度土壤温度、气温和箱温都显著相关(p0.01),而芦苇盐沼的相应因子则不相关,主要原因是芦苇盐沼CH_4排放除受温度影响外,潮汐周期性波动导致的水位和盐度等环境因子也影响CH_4的排放。     

闽江河口潮汐湿地甲烷排放通量温度敏感性特征

选择2007年11个月的中潮日,在闽江河口鳝鱼滩潮汐湿地,同步观测了芦苇(Phragmites australis)沼泽、短叶茳芏(又称成草)(Cyoerus malaccensis)沼泽、藨草(Scirpus triqueter)沼泽和光滩涨潮前、落潮后的甲烷排放通量以及气温和土温,计算了甲烷排放通量温度敏感性(Q10值),并分析了湿地甲烷排放通量Q10值与温度的关系.研究结果表明,4种湿地的甲烷排放通量与土温、气温都有显著的指数相关关系(n=20,p<0.01),低温时比高温时相关程度更高;4种湿地甲烷排放通量平均土温敏感性(Qs10值)和气温敏感性(Qa10值)分别为5.41和3.95,芦苇沼泽、咸草沼泽、藨草沼泽和光滩的甲烷排放通量Qs10值分别为3.22、5.23、4.79和11.10,它们的甲烷排放通量Qa10值分别为2.89、3.96、3.84和7.78,光滩甲烷排放通量温度敏感性最强;涨潮前4种湿地甲烷排放通量平均Qs10值和平均Qa10值分别为4.82和3.53,落潮后则分别为6.15和4.39,但涨潮前与落潮后湿地甲烷排放通量Q10值的差异不显著(p>0.05);湿地植物主要生长季,潮汐湿地甲烷排放通量Q10值低于其他时间.     

冬季湿地二氧化碳通量研究进展

冬季湿地二氧化碳释放量在年释放总量中占有较大比例,从低纬度到高纬度,二氧化碳释放量约为0.069~6.048 g/(m2·d),并影响着其碳源与碳汇的关系。科学地估算湿地二氧化碳通量对全球碳通量的贡献及其规律具有重要理论和实际意义。本文围绕湿地二氧化碳通量研究意义、湿地冬季二氧化碳通量变化的测量方法的比较、冬季时长的界定、影响因素、对二氧化碳通量估测精确性的意义等问题,综述了国内外的研究成果与最新进展,分析了以往研究结论的时空差异因素和影响二氧化碳通量的主要因素,讨论了湿地冬季二氧化碳通量测量结果不确定性等问题,并对湿地冬季二氧化碳通量未来需关注的研究重点提出了建议。     

湿地生态系统碳通量研究进展

湿地碳循环在全球气候变化中起着重要作用,而湿地碳通量研究是湿地碳循环研究的关键问题。由于湿地独特的土壤、植被以及水文过程,使得湿地碳通量有别于其他类型的生态系统。湿地温室气体特别是CO2和CH2的释放水平具有明显的时空变化特征,其通量变化与许多外部因素相关,包括土壤状况、水文条件、植被类型、外源氮等。对近年来湿地生态系统碳汇功能变化以及影响碳通量相关因子的研究成果进行了系统的分析和综述。现有的研究表明,土壤状况对湿地碳通量影响较复杂,在一定范围内,表层土壤温度与气体排放密切相关,甚至呈正相关关系;土地利用／覆盖也影响湿地碳通量变化,导致湿地温室气体排放增加;水文条件特别是水位高度对湿地CO2和CH2排放的影响不同,高水位不利于CO2排出,CH2则与之相反;植被对湿地碳排放也起到正、负两方面作用,并且物种各异。还讨论了湿地碳通量研究进展的瓶颈问题,特别对植被演替较快的潮滩湿地碳通量研究做了展望。     

湿地生态系统CO_2源/汇研究综述

湿地生态系统独特的生态特性使其在温室气体的固定和释放中发挥了重要作用,湿地生态系统CO2源/汇成为全球气候变化研究中的热点问题。该文系统总结了近年来湿地生态系统CO2源/汇特征,探讨了自然环境因子以及人类活动对湿地CO2源/汇功能的影响。研究表明,目前绝大多数湿地生态系统是大气CO2的汇,湿地CO2源/汇特征表现出明显的时空变异性。气温是气象因素中影响湿地净生态系统CO2通量(NEE)变化的一个重要甚至首要因子;土壤状况因子包括温度、pH值等均对NEE有明显影响,但影响程度不同;湿地水文对CO2源/汇的影响主要表现在干、湿季以及水位变化对NEE的影响上;植被类型及干扰程度不同,湿地CO2源/汇功能具有很大差异;人类活动尤其是将湿地开垦为农田,会使湿地变成大气CO2的源,而生态修复则使湿地作为大气CO2汇的能力得到恢复。     

闽江河口感潮段淡水湿地CO_2排放通量对SO_4~(2-)沉降的响应

以闽江河口感潮段塔礁洲野慈姑(Sagittaria trifolia L.)淡水湿地为研究对象,2015年12月—2016年10月每月小潮日定期向试验样地施加0、60和120 kg S·hm-2·a-1的K2SO4溶液,探讨闽江河口感潮段淡水湿地CO_2排放通量特征对SO_4~(2-)沉降的响应,并同步观测主要环境因子。结果表明,1)对照(CK)和2个SO_4~(2-)沉降处理CO_2排放通量具有相似的月变化动态,夏秋季节排放通量较高,冬春较低。2)除夏季60 kg S·hm-2·a-1的SO_4~(2-)输入显著降低CO_2排放通量外(P0.05),2种SO_4~(2-)处理均未显著影响河口感潮段淡水湿地CO_2排放通量(P0.05)。3)相关分析显示,不同处理下的CO_2排放通量与土壤温度显著正相关(P0.01)。     

闽江河口鳝鱼滩湿地土壤热通量的变化特征

对2019年3月—2020年2月福建省闽江河口鳝鱼滩湿地地表土壤热通量变化特征进行研究,分析主要环境因子对土壤热通量及其变化特征的影响.结果表明:闽江河口鳝鱼滩湿地地表土壤热通量年均日变化及季节日变化呈"S"型.受潮汐水淹环境影响,闽江河口湿地土壤热通量年均日变化曲线较旱地平缓,并且夜间比白天更为缓和,年均日变化最大差...     

鄱阳湖人工控制与湿地生态保护

从考察鄱阳湖湿地生态特征入手,探讨鄱阳湖控制工程对湖区湿地生态环境的影响,认为只要水位运行调度得当,控湖工程不仅不会破坏湖区湿地生态环境,反而会使湖滩草洲及候鸟越冬环境得到稳定和改善.同时提出了保护鄱阳湖湿地的相关对策.     

鄱阳湖湿地管理现状及对策分析

近年来鄱阳湖湿地利用与保护取得了一定的发展和成效,但随着鄱阳湖生态经济区建设不断深入,湿地利用与保护依然面临着诸多问题。为了维护湿地系统生态平衡、保护湿地功能和湿地生物多样性,实现湿地资源的可持续利用,坚持生态优先、做到适度利用、统一行政执法、加强科技创新、推进公众参与等是非常重要的应对策略。