以涡度相关技术为基础,研究了青藏高原当雄县高寒草甸生态系统2003—2005年共3个生长季的潜热通量L(E)、CO2通量F(c)和水分利用效率W(UE)的变化特征。结果表明:①该地区2004和2005年的太阳总辐射最高值可分别达到1563和1640Wm/2,瞬时净辐射最高值分别为896和925Wm/2,瞬时潜热通量最高值分别为592和597Wm/2。净辐射能量的转化形式季节变化特征明显,6—8月份,净辐射能量多用于潜热蒸发,5月和10月净辐射则多用于显热交换。就2004年5—10月份所选6个代表性晴天来说,LE占Rn的比例分别为0.355%、0.916%、0.738%、0.818%、0.609...

【目的】研究大气CO_2浓度和温度升高条件下稻麦轮作生态系统N_2O排放的响应规律,以期科学评估未来气候变化情境下,CO_2浓度和温度升高对稻麦轮作生态系统N_2O排放的影响,为中国应对未来气候变化提供数据支持。【方法】依托同步模拟自由大气CO_2浓度升高和温度升高的T-FACE试验平台,设置本底大气CO_2浓度和温度(Ambient)、500μmol·mol~(-1) CO_2+本底大气温度(C)、本底大气CO_2浓度+温度增加2℃(T)和500μmol·mol-1 CO_2+温度增加2℃(C+T)等4个处理。采用静态暗箱-气相色谱法原位观测稻麦轮作生态系统N_2O排放通量,研究稻麦轮作生态系统N_2O排放对大气CO_2浓度和温度升高的响应规律。【结果】(1)CO_2浓度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著增加9.7%、11.3%和5.6%、5.7%(P<0.05);温度升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著减少21.1%、18.0%和31.6%、17.7%(P<0.05);CO_2浓度和温度的同步升高使水稻和小麦生物量和产量分别显著降低13.5%、8.7%和26.0%、10.3%(P<0.05)。(2)CO_2浓度和温度升高,均未改变稻麦轮作系统N_2O的季节排放模式。CO_2浓度升高条件下,水稻季和小麦季N_2O排放分别增加15.2%和39.9%,其中后者达显著水平(P<0.05);温度升高未显著影响水稻季N_2O排放,但显著增加小麦季N_2O排放20.5%(P<0.05);CO_2浓度和温度同步升高对水稻季N_2O排放的影响存在较大的年际差异,但总体上有促进N_2O排放的趋势;CO_2浓度和温度同步升高极显著增加小麦季N_2O排放(46.0%,P<0.01)。(3)小麦季N_2O排放与小麦生物量密切相关,在CO_2浓度和温度升高条件下,小麦季N_2O排放与小麦地下部生物量和ΔSOC之间具有显著的正相关关系。(4)与对照组相比,CO_2浓度升高、温度升高以及两者的共同作用,分别导致稻麦轮作系统单位产量的N_2O排放强度(GHGI)分别增加29.1%、66.3%和81.8%,其中温度升高和CO_2浓度和温度同步升高处理达显著水平(PT>C。可见,在未来CO_2浓度和温度升高情境下,为保证现有粮食供应水平不变,由稻麦生产所导致的N_2O排放强度变化可能会进一步加剧气候变化进程。

利用静态暗箱/气相色谱法连续两个生长季(2003-2004年)对三江平原小叶章草甸和毛果苔草沼泽CO2、CH4和N2O的排放通量进行野外原位观测。结果表明:两种类型湿地的生长季均为温室气体的排放源,三种温室气体排放通量之间的关系是,CO2和CH4、CO2和N2O、CH4和N2O排放通量之间均为正相关,但显著性水平视不同湿地类型以及不同年份而异。表明它们之间的相互关系受湿地类型以及环境因素的影响,本研究结果进一步证明了植物在沼泽湿地温室气体排放中的关键性作用。

2001年6月～9月,利用静态暗箱法,对内蒙古锡林河流域的草甸草原(包括农田和休耕地)、羊草草原、大针茅草原等典型温带草地生态系统的CO2、CH4、N2O等温室气体的通量进行了实地观测。但恰逢内蒙古地区的大旱之年,年降水量仅相当于历史正常年份的约1 6,致使干旱对温带草原生态系统的CO2、CH4、N2O通量变化影响显著。通过数据分析发现:从草原群落整个活跃生长期来看,CO2排放通量由于干旱明显减少,大约相当于1998年同期排放通量的1 5,且表现出递减趋势;温带草原对大气CH4表现为弱汇,但干旱使吸收趋于减弱,特别是草原被开垦为耕地后,干旱对其影响更明显;干旱使得大部分温带草原群落在夏季作为大...

利用静态箱-气相色谱法,研究大兴安岭4种典型落叶松林(藓类-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林、草类-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林)在生长季主要温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放通量特征及与土壤理化性质的关系。结果表明:4种落叶松林均为CO_2的排放源,平均排放通量分别为45.88(藓类-兴安落叶松林)、38.68(杜香-兴安落叶松林)、54.54(草类-兴安落叶松林)和62.98(杜鹃-兴安落叶松林) mg·m~(-2)h~(-1)。其中杜鹃-兴安落叶松林排放通量最高,4种林型土壤CO_2排放通量均与土壤温度呈显著正相关。CH_4平均排放通量依次为0.089(藓类-兴安落叶松林)、-0.037(杜香-兴安落叶松林)、0.004(草类-兴安落叶松林)和-0.03(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m~(-2)h~(-1),藓类-兴安落叶松林和草类-兴安落叶松林为CH_4的源,另2种林型表现为CH_4的汇。其中藓类-兴安落叶松林贡献了该地区95%以上的CH_4排放量。草类-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林与土壤温度存在显著相关性。藓类-兴安落叶松林和杜香-兴安落叶松林与土壤有机碳呈显著负相关。4种林型中仅杜鹃-兴安落叶松林土壤CH_4排放通量与5 cm深土壤含水量存在显著相关性。N_2O平均排放通量依次为0.007 3(藓类-兴安落叶松林)、0.012(杜香-兴安落叶松林)、0.009 3(草类-兴安落叶松林)和-0.0003(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m~(-2)h~(-1),表现为N_2O的源(杜鹃除外)。不同月份N_2O排放通量研究结果显示,该地区4种林型N_2O的排放主要集中在夏末和秋季。影响N_2O排放通量的环境因子因林型而异,其中草类-兴安落叶松林与10 cm土壤温度呈显著正相关,与全氮、碱解氮和有机碳呈显著负相关;杜鹃-兴安落叶松林与土壤温度和土壤含水量均呈显著正相关性;藓类-兴安落叶松林和杜香-兴安落叶松林分别与土壤全氮和有机碳存在显著相关性,与土壤温度、含水量、pH值无显著相关性。

为探究咸淡轮灌模式下春玉米土壤温室气体的排放特性,采用4种水质,即淡水和矿化度分别为2、3.5和5g/L的微咸水;2种轮灌方式,即淡水—微咸水(1∶1)和淡水—微咸水—微咸水(1∶2)循环轮灌进行滴灌试验,分析了不同处理对农田土壤CO_2、N_2O排放和春玉米产量的影响。结果表明:1)1:2轮灌处理CO_2和N_2O日平均排放通量比1∶1轮灌分别低10.26%、8.74%。2)矿化度为3.5和5g/L微咸水处理CO_2气体日均排放通量比2g/L分别低27.82%、31.16%,N_2O气体日平均排放通量比2g/L分别低4.46%、8.23%。3)相比2g/L处理,3.5和5g/L处理产量平均减少5.92%、11.05%;1∶2轮灌比1∶1轮灌产量平均减少2.00%。4)显著性分析表明:水质对CO_2气体日平均排放通量和玉米产量的影响显著(P0.05);轮灌方式对CO_2、N_2O气体排放通量和玉米产量的影响不显著(P>0.05)。

【目的】探明不同类型氮肥对高纬度春玉米土壤N_2O和CO_2昼夜排放的影响,以期为高纬度地区农田氮肥高效利用管理和温室气体减排提供参考依据。【方法】通过田间微区施用缓释肥(SLN)、尿素添加硝化抑制剂+脲酶抑制剂(NIUI)和普通尿素(OU)试验,采用静态箱-气相色谱法,分别在苗前(S1)、苗期(S2)、拔节期(S3)、灌浆期(S4)、蜡熟期(S5)和休闲期(S6)6个时期取样测定,比较分析农田N_2O和CO_2的昼夜排放特性。【结果】施用不同类型氮肥,田间N_2O和CO_2昼夜排放均呈单峰变化趋势,S1—S6时期,土壤N_2O排放高峰出现在12:00—19:00,排放低谷出现在下半夜(0:00—6:00),而S2—S5同一时期白天或夜晚各观测时段之间CO_2排放通量差异不显著。S1和S2时期,N_2O和CO_2白天排放量分别占全天总排放量的56.2%—82.3%和53.6%—66.5%,而S3—S6时期,白天排放比例分别为40.6%—59.6%和43.7%—55.4%。SLN处理减少了S1时期土壤N_2O的全天总排放量,而NIUI处理减少了S1、S2和S5时期土壤N_2O的全天总排放量,其主要减排时段为S1时期的4:00—16:00和S2时期的12:00—22:00,其中S2时期18:00—19:00减排量占所有减排时段总量的57.3%,S5时期昼夜各时段均表现为减排作用,且昼夜减排比例相当;SLN对土壤CO_2的主要减排时段为S1时期的全天和S3时期的15:00—4:00,其中S1时期12:00—23:00减排比例高达76.8%,S3时期夜晚减排比例占所有减排时段总量的68.1%;NIUI处理在玉米生长季5个测定日都表现出对CO_2的减排作用,但昼夜减排比例存在差异,白天平均减排46.9%,最高减排达73.2%。同时发现,N_2O和CO_2排放通量日均值与9:00—10:00观测值存在极显著正相关关系(r_(N_2O)=0.938**,r_(CO_2)=0.977**),9:00—10:00可作为东北春玉米农田N_2O和CO_2昼夜排放研究的代表性取样时段。【结论】不同类型氮肥对土壤N_2O和CO_2昼夜排放通量的影响在不同时期表现各异。与常规施氮相比,缓释氮肥抑制了玉米苗前期土壤N_2O昼夜排放,减排时段主要在9:00—22:00,而在其他测定日均促进了土壤N_2O昼夜排放;尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂抑制了玉米苗前白天、苗期夜晚以及收获期白天和夜晚的土壤N_2O排放,对拔节期至灌浆期土壤N_2O的昼夜排放均表现为促进作用。在苗前测定日全天和拔节期测定日的夜晚,缓释肥对土壤CO_2表现出减排作用;尿素添加硝化抑制剂和脲酶抑制剂降低了6个测定日土壤CO_2的排放。

为进一步厘清生物炭在减缓农业生态系统土壤N_2O排放的作用和机制,本研究基于CNKI、Springer、Wiley和Science Direct数据库,以"生物炭"、"农业生态系统"、"N_2O"为关键词,搜索2008—2021年相关文献,并进行了总结和归纳。结果表明:土壤N_2O可通过多种微生物过程产生,其中硝化作用和反硝化作用是主要过程,硝化细菌反硝化、硝态氮异化还原成铵、化学反硝化等非生物过程也可产生N_2O;生物炭添加对土壤N_2O排放影响的结论不一,多数研究认为生物炭有利于减少土壤N_2O的排放,少数认为生物炭刺激了土壤N_2O的排放或对其无影响;提出了生物炭减缓土壤N_2O排放机制(生物炭本身理化性质的差异、生物炭影响土壤理化性质和氮转化过程);并分析了生物炭降低堆肥土壤N_2O排放的潜力和生物炭促进酸性土壤的植物生产力。最后,基于上述研究提出三点展望:有必要建立生物炭特性数据库;系统性的加强生物炭在N_2O减排潜力的估算;进行长期野外田间试验的必要性。

采用静态箱-气相色谱法,研究小兴安岭兴安落叶松-油桦-修氏苔草沼泽林、兴安落叶松-油桦-笃斯越橘-藓类沼泽林和兴安落叶松-狭叶杜香-中位泥炭藓沼泽林生长季节土壤温室气体(CO2,N2O和CH4)排放通量的季节变化规律、季节排放量及其主控因素。结果表明:1)3种落叶松沼泽林土壤CO2排放通量均呈现夏季高(651.4～823.6mg·m-2h-1)春秋季低(233.3～310.0mg·m-2h-1)的单峰型季节变化,N2O排放通量(0.010～0.049,0.012～0.020和0.010～0.080mg·m-2h-1)分别呈现夏季>春季>秋季,春季>夏季>秋季和秋季>春季>夏季的变化规律,CH4...

为探讨放牧强度对高寒草甸草毡层及其土壤水分特征的影响，本研究分析了不同放牧强度[轻度(4.5羊单位·hm~(-2))、中度(7.5羊单位·hm~(-2))、重度(15羊单位·hm~(-2))和极重度(30羊单位·hm~(-2))]对祁连山南麓高寒草甸草毡厚度、根土比、硬度、抗剪强度、容重、孔隙度、饱和导水率和持水能力的影响。结果表明：1)随着放牧强度的增加，植物群落结构从轻度至重度放牧较稳定，至极重度放牧，禾本类植物重要值占比显著下降(P <0.05)，莎草类和杂草类植物重要值显著增加。2)草毡层厚度和根土比均随放牧强度增加呈上升趋势，在极重度放牧达到最大。土壤硬度无显著变化(P> 0.05)。土壤抗剪强度呈先增加后稳定的趋势，中度放牧样地最大；土壤容重随放牧强度增加呈先减少后增加趋势，重度放牧样地最低，极重度放牧样地显著增加。总孔隙度、毛管孔隙度随放牧强度增加呈先上升后降低趋势，在重度放牧样地达到最大，至极重度放牧，较重度放牧样地显著降低。3)最大持水量、毛管持水量、田间持水量及饱和导水率随放牧强度增加呈先升高后降低趋势，在重度放牧时达到最大，至极重度放牧均下降。4)草毡层厚度与莎草类重要值占比、根土比、土壤抗剪强度、硬度、最大持水量、毛管持水量和田间持水量均显著正相关；容重与草毡层厚度、根土比及各项水分特征指标均显著负相关。冗余分析结果表明，土壤容重和抗剪强度是影响草毡层水分特征的最显著因子。综上，保持一定草毡层厚度且连续的草毡层不但可以在一定程度上保证持水功能平衡，还可以缓冲外界因素对植物群落与土壤结构的损伤，是高寒草甸合理利用和保护的关键所在。

根系周转率可以衡量植物根系的更新能力，对土壤含水率变化的响应敏感。在藏东南东达山高寒草甸选择5个土壤水分梯度设置样地，第Ⅰ、Ⅱ土壤水分梯度为湿润生境(土壤含水率> 25%)，第Ⅲ～Ⅴ土壤水分梯度为干旱生境(土壤含水率<25%)。分别于2017年与2021年取样，分析矮生嵩草(Kobresia humilis)种群根系周转率在生境干旱化过程中的动态。结果表明：1)随土壤含水率的降低，种群盖度显著下降(P <0.05)，地下芽库密度在各土壤水分梯度间差异显著(P <0.05)，但与土壤含水率之间的相关性不显著(P> 0.05)；湿润生境中，两个年度根系生物量的季节动态变化一致，而干旱生境的季节动态变化无规律。2)两个年度根系净增长量、周转率均与土壤含水率极显著正相关(P <0.01)，干旱生境中根系周转率年际差异显著(P <0.05)。3)根系主要由细根(直径≤1 mm)组成，在各土壤水分梯度的占比均大于80%，所占比例与土壤含水率显著正相关(P <0.05)，细根周转率显著大于粗根(直径> 1 mm)(P <0.05)。4)根系周转率与种群盖度显著正相关，根系周转率年际差异与盖度年际差异、地下芽库密度显著负相关(P <0.05)。生境干旱化过程中，矮生嵩草根系更新能力减弱，且根系生物量季节动态、周转率在年际间的差异增大，这种波动不利于种群的生长与更新，干旱胁迫使植物种群稳定性存在下降的风险。

采用室内培养实验,在旱地红壤中添加生物质炭和过氧化钙,探究生物质炭和过氧化钙对旱地红壤CH_4、CO_2和N_2O排放及微生物活性的影响。本试验共设置4个处理,即CK(对照)、Ca(过氧化钙,1.72 g·kg~(-1))、C(生物质炭,21.46 g·kg~(-1))、C+Ca(生物质炭,21.46 g·kg~(-1);过氧化钙,1.72 g·kg~(-1))。结果表明:生物质炭和过氧化钙单施能够减少CO_2和N_2O通量,配施(C+Ca)对CH_4、CO_2和N_2O气体减排的效果更显著;从温室气体增温潜势(GWP)变化可以看出改良剂对温室效应具有明显的减轻作用。生物质炭和过氧化钙在一定程度上增加土壤pH、土壤微生物量碳和可溶性有机碳含量。土壤中添加生物质炭和过氧化钙均可以提高蔗糖酶、淀粉酶以及脲酶活性,其中配施(C+Ca)效果最好。因此,生物质炭和过氧化钙配施能够有效降低旱地红壤温室气体的排放量,对旱地红壤的减排可以起到一定作用。

采用静态箱气相色谱法,对高寒矮嵩草草甸植被土壤系统CO2释放特征研究结果表明:3个处理(FC、FJ、FL)CO2释放速率具有明显的日变化规律,日最大释放速率出现在13:00左右,最小释放速率在4:00前后,且白天的释放速率均大于夜间;CO2释放速率也具有明显的季节变化特征,植物生长期释放速率明显高于枯黄期,且均表现为正排放;在整个观测期间(6月30日～1月28日)CO2平均释放速率依次为FC>FJ>FL,矮嵩草草甸植物土壤系统CO2释放速率为438 34±264 12mg (m2·h)(FC),土壤呼吸速率为313 20±189 74mg (m2·h)(FJ),土壤微生物呼吸速率为230 34...