基于高光谱遥感的土壤有机碳含量估算研究进展

土壤有机碳库是人类可以对其施加影响的最大生物圈碳库,其储量的估算和动态变化研究是全球碳循环研究中的重要内容．传统的各种估算和监测方法存在一定的问题,而利用高光谱遥感估算土壤有机碳含量具有便捷快速、节约成本、非破坏性和准确度高的优势,同时,从机载高光谱传感器获取的土壤图像数据对于估算大尺度区域土壤有机碳含量和跨时空动态研究具有相当大的潜力．但是,基于高光谱遥感数据的监测受到很多因素的影响,包括土壤有机碳含量的差异、成土母质、土壤含水量、土壤质地等以及与土壤有机碳光谱响应特性较为接近的氧化铁的影响．另外,野外土壤表面状态（如植被覆盖、表面粗糙度、土壤含水量和沙石等）以及大气、光照和辐射条件等也都对研究结果和估算精度产生较大的影响．今后该领域的研究应致力于对各影响因素的深入研究,同时寻求更多有效的计量方法提高估算模型的稳定性,并最终应用高光谱遥感数据开展区域尺度土壤有机碳含量的估算．     

中亚热带山区不同土地利用方式土壤呼吸的日动态变化

通过LI-8100土壤碳通量测定仪对中亚热带山区不同土地利用方式土壤呼吸进行测定与分析.结果表明,不同土地利用方式土壤温度变化趋势较为一致,峰值出现在16:00,但坡耕地均出现在14:00;不同土地利用方式土壤呼吸速率昼夜变化趋势大致呈单峰变化,呼吸速率在12:00-16:00之间达到一天的最大值,而在6:00达到最小值,但杉木林与木荷林土壤呼吸速率在夏季呈现出不规则的多峰变化,不同季节呼吸速率最大值出现的时间不同;杉木林与木荷林不同季节的土壤呼吸速率的日变化幅度较小,果园的最大;土壤呼吸速率的均值大小顺序为:经济林>木荷林>坡耕地>杉木林>果园,但不同土地利用方式间土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05).不同土地利用方式土壤呼吸Q10值的季节变化中,杉木、木荷2种人工林用地冬季Q10值最大,最小值分别出现在夏季与秋季,而坡耕地、经济林与果园3种土地利用方式以春季的Q10值最大,秋季最小;Q10值随土壤碳质量的降低而增大.     

城市沿江芦苇湿地土壤呼吸动态及影响因子分析

采用Li-8100土壤碳通量测定仪对闽江沿岸芦苇湿地土壤呼吸的昼夜变化和季节变化进行测量,结果表明:在最高水位土壤表面未淹水的状态下,不同季节的土壤呼吸日动态没有一致的规律性,土壤温度和土壤体积含水量不是土壤呼吸日变化的主要影响因子;而在最高水位土壤表面淹水的状态下,水位对土壤呼吸强度有一定影响:当土壤表面被淹没时,土壤呼吸强度约为0;当水位下降时,土壤呼吸强度增加.土壤呼吸的季节变化呈单峰形式,5 cm处土壤温度仅能解释土壤呼吸季节变化的49.4%,而土壤体积含水量对土壤呼吸季节变化无显著影响.     

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.     

可溶性有机碳在米槠天然林土壤中的淋溶特征

以中亚热带米槠天然林为研究对象,通过挖剖面法,按0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm、50~60 cm、60~70 cm、70~80 cm、80~90 cm、90~100 cm分层采集原状土柱,并用米槠叶片制备的可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)溶液进行逐层淋溶试验,以阐明DOC在米槠天然林土壤中的淋溶特征。结果表明,在淋溶过程中DOC浓度逐渐下降,DOC最大截留量出现在50~60 cm土层,而且60~100 cm各土层的截留量要小于0~60 cm各土层。淋溶过程中DOC的芳香性和腐殖化程度随土层深度均逐渐下降。红外光谱表明,DOC溶液在土壤淋溶过程中,芳香类、羧酸类等大分子物质会被优先吸附,并且通过0~30 cm土层时土壤中的醇类、酚类小分子物质会发生解吸附,DOC在30~100 cm土层中淋溶时小分子物质的比例明显增加。说明DOC在土壤淋溶过程中会优先吸附芳香化合物和大分子物质,到达底层土壤的DOC溶液中小分子物质所占比例增加,因此DOC对土壤的亲和力降低,减少了土壤的截留量,表明DOC本身的化学性质要比土壤的理化性质更能影响其吸附行为。     

1978-2010年福建省CO2排放及其影响因素

为探明城市化进程对区域CO2排放的影响机制,本研究以中国东南沿海快速城市化地区福建省为研究区域,采用LMDI指数分解法,将福建省CO2排放分解为CO2强度效应（△CF）、能源结构效应（△CN）、经济规模效应（△CY）、能源强度效应（△Cl）和人口规模效应（△Cp）5个影响因素,探讨福建省1978--2010年期间CO2排放的驱动机制．结果表明：1978--2010年期间,福建省C02排放增加了5817．10×10^4t,年均增长率为8．87％,高于全国平均水平;推动福建省CO2排放增加的核心因素是经济规模扩张和人口增加,而抑制CO2排放增长的主要因素为能源强度的下降,能源消费结构和CO2排放强度变化不是福建省CO2排放变化的主要原因．比较不同城市化阶段发现,经济规模效应对CO2排放的促进作用逐渐增大,能源强度抑制CO2排放增长的贡献逐渐降低．     

亚热带4种行道树树干表面CO2释放速率昼夜动态

采用LI-8100土壤碳通量自动测量系统,与自制的树干呼吸观测气室相连,原位观测亚热带春、秋2个季节4种行道树树干呼吸速率及相关环境因子的昼夜动态.结果表明:在秋季土壤水分较低水平下(VWC平均为11.6%),羊蹄甲、香樟树干呼吸速率昼夜动态呈单峰曲线,和温度变化呈极显著指数函数关系,峰值分别出现在17:00和13:00;芒果和高山榕树干呼吸速率昼夜动态单峰不明显,白天与树干温度变化呈极显著指数函数关系,但芒果白天与夜间的树干呼吸速率差异不显著,而高山榕树干呼吸速率夜间显著高于白天,二者出现"白昼抑制"现象.在春季土壤水分较高水平下(VWC平均为22.1%),羊蹄甲、芒果和高山榕树干呼吸速率昼夜动态呈单峰型曲线,峰值分别出现在11:00、15:00和14:00;而香樟树干呼吸速率单峰不明显,4种树种的树干呼吸速率昼夜动态均与温度变化呈极显著指数函数关系.2个季节中,树干温度与树干呼吸的指数函数关系最好,秋季羊蹄甲、芒果和香樟树干呼吸速率对树干昼夜温度变化的Q10值分别为2.04、2.37和2.18,春季羊蹄甲、芒果、香樟和高山榕树干呼吸速率对树干昼夜温度变化的Q10值分别为2.27、2.58、1.90和1.83.秋季,羊蹄甲、高山榕、芒果和香樟日均树干呼吸速率分别为10.52、6.86、5.14和4.35 μmol·m-2·s-1,春季,高山榕、香樟、羊蹄甲和芒果日均树干呼吸速率分别为14.01、10.59、4.27和4.14 μmol·m-2·s-1.     

杉木人工林细根分解和养分释放及化学组成变化

在福建建瓯万木林自然保护区杉木人工林里采用网袋法进行杉木细根(按直径大小分成0～1 mm、1～2 mm、2～4 mm 3个级别)分解研究.在为期720天的时间里,网袋中所有细根分解均表现出2个快慢不同的阶段:细根在前期分解速度较快,3个径级干重年(360天)损失率分别达54.8%、41.2%和38.2％;后期分解速率显著下降.3个径级细根分解过程中,皆呈现N浓度上升、P浓度变化平缓、K浓度下降趋势.细根化学组成分析显示:0～1 mm、1～2 mm径级可萃取物浓度呈下降趋势,酸溶性物质浓度变化平缓,酸不溶性物质浓度呈上升趋势;2～4 mm径级可萃取物、酸溶性物质浓度呈下降趋势,酸不溶性物质浓度呈上升趋势.相关分析表明:不同径级细根分解速率与其底物中初始的P、K、可萃取物浓度呈极显著正相关,而与C/P比、酸不溶性物质/N、酸不溶性物质/P显著负相关.     

福建南平安曹下老龄杉木群落生态特征

通过2 400 m2样地调查,研究福建南平溪后安曹下76年生杉木丰产林群落山坡和山洼部位的植物区系组成、群落外貌、多样性指数等群落生态特征,结果表明:老龄杉木群落物种组成丰富,共有维管束植物71科,119属,168种;蕨类植物种类比例大;种子植物属的分布区类型以泛热带成分占的比例最高(山坡和山洼部分分别为27.59%和34.55%),热带性分布成分占优势(山坡和山洼部分分别为70.11%和74.55%),体现了群落的中亚热带性质;各层次的多样性表现为:灌木层(包括幼苗幼树)＞草本层＞乔木层;坡位因子对老龄杉木群落生态特征产生一定的影响.     

福州市农业土壤多环芳烃的含量、来源及生态风险

研究了福州市农业表层土壤(0～10 cm)中美国环境保护署(USEPA)优控的16种多环芳烃(PAHs)含量,并对其来源和生态风险进行了分析.结果表明,供试土样中16种PAHs检出率达到100%,其总量的含量范围为100.2～1 215.1 μg kg-1,且与土壤总有机碳的含量呈显著正相关;土壤中PAHs主要源于生物燃烧和石油.利用毒性当量因子(TEF)计算了供试土样中PAHs单体相对于苯并[a]芘的毒性当量(Bapeq),土样中总Bapeq值的范围为2.50～147.95 μg kg-1,其中50%土样总Bapeq的值超过荷兰规定目标值(总Bapeq=32.96 μg kg-1),表明福州市部分农业土壤存在一定的潜在生态风险.