南亚热带森林土壤CO2排放的季节动态及其对环境变化的响应

应用静态箱/气象色谱法对南亚热带3种森林土壤地表CO2排放通量的季节动态及其对环境变化的响应规律进行了2年的连续观测,结果表明季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林(S+L)CO2年排放总量分别为3942.2,3422.36和2163.02 gCO2·m-2·a-1,并且3种林分具有相同的季节性变化特征,排放高峰均出现在6～8月,这期间的土壤CO2排放量占全年排放总量的35.9%,38.1%和40.2%;不同森林土壤CO2排放过程对环境变化的响应有明显差异,具体体现在针叶林(PF)对温度变化的响应较阔叶林(BF)和混交林(MF)敏感,Q10值较大,而且CO2排放通量的季节变化幅度较大,表明结构单一的森林生态系统抗干扰能力较差;3种森林土壤CO2排放通量与土壤温度(Ts)、土壤含水量(Ms)和空气压力(Pa)均呈显著相关;但多元回归分析表明,空气压力对森林土壤CO2排放通量的影响并不显著;基于经验模型,以土壤5 cm处温度和土壤含水量两个指标可以分别说明阔叶林、混交林和针叶林土壤CO2排放通量变异的75.7%,77.8%和86.5%,该模型可以较好地描述受水分胁迫的土壤或干旱或半干旱土壤CO2的排放过程.     

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

应用静态箱／气象色谱法对南亚热带3种森林土壤地表CO₂排放通量的季节动态及其对环境变化的响应规律进行了2年的连续观测,结果表明:季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林(S+L)CO₂年排放总量分别为3942．2,3422．36和2163．02 gCO₂．m^-2·a^-1,并且3种林分具有相同的季节性变化特征,排放高峰均出现在6～8月,这期间的土壤CO₂排放量占全年排放总量的35．9％,38．1％和40．2％:不同森林土壤CO2排放过程对环境变化的响应有明显差异,具体体现在针叶林(PF)对温度变化的响应较阔叶林(BF)和混交林(MF)敏感,Q10值较大,而且CO₂排放通量的季节变化幅度较大,表明结构单一的森林生态系统抗干扰能力较差;3种森林土壤CO₂排放通量与土壤温度(Ts)、土壤含水量(Ms)和空气压力(Pa)均呈显著相关;但多元回归分析表明,空气压力对森林土壤CO₂排放通量的影响并不显著;基于经验模型,以土壤5 cm处温度和土壤含水量两个指标可以分别说明阔叶林、混交林和针叶林土壤CO₂排放通量变异的75．7％,77．8％和86．5％,该模型可以较好地描述受水分胁迫的土壤或干旱或半干旱土壤CO₂的排放过程．     

南亚热带森林土壤CO2排放的季节动态及其对环境变化的响应

应用静态箱／气象色谱法对南亚热带3种森林土壤地表CO₂排放通量的季节动态及其对环境变化的响应规律进行了2年的连续观测,结果表明:季风常绿阔叶林、针阔叶混交林和马尾松针叶林(S+L)CO₂年排放总量分别为3942．2,3422．36和2163．02 gCO₂．m^-2·a^-1,并且3种林分具有相同的季节性变化特征,排放高峰均出现在6～8月,这期间的土壤CO₂排放量占全年排放总量的35．9％,38．1％和40．2％:不同森林土壤CO₂排放过程对环境变化的响应有明显差异,具体体现在针叶林(PF)对温度变化的响应较阔叶林(BF)和混交林(MF)敏感,Q10值较大,而且CO₂排放通量的季节变化幅度较大,表明结构单一的森林生态系统抗干扰能力较差;3种森林土壤CO₂排放通量与土壤温度(Ts)、土壤含水量(Ms)和空气压力(Pa)均呈显著相关;但多元回归分析表明,空气压力对森林土壤CO₂排放通量的影响并不显著;基于经验模型,以土壤5 cm处温度和土壤含水量两个指标可以分别说明阔叶林、混交林和针叶林土壤CO₂排放通量变异的75．7％,77．8％和86．5％,该模型可以较好地描述受水分胁迫的土壤或干旱或半干旱土壤CO₂的排放过程．     

中国亚热带和温带典型森林生态系统呼吸的季节模式及环境响应特征

作为中国陆地生态系统通量观测网络(ChinaFLUX)的组成部分,利用涡度相关技术对千烟洲亚热带人工针叶林和长白山温带阔叶红松混交林生态系统CO2通量进行了长期观测.利用以温度和水分为驱动变量的连乘形式以及Q10形式的生态系统呼吸模型,分析了2003年中国亚热带和温带森林生态系统呼吸的季节变化及其环境响应特征.研究结果表明:(i)温度是控制生态系统呼吸特征的主导因素,温度和水分的协同作用共同控制着生态系统呼吸,利用这两个变量基本上可以描述生态系统呼吸的季节变异特征;对受到干旱胁迫的生态系统而言,水分条件也可能转化成为生态系统呼吸的主导因素.(ii)模型对比分析表明,在干燥的气候条件下,Q10模型对水分的响应能力比连乘模型更敏感,基于Q10模型可以准确描述生态系统呼吸的季节模式.(iii)基于Q10模型估算的千烟洲亚热带人工针叶林和长白山温带阔叶红松混交林生态系统呼吸年总量分别为1197和1268gC·m?2,而基于连乘模型估算的生态系统呼吸年总量分别为1209和1303gC·m?2.     

鼎湖山森林地表CO_2通量及其影响因子的研究

利用静态箱-气相色谱法对鼎湖山3种主要森林类型地表CO2通量及其主要影响因子进行了为期一年的观测,比较和分析了不同林型间地表CO2通量的季节变化,凋落物对地表CO2通量的贡献以及地表CO2通量与土壤温度和土壤含水量的关系.3种林型地表CO2通量都有相似的季节变化模式,即雨季较高而旱季较低,年均CO2通量按从大到小排序为:季风林>混交林>松林;3种林型由凋落物分解释放的CO2对地表CO2通量的贡献均相当显著,就全年平均而言来源于凋落物分解的CO2通量占总的地表CO2通量的比例按季风林、混交林和松林的顺序分别为:24.43%,41.75%和29.23%;3种林型不同处理地表CO2通量均与地下5cm土壤温度呈显著指数相关,Q10值变化范围在1.86~3.24之间;当土壤含水量全年变异系数较大时,地表CO2通量与土壤含水量的相关性较好.     

长白山红松针阔叶混交林生态系统生产力的估算

利用LI-6400CO2分析系统测定了长白山红松针阔叶混交林生态系统土壤呼吸、乔木和灌木树干和枝条的呼吸、植物叶片光合与呼吸.同步监测森林小气候气象因子,建立土壤、树干、叶片与气象因子间的模型.根据红松针阔叶混交林植被群落特性,估算红松针阔叶混交林森林生态系统不同组分CO2通量.利用涡度相关技术监测红松针阔叶混交林净生态系统交换量.探讨温度、光合有效辐射对森林生态系统CO2通量的影响.通过分析发现,在当年的气候条件下,该森林净生态系统交换量主要受土壤呼吸和叶片光合的影响.红松针阔叶混交林净生态系统交换量全年变化范围在-4.67～13.80 μmol·m-2·s-1.该森林生态系统CO2通量在冬季和夏季里平均分别为-2.0和3.9 μmol·m-2·s-1 (24 h平均值).乔木、灌木和草本的初级生产力分别占阔叶红松林总初级生产力的89.7%,3.5%,6.8%.土壤呼吸是森林生态系统中最主要的CO2排放源,约占红松针阔叶混交林生态系统CO2排放的69.7%,植物叶片和枝干分别占15.2%和15.1%.在生长季和非生长季中红松针阔叶混交林净生态系统交换量分别占全年CO2通量的56.8%和43.2%.自养呼吸占总初级生产力的比值(RaGPP)为0.52(NPPGPP=0.48).森林生态系统地下当年碳积累量占总初级生产力的52%.土壤呼吸占总初级生产力的60%.红松针阔叶混交林NPP为769.3 gC·m-2·a-1.该森林净生态系统交换量(NEE)为229.51 gC·m-2·a-1.涡度相关技术获得的该森林生态系统NEE低于箱式法获得的19.8%.     

植被类型、湿度和氮素供给对外源碳刺激森林土壤异养呼吸和微生物碳量的影响

采用室内土柱培养的方法,研究了温带成熟阔叶红松混交林和次生白桦林土壤在不同的湿度(55%和80%WFPS,土壤充水孔隙率)和不同的氮素供应(NH4Cl和KNO3,4.5 g N m-2)条件下外源碳添加(葡萄糖,6.4 g C m-2)对森林土壤异养呼吸和微生物碳的激发效应.结果表明:培养期间次生白桦林土壤对照处理CO2累积排放量(5.44~5.82 g CO2-C m-2)显著高于阔叶红松混交林对照处理(2.86~3.36 g CO2-C m-2).随着湿度的增加,次生白桦林土壤对照处理CO2累积排放量显著降低,而阔叶红松混交林土壤对照处理却显著增加(P0.05).单施NH4Cl或KNO3处理培养期内两种林分土壤CO2累积排放量降低9.2%~21.6%(P0.05),低湿度次生白桦林土壤降低最大.单施葡萄糖显著提高两种林分土壤异养呼吸、微生物碳量和微生物代谢熵.培养期间施加葡萄糖所增加的土壤CO2累积排放量(8.7~11.7 g C m-2)和土壤微生物量(7.4~23.9 g C m-2)显著大于施加的葡萄糖含碳量(6.4 g C m-2),这可能是由土壤固有有机碳分解释放引起的.培养期间由葡萄糖引起的土壤CO2排放速率和最大排放速率不仅受到湿度及其与林分交互影响(P0.001),还受到铵态氮与林分交互影响(P0.001)和林分、湿度和铵态氮三者交互影响(P0.05).施加铵态氮显著抑制了次生白桦林土壤由葡萄糖引起的微生物碳,而施加硝态氮却无显著效应.施加两种形态的氮均显著促进高湿度阔叶红松混交林土壤由葡萄糖引起的微生物碳(P0.05).经过量化由葡萄糖引起的土壤活性碳库、微生物碳及CO2排放量,发现葡萄糖对温带森林土壤异养呼吸和微生物碳的刺激效应与植被类型、湿度、外源氮供给及其形态显著相关.     

鼎湖山常绿针阔叶混交林CO_2通量估算

鼎湖山通量站是中国通量网络(ChinaFLUX)中4个森林站之一,采用开路涡度相关方法,对南亚热带常绿针阔叶混交林进行生态系统尺度的CO2通量长期定位观测．利用2003,2004年2整年观测资料,分析该生态系统CO2通量时间变化特征及其受环境因子的制约关系．通过坐标转换、WPL订正和质量控制后,发现本通量站存在明显的夜间泄漏问题,因此采用Michaelis- Menten模型,利用白天(PAR>1．0μmol-1 Photons·m-2·s-1)湍流充分条件-F(u*>0．2 m·s-1)的通量资料,逐月拟合净生态系统CO2交换NEE对光合有效辐射PAR的响应,利用拟合Michaelis-Menten方程得到的生态系统呼吸Reco,建立Reco与5 cm土壤温度的指数关系,借此反演夜间呼吸．主要结论包括:(i)逐月拟合的光能利用效率a平均为0．0027(±0．0011)mgCO2·μmol-1 Photons,最大光合速率Amax平均为1．102(±0．288)mgCO2·m-2·s-1,a与Amax季节性变化规律均不明显,表明林内旱季没有明显的缺水和低温胁迫存在,这与南亚热带常绿混交林叶面积指数(LAI)季节性变化较小的特点是一致的．(ii)生态系统呼吸月总量平均为95．3(±21．1)gC·m-2month-1,约占生态系统总初级生产力GPP的68％．NEE月总量平均为-43．2(±29．6)gC·m-2·month-1,大部分月份NEE为负号,表明该生态系统全年均具有较强的碳汇功能．估算得到2003,2004年NEE总量分别为-563, -441．2 gC·m-2·a-1,占GPP的32％．     

青藏高原高寒灌丛生长季和非生长季CO_2通量分析

采用涡度相关法对青藏高原高寒灌丛CO2通量的观测表明,青藏高原高寒灌丛生长季和非生长季节CO2通量变化特征差异极为显著.生长季节(5~9月)08:00~19:00为CO2净吸收,19:00~08:00为CO2净排放,CO2通量峰值一般出现在12:00左右,6~9月CO2净吸收峰值分别为0.71,1.19,1.46,0.67gCO2·m?2·h?1;相对于温度,生长季CO2通量振幅更受光合有效辐射变化的影响;就月变化模式而言,8月是生长季CO2净吸收最高月份,月净吸收量达到247gCO2·m?2,整个生长季CO2净吸收的总量达583gCO2·m?2.非生长季节(1~4月及10~12月)CO2通量变化振幅极小,最大CO2净排放通量为0.30gCO2·m?2·h?1(4月),除11:00~18:00左右少量的CO2净排放以外,其余时段CO2通量均接近于零;非生长季CO2通量日变化规律,尤其是白昼CO2通量与土壤温度变化呈显著的正相关关联;4月是全年CO2净排放的最高月份,全月净排放量为105gCO2·m?2,整个非生长季CO2净排放为356gCO2·m?2.     

冻结强度和冻结时间对高寒区温带森林土壤微生物量、可浸提的碳和氮含量及N_2O和CO_2排放量的影响

冻结能够增加土壤二氧化碳和氧化亚氮排放以及活性碳和氮的释放.然而,目前很少报道土壤冻结处理后两种温室气体排放变化的差异以及与土壤属性的关联性.论文研究了土壤冻结强度和冻结时间对中国东北成熟阔叶红松混交林和临近的次生白桦林土壤二氧化碳(CO2)和氧化亚氮(N2O)、氮素净矿化量、微生物量和可浸提的碳和氮含量的影响.两种林地土壤具有不同的微生物量和容重.取上述两种温带林地0~5和5~10 cm原状土柱,分别进行?8,?18和?80℃冻结处理10和145 d,然后各自在10℃下融化培养21 d.未进行冻结前处理的原状土柱样品,10℃培养21 d为对照.融化后土壤N2O和CO2排放量随林分类型、土壤深度和冷冻处理而发生变化,该差异归因于冻结后所致的土壤充水孔隙度(WFPS)和物质有效性变化.土壤湿度大约为80%WFPS时,融化期森林土壤N2O排放量最大,而森林土壤CO2排放量却随土壤湿度增加而显著地增加.冻结处理后,土壤溶解性有机碳含量和CO2排放量均随冻结时间延长而增加,这与土壤微生物碳含量降低相一致;冻结温度显著影响森林土壤氮素净矿化量和净氨化量以及氧化亚氮排放量.土壤N2O排放量与土壤p H和容重呈显著的负相关关系,却与土壤K2SO4浸提的硝态氮含量和氮素净氨化量呈显著的正相关关系.土壤CO2排放量与土壤氮素净矿化量和净氨化量呈显著的正相关关系.因此,基于较宽范围的冻结温度和冻结时间的观测结果,融化后土壤N2O和CO2排放量主要依赖于冻结处理后氮素净矿化量、释放的物质有效性以及有关通气性的土壤属性变化.     

冬季强风条件下森林冠层/大气界面开路涡动相关CO_2净交换通量的UU修正

冬季夜间负净CO2通量的发生机制及合理处置的研究对于准确估算北方森林碳代谢状态具有重要影响.通过对长白山阔叶红松林2002年11月~2003年4月开路涡动相关系统获得的CO2净交换通量及相应交换过程的分析,发现(ⅰ)夜间负CO2通量主要发生在强风速条件下;(ⅱ)强风速条件下的压力脉动及平流过程是夜间负净CO2通量主要原因,鉴于对压力脉动及平流过程与CO2净交换同步实时监测的困难,提出了可操作的强风条件下CO2净交换通量的上界摩擦风速(UU)修正方法,长白山阔叶红松林的UU=0.4m·s?1,这个修正也适用于白天;(ⅲ)UU修正解决了长白山阔叶红松林冬季夜间净交换负总量问题.     

鼎湖山常绿针阔叶混交林CO2通量估算

鼎湖山通量站是中国通量网络(ChinaFLUX)中4个森林站之一,采用开路涡度相关方法,对南亚热带常绿针阔叶混交林进行生态系统尺度的CO2通量长期定位观测.利用2003,2004年2整年观测资料,分析该生态系统CO2通量时间变化特征及其受环境因子的制约关系.通过坐标转换、WPL订正和质量控制后,发现本通量站存在明显的夜间泄漏问题,因此采用MichaelisMenten模型,利用白天(PAR＞1.0 μmol-1 Photons·m-2·s-1)湍流充分条件下(u*＞0.2 m·s-1)的通量资料,逐月拟合净生态系统CO2交换NEE对光合有效辐射PAR的响应,利用拟合Michaelis-Menten方程得到的生态系统呼吸Reco,建立Reco与5 cm土壤温度的指数关系,借此反演夜间呼吸.主要结论包括(I)逐月拟合的光能利用效率α平均为0.0027(±0.0011) mgCO2·μmol-1 Photons,最大光合速率Amax平均为1.102(±0.288) mgCO2·m-2·s-1,α与Amax季节性变化规律均不明显,表明林内旱季没有明显的缺水和低温胁迫存在,这与南亚热带常绿混交林叶面积指数(LAI)季节性变化较小的特点是一致的.(ii)生态系统呼吸月总量平均为95.3(±21.1) gC·m-2month-1,约占生态系统总初级生产力GPP的68%.NEE月总量平均为-43.2(±29.6) gC·m-2·month-1,大部分月份NEE为负号,表明该生态系统全年均具有较强的碳汇功能.估算得到2003,2004年NEE总量分别为-563,-441.2 gC·m-2·a-1,占GPP的32%.     

中国南方植被的变化

为揭示自末次盛冰期以来中国南方植被的变化规律,文章在前人工作的基础上,通过在一些研究薄弱区布钻取芯,建立钻孔剖面高分辨率的时间标尺和胞粉序列,以恢复研究区过去约2万年以来的植被变化过程.文中分别给出中国南方18、9和6ka BP前后的植被分带图和各区域植物的分布特征.研究表明:18ka BP前的植被带分布与现在存在着明显的差异,其中西部由西北向东南依次为寒温性针叶林与高寒草甸草原带、温带针阔叶混交林带/暖温带落叶阔叶林带,中东部由北向南依次分布温带针阔叶混交林带、暖温带落叶阔叶林带,以及北亚热带常绿、落叶阔叶混交林带;9ka BP前后的植被面貌发生了明显的变化,除西北部局部地处山地温性针阔叶混交林带外,其他地区由北向南依次分布北亚热带常绿、落叶阔叶混交林亚带,中亚热带典型常绿阔叶林亚带,南亚热带季风常绿阔叶林亚带/热带季雨林和雨林带;6ka BP前后的植被面貌与9ka BP前后的变化不大,但各个植被带的北缘略有北移,反映当时总体气候变得更加温暖.中国南方2万年以来的植被变化,很大程度上受到环境变迁的驱使,其中气候变化为主要影响因素,人类活动的影响在后期变得越来越明显,而在长江下游和三角洲地区,海平面变化对植物的分布同样构成一定的影响.     

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.     

贡嘎山山地暗针叶林带森林土壤温室气体N2O和CH4排放研究

利用静态箱法对贡嘎山森林生态系统峨眉冷杉原始林、演替林以及峨眉冷杉采伐迹地土壤N2O和CH4排放通量进行了测定. 结果表明: (1) 各观测点土壤向大气释放N2O, 土壤为大气N2O的排放源, 而CH4的排放通量均为负值, 土壤为大气CH4的吸收汇, 各观测点N2O年均排放通量的对比关系为峨眉冷杉(Abies fabri)原始林＞采伐迹地>演替林, CH4年均吸收通量则表现为峨眉冷杉原始林＞演替林＞采伐迹地. (2) 各观测点N2O排放通量具有明显的季节变化, 夏季7～8月以及春季2～3月土壤N2O出现两次排放高峰, 冬季及春季3月中旬至4月N2O排放量较低. 各观测点CH4吸收强度的季节变化波动强烈, 规律不明显. 总的来说, 演替林和采伐迹地CH4吸收通量均以5月中旬至7月下旬为最高, 其余时间较低, 而峨眉冷杉原始林到9月份CH4吸收通量仍保持较高的数值. 与原始林相比, 演替林和采伐迹地的CH4吸收能力要弱些, 且采伐迹地的CH4吸收能力更弱, 森林砍伐降低了土壤对大气CH4的吸收能力. (3) 峨眉冷杉原始林N2O排放通量存在明显日变化规律, 且N2O排放通量与气温(r = 0.95, n = 11, a ＜0.01 和5 cm地温(r = 0.81, n = 11, a ＜0.01 呈显著正相关. CH4日变化规律不明显, 与气温、地温均无明显相关关系.     

气象条件对长白山阔叶红松林CO_2通量的影响

利用涡动相关技术观测资料和同步的气象要素监测资料,探讨了温度、光合有效辐射和空气饱和差对长白山阔叶红松林生态系统CO2通量的影响,结果表明,白天CO2通量主要受光合有效辐射的制约,二者符合Michaelis-Menten方程,同时空气饱和差也有一定的影响,空气越干燥,光合吸收能力下降越明显,这种敏感性在6月较显著.该生态系统的暗呼吸强度主要受土壤温度的影响,二者符合指数关系,另外,土壤温度对暗呼吸的影响还与季节有关,在相同土壤温度下,4~7月的呼吸强度比8~11月的高.日净碳交换与日平均气温符合指数关系.通过CO2通量和温度,光合有效辐射的年度变化规律发现,森林生态系统碳交换的季节变化是温度和光照综合作用的结果,其中6月份碳汇强度最大,7,8月次之,全年的净碳吸收量为?184gC·m?2.     

内蒙古半干旱草原CO2排放通量日变化特征及环境因子的贡献

利用静态暗箱法对内蒙古半干旱羊草草原2001~2002年不同物候期原状群落与土壤呼吸通量日变化进行了野外定位试验研究, 并就水热因子(气温、表层地温、土壤表层含水量)及生态因子(地上活体现存量、地下生物量、凋落物现存量)对原状群落和土壤呼吸通量日变化规律及日呼吸量差异的贡献进行了相应的统计分析. 结果表明: 原状群落和土壤呼吸具有明显的日变化规律, 不同物候期呼吸通量的日变化模式基本相同, 环境因子的变化通常只对CO₂排放强度产生影响, 而对草地CO₂排放通量的日变化模式影响较小; 整个羊草草原在不同物候期原状群落日呼吸总量的变化范围为1.34~10.13 g·m^&#8722;2, 土壤日呼吸总量的变化范围为0.98~5.17 g·m^&#8722;2; 原状群落呼吸和土壤呼吸通量的日变化均与气温及地表温度显著相关(p<0.05)或极显著相关(p<0.01), 而与表层5 cm以及10 cm土壤温度相关性较弱; 多元回归分析表明, 不同物候期原状群落日呼吸量的差异约80%是由地上活体现存量的差异引起的, 其余各因子的变化能够共同解释原状群落日呼吸量变化的20%左右; 而不同物候期土壤日呼吸量的变异约有83%左右是由0~20 cm地下生物量的变化引起的, 此外, 表层土壤含水量也是影响羊草草原土壤日呼吸量变异的重要环境因子, 但其与土壤日呼吸量的偏相关系数未达到0.05的显著性水平.     

中亚热带人工针叶林CO2通量组分统计不确定性分析

以ChinaFLUX千烟洲中亚热带人工针叶林2003—2005年连续3a涡度相关C02通量观测数据为基础,采用“单塔日变化法（Daily-differencing approach）”分析了CO2通量观测数据的随机误差,研究比较了不同生态过程模型、不同参数优化方法对模型关键参数及CO2通量组分（Reco,NEE,GEE）的影响,并利用不确定性分析方法——自助法（Bootstrapping）统地分析了生态过程参数和CO2通量组分的不确定性．结果表明：（1）CO2通量观测随机误差更多服从双边指数分布（Laplace分布）,而不是高斯正态分布;（2）不同参数优化方法获取的生态过程参数存在明显差异,最大似然参数优化方法获取的参数结果不确定性低于普通最小二乘参数优化方法;（3）最大似然参数优化方法与普通最小二乘参数优化方法模拟的如。,NEE,GEE结果分别相差12．18％（176．47g C．m^-2．a^-1）,34．33％（79．175g C．m^-2．a^-1）,5．4％（91．955g C．m^-2．a^-1）;而TW_model与T_model模拟Reco,NEE,GEE结果分别相差1．31％（17．825g C．m^-2．a^-1）,2．1％（5．745g C．m^-2．a^-1）,0．26％（4．28g C．m^-2．a^-1）．这说明参数优化方法的选择对C02通量的影响高于模型的选择,因此选择适当的误差分布假设（参数优化方法）对CO2通量的确定和评价很重要;（4）最大似然法参数优化方法获取结果的相对不确定性低于普通最小二乘法参数优化方法．且CO2通量组分估计结果的不确定性随时间尺度变化,时间尺度越大,CO2通量的相对不确定性越小．Reco,NEE,GEE年尺度上的相对不确定性分别为4％～8％．7％～22％．2％～4％．     

西藏高原草原化嵩草草甸生态系统CO_2净交换及其影响因子

了解生态系统CO2净交换(NEE)的季节变化规律和主要生物因子及环境因子对这些过程的影响将有助于生态系统碳循环过程机理的理解以及大尺度过程的模拟．本研究利用涡度相关技术对位于西藏高原腹地的、世界海拔最高的草地碳通量观测站的NEE及生物和环境因子进行近3年观测,阐明NEE及其组分的动态变化特征和影响因子．草原化嵩草草甸生态系统碳吸收的最大值出现在8月,最大碳排放出现在11月,在生长季初的6月,受降水和植物返青快慢的影响,会出现生态系统碳吸收或排放的年际差异,7～9月表现为碳吸收,其余月份均为碳排放．在生长季,白天的NEE主要受光合有效辐射变化的控制,同时又与叶面积指数交互作用,共同调节光合速率和光合效率的强度．生态系统呼吸主要受温度的控制,同时也受到土壤含水量的显著影响,呼吸商(Q10)与温度呈负相关,而与土壤含水量呈正相关关系．生长季昼夜温差大并不利于生态系统的碳获取．10℃时标准呼吸速率(R10)与土壤水分、温度、叶面积指数和地上生物量呈正相关关系．降水格局影响了土壤水分动态,土壤含水量会显著影响生态系统呼吸的季节变化．生长季初和末期的脉冲性降水会导致生态系统呼吸的迅速上升,从而导致生态系统碳的流失．西藏高原草原化嵩草草甸生长季短,温度低,致使生态系统的叶面积指数偏低,生态系统碳吸收较少,降水格局引起的土壤湿度动态和脉冲性降水将对生态系统呼吸产生了重要影响,从而会影响到生态系统的碳收支水平．     

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.