油蒿在高浓度CO2条件下对干旱胁迫的反应

采用人工模拟试验方法研究毛乌素沙地沙生植物群落的优势种－－油蒿在高浓度CO2条件下对土壤干旱胁迫的反应。结果表明，不同程度的土壤干旱胁迫使油蒿生长与生物量下降，随着干旱程度的加重而增加负面影响；大气中CO2浓度升高对油蒿的生长发育起到“施肥作用”；虽然在高浓度CO2条件下发生土壤干旱胁迫对油蒿的影响也是负效应，但CO2的“施肥效应”依然存在，“施肥效应”的生理机理是CO2浓度升高提高了光合作用速率。     

CO2浓度与土壤水分胁迫对红松和云杉苗木影响的试验研究

全球气候变化对植物影响研究的主要内容是由于大气中CO2 浓度升高导致的气温升高和土壤干旱化对植物的影响。文中利用人工气候室试验研究了高CO2 浓度和土壤水分胁迫对红松和云杉的影响 ,结果表明 :CO2 浓度升高使红松和云杉生长量的增长率提高 ,土壤水分胁迫使树木生长量的增长率下降 ,且CO2 浓度升高的正效应要小于土壤水分胁迫的负效应。CO2 浓度升高使树木叶水势增大 ,土壤水分胁迫使树木叶水势减小 ,这从植物生理的角度说明了CO2 浓度变化和土壤水分胁迫对树木的影响机理 ,且在轻度干旱的情况下 ,高CO2 浓度使树木叶水势增大 ,但随着土壤干旱程度的加重 ,树木的叶水势逐渐减小。同时 ,从实验结果还可以看出 ,虽然大气中CO2 浓度和土壤湿度变化对苗木的影响显著存在 ,但与农作物和牧草等植物相比 ,这种影响仍要小得多。     

草原生态系统对气候变化和CO2浓度升高的响应

近年来,全球变化和区域响应已成为生态学、植物学、地学和农学的研究热点之一。全球变化引起全球温度升高、降水格局发生变化和土地利用方式改变，研究草原生态系统对全球变化的响应与适应是了解发展和预测陆地生态系统与全球变化相互关系的重要方面。文章对近十年来国内外在CO₂浓度升高、温度增加、水分变化等方面对草原生态系统影响的研究进行了评述, 以期加深草原生态系统对全球变化响应的理解，启发研究思路, 激发兴趣。最后提出了应着重加强研究的8个科学问题。     

CO2浓度倍增对中国主要作物影响的试验研究

根据自行设计的ＯＴＣ－１型开顶式气室及连续３年试验资料，在评述该套设备性能的基础上，分析了ＣＯ２浓度倍增对４种作物生长发育和产量的影响。结果表明：ＣＯ２浓度倍增，作物发育进程加快，株高增加，经济产量和生物产量增长明显，且Ｃ３作物的增长幅度大于Ｃ４作物；冬小麦、棉花品质呈良性变化，玉米品质可能有所下降，大豆品质变化不明显。上述初步结果尚待进一步研究     

CO2和O3浓度倍增及其交互作用对大豆影响的试验研究

以大豆“中黄-14”为试验材料, 利用OTC-1型农田开顶式气室, 首次模拟研究单独CO₂和O₃浓度倍增及其交互作用对大豆生物量、产量及其构成因子、同化产物分配形式和收获指数的影响。与未通CO₂和O₃的处理相比, 单独CO₂浓度倍增对生物量、产量、荚果串数、荚数、籽粒数、籽粒重具有正效应, O₃为明显的负效应, 通气时段越长效果越明显; 持续的CO₂浓度和O₃浓度倍增交互作用表现为CO₂的影响大于O₃; CO₂和O₃交互作用逐渐达到浓度倍增的处理, 由于O₃剂量逐渐累积和阶段性增加, 对大豆刺激逐渐增强, 最终O₃的负效应与CO₂的正效应相近。单独O₃浓度倍增抑制光合产物向根和籽粒的输送, 向叶茎的输送明显增强, 使根冠比 (RSR)、子粒与茎杆比 (GCR) 明显下降, 长期作用可使大豆收获指数 (HI) 减小, 叶重比 (LWR) 显著增加, 且随通气时间的延长影响增大; CO₂浓度倍增及其交互作用对RSR、LWR、GCR和HI影响相对较小, 仅在±10%左右。     

近红外CO2高光谱探测仪通道选择

近红外波段 (1.6 μm) 遥感可探测大气CO₂含量信息,应用于碳循环研究中。宽波段、高分辨率不但对仪器研制是一个挑战,而且巨大的数据量对观测的正演、反演也是一个挑战性课题。该文应用自由度及信息量分析法,对近红外高光谱波段中探测通道进行CO₂信息量分析,选择前20~100个高信息量的CO₂探测通道,并进行了反演模拟测试。结果表明:前20个高信息量通道占所有通道总信息量的76.4%,仅用所选的前20个通道进行反演,与所有通道参加反演的结果相比,误差增加0.3×10-6;通道数增至60时,信息量增加,通道数再增加,信息量则增加不显著;CO₂反演误差存在相似的关系。在高CO₂信息量分布上,弱吸收性质的1.6 μm波段和强吸收性质的2.06 μm波段表现出不同特点。     

珠江三角洲地区大气CO2浓度特征及地面风的作用

利用光腔衰荡光谱(CRDS)技术在线观测了广州番禺大气成分站(GPACS)的大气CO₂浓度特征,分析了地面风对CO₂的作用。结果表明：(1)大气CO₂在珠江三角洲地区存在明显的地域不均匀特征,2014—2016年期间GPACS的年均本底浓度比全球背景地区平均增加了22.5×10^-6(22.5 ppm);(2)大气CO₂浓度在春季最高,冬、秋季次之,夏季最低,年均值为426.64±15.76 ppm;(3) CO₂的日变化为双峰结构,峰值分别在05:00—07:00和21:00—22:00,谷值在13:00—15:00,表明受到了自然过程以及人为排放源的复合影响;(4)风场显著影响CO₂的浓度分布,春、夏季CO₂浓度距平日变化与地面风速为显著负相关,秋、冬季则为显著正相关。在春、夏季,S-WSW和NNE-N风向上CO₂浓度较低,在秋、冬季,SSE-S和N方向均导致CO₂浓...     

设施番茄产量和品质对不同浓度CO2的响应

为了明确设施番茄对CO₂的生理响应及需求规律,以“美红2号”为试验材料,测定增施600、900、1 200 mg/kg的CO₂后,番茄的开花量、单株果数、果重、含糖量、含酸量及维生素C含量。结果表明：增施CO₂可以提高番茄花量25%～50%,提高单株结果数量,增产28.29%～51.04%,但对平均果重没有影响。与对照相比,增施CO₂20 d后,600、900、1 200 mg/kg处理的果实含糖量分别为5.27、5.49、5.65 g/kg,明显高于对照4.71 g/kg的含糖量;含酸量分别为2.48、2.23、2.02 g/kg,显著低于对照区3.03 g/kg的含酸量;维生素C含量分别为356.38、420.38、348.38 mg/kg,显著高于对照区260.88 mg/kg的含量,其中900 mg/kg处理对维生素C的提升效果最好。在温室中增施CO₂不但能提高番茄产量,还能有效改善番茄品质,适宜的剂量以900 mg/kg为宜。     

基于WRF模式的京津冀地区地表大气CO2浓度的模拟研究

在“双碳”目标背景下,从国家层面到地方层面,区域、城市、行业企业都在制定和实施双碳目标行动计划。CO₂模拟因其客观性和高时空分辨率等优势,在城市碳排放研究中深受重视。本研究以京津冀地区为研究区域,采用Picarro仪器高精度观测的2019—2020年CO₂数据,利用WRF模式进行CO₂传输模拟,分析了CO₂浓度变化的季节特征,评估了模式在城区中心、城郊及背景3个观测站点的模拟效果,并对边界层高度及化石燃料碳排放等可能影响CO₂浓度的因素进行了研究。3个观测站点分别为北京中国科学院大气物理研究所325 m气象塔观测站(北京站)、河北香河观测站(香河站)和上甸子区域本底观测站(上甸子站)。模拟结果表明：上甸子站优于香河站,香河站优于北京站,在冬季尤其明显;CO₂浓度的高值区主要分布在城区、电厂和工业区,尤其是唐山、石家庄和邯郸地区,大量交通、工业排放导致CO₂浓度明显上升,且高值区的范围在冬季最大;就日平均变化和日变化而言,边界层高度与C...     

郑州城区大气CO2浓度变化特征及影响因素分析

郑州城区大气CO2浓度日变化比较强烈,变化幅度在26.24～64.34μmol.mol-1,全天最低值出现在15时前后,最高值则出现在夜间至清晨。从季节来看,夏、秋两季的日变化幅度比冬、春两季的大。其中,1月份平均浓度达到最高,为455.80μmol.mol-1;7月份平均浓度则最低,为369.25μmol.mol-1。影响郑州城区大气CO2浓度变化的原因是人为取暖活动及植被的季节变化,另外一些气象因素也对CO2浓度有一定的影响。     

土壤温度和湿度对冬小麦田土壤空气 CO2浓度的影响

通过同步观测耕层土壤空气CO2浓度廓线、土壤温度和土壤含水量,主要研究和讨论了华东地区典型稻麦轮作农田旱地阶段的土壤空气CO2浓度的变化规律,及土壤温度和含水量对它的影响.结果表明:麦田土壤空气CO2浓度与植物生长密切相关.土壤空气CO2浓度受土壤温度的影响较为显著,且深层的相关性要明显大于浅层.观测阶段的麦田土壤含水量介于30%和44%之间,与土壤空气CO2浓度有较好的相关性(相关性R2=0.61,统计显著性p＜0.001).土壤空气CO2浓度与土壤含水量呈正相关性的原因可能是:高土壤含水量导致的低充气孔隙度降低了土壤空气CO2扩散速率,从而导致土壤空气CO2聚积,浓度升高.在0～30 cm土层中,上层土壤气体中的CO2向上垂直扩散要比下层土壤快.土壤温度对土壤空气CO2浓度的影响大于土壤含水量.     

瓦里关山大气二氧化碳浓度变化及地表排放影响的研究

利用非色散红外气体分析方法，在不受人为污染直接影响的瓦里关山进行了大气CO2的连续测量，给出了我国内陆高原大气CO2本底浓度的变化特征，观测表明内陆大气CO2随陆地植被的生长而有明显的日变化及季节的周期变化，其季节变化规律与全球大气CO2本底值的地理分布相一致。瓦里关山大气CO2的年增长率在1993年明显偏低，1994年又有较快的“回升”。地表CO2排放的观测研究还给出了冬季高原草甸土壤的排放特征，测量表明在冬季陆地植被光合作用基本停滞的情况下，土壤CO2的排放率相对增强，其最大排放量可达170 mg/m2·h以上。     

珠峰北坡绒布河谷大气二氧化碳浓度低值观测

In the summers of 2006 and 2007, the atmospheric CO2 concentration and the wind speed in the Rongbuk Valley on the northern slope of Mt. Everest were measured by an ultrasonic anemometer with an Li-7500 CO2/H2O gas analyzer. The average CO2 concentration was 370.23±0.59 and 367.45±1.91 ppm in June of 2006 and 2007, respectively. The values are much lower than those at sites with similar latitudes and altitudes worldwide. The observed atmospheric CO2 concentration in Rongbuk Valley can be affected by the transportation of prevailing down-valley winds from the up-valley direction to the observation site. Our results suggest that the Mt. Everest region could be ideal for background atmospheric and environmental studies.     

在华北玉米生育期观测的16 m高度CO2浓度及通量特征

利用中国气象局固城农业气象生态试验站2004年玉米生育期通量观测资料,分析了CO2浓度和通量随玉米生长的变化,并估算了玉米生育期陆地与大气CO2净交换量。结果表明:CO2浓度变化对农户活动和作物生长极其敏感;浓度在整个生育期始终有明显的日变化规律,峰值（谷值）出现在日出（日落）前后,通量仅在7月中旬至10月上旬之间出现明显的日变化特点,且位相超前于浓度,开花期通量最大;玉米播种期、苗期和成熟后地面向大气净排放碳, 拔节至成熟前地面从大气净吸收碳;开花期碳吸收最强,其后依次为吐丝－乳熟期和拔节期。比较分析了目前流行的通量计算方法对碳吸收估计的影响,结果显示不同计算方法能产生高达160%的碳吸收估计偏差,应当引起重视。生态系统碳平衡分析结果表明,玉米地在生长季表现为弱碳汇（大约660 kg/hm2）,但这一结果可能低估了实际的碳汇强度,低估程度有待研究。     

CO2浓度倍增对大豆影响的试验研究

本文利用OTC-1型开顶式气室研究了CO2浓度倍增对大豆的影响， 结果表明:CO2浓度增加使大豆成熟期提前，株高增加；根瘤数量、干物重和单个根瘤的重量增加；叶片厚度、干物重及单位面积的叶片重量增加；总生物量、籽粒数量、籽粒产量和百粒重明显增加；光合作用速率和气孔阻力增加，蒸腾速率减小；粗蛋白含量减少，粗脂肪、饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸增加。     

Influence of HITRAN Database Updates on Retrievals of Atmospheric CO2 from Near-Infrared Spectra

The line-transition parameters of the High Resolution Transmission (HITRAN) 2008 database have been updated relative to previous editions. The transmission spectra and sensitivity to changes in CO2 concentrations using line parameters from the HITRAN 2004 and HITRAN 2008 databases are compared to evaluate the effect of the database updates on retrievals of carbon dioxide vertical columns from nearinfrared reflected sunlight. This comparison is done in three spectral regions covering the 2.06-, 1.61-, and 1.58-μm CO2bands used by the Greenhouse Gases Observatory Satellite (GOSAT) instrument and the planned successor to the Orbiting Carbon Observatory (OCO). The updates to the HITRAN database have the largest effects on the transmittance and the off-line to on-line transmittance ratio in the 2.06-μm region and the smallest effects on these parameters in the 1.58-μm region. The influence of the updates to the HITRAN database on the off-line to on-line ratio calculation in the narrow spectral region 4855-4880 cm-1 could be equivalent to a change in CO2 of more than 50 ppmv. Use of the HITRAN 2004 database will lead to an underestimate of the column CO2abundance in the 2.06- and 1.61-μm spectral regions, whereas it will lead to an overestimate of the column CO2abundance in the 1.58-μm spectral region.     

用非色散红外气体分析仪进行大气CO2本底浓度的测量

按WMO关于开展全球CO2监测的要求，在对引进设备进行改进的情况下，建立了我国开展大气CO2本底浓度连续测量的红外气体分析测量系统及有关方法。系统的测量精度优于0.1ppm，完全满足全球本底测量的要求，并具有较好的国际可比性。在此基础上，首次取得了我国大陆上空大气CO2的本底浓度资料。     

耦合模式FGOALS-g2中大西洋经向翻转流对3个典型浓度路径的响应

利用2个关于大西洋经向翻转流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)的指数:AMOC指数(15oN~65oN、深度为500 m以下的AMOC的最大值)和AMOC扩展指数(15oN~65oN、深度为2000~2500m的AMOC的最大值),研究了耦合模式FGOALS-g2(Grid-point Version 2 of Flexible Global Ocean-AtmosphereLand System Model)中的AMOC在CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5)的3个典型浓度路径(Representation Concentration Pathways,RCP)(RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5分别对应于2100年时490、650和1370 ppm的CO2浓度水平)下的响应问题,发现:在RCP2.6和RCP4.5浓度路径下,2006~2040年时间段内AMOC指数和AMOC扩展指数都呈现快速下降的趋势,2041~2100年时间段内AMOC指数逐渐恢复,AMOC扩展指数基本维持不变;在RCP8.5浓度路径下,2006~2100年时间段内AMOC指数和AMOC扩展指数都表现出快速下降的趋势。通过分析FGOALS-g2中北大西洋深水的成因发现:3个典型浓度路径下AMOC的长期变化趋势主要受到GIN(Greenland–Iceland–Norwegian)海域的深水形成率的调控,而AMOC的年代际尺度的变化则主要受到Labrador海域深水形成率的控制。同时揭示了:由于北大西洋2000 m深度附近的层结稳定性在RCP2.6和RCP4.5下(相比于1980~2005年)提高了30%~40%,使得由AMOC指数恢复产生的深水无法继续下沉,从而导致AMOC扩展指数没有出现恢复的现象。