为揭示不同时间尺度下岩溶区地下河出口CO_2通量的变化特征及其影响因素,本研究采用静态浮游箱-气相色谱法对毛村地下河出口水-气界面CO_2交换通量开展季节性和连续48小时昼夜监测。结果显示:水-气界面CO_2交换通量具有明显的季节性和昼夜变化特征,并且均表现为由水体向大气释放CO_2,呈现出大气CO_2源的特征。在季节性尺度上,CO_2交换通量的变化范围为90.27～406.32 mg·(m~2·h)~(-1),平均值为253.50 mg·(m~2·h)~(-1)。CO_2交换通量的季节性特征表现为雨季大于旱季。在昼夜尺度上,CO_2交换通量的变化范围为46.8～244.45 mg·(m~2·h)~(-1),平均值为137.81 mg·(m~2·h)~(-1)。CO_2交换通量的昼夜性特征表现夜晚大于白天,最高值出现在凌晨0∶00和1∶00,最低值出现在下午14∶00和15∶00。由于毛村地下河出口水-气界面CO_2交换通量受到诸多因素的影响。通过相关分析表明,毛村地下河出口水-气界面CO_2交换通量在季节性尺度下的主控因素为岩溶水体中碳酸的平衡系统,但是在昼夜尺度下的主控因素为局地区域环境参数。

采用箱法对栗钙土、灰钙土、粗骨土和山地灰褐土4种有代表性的干旱土壤表面CO2通量进行观测和研究。结果表明:森林土壤(粗骨土和山地灰褐土)的通量显著大于草原土壤(栗钙土和灰钙土)。干旱区土壤表面CO2通量的平均值为230.05μmol/(m2·h),变化范围为-147.27～2319.55μmol/(m2·h)。不同土壤类型之间存在差异,粗骨土(351.82μmol/(m2·h))>山地灰褐土(347.33μmol/(m2·h))>栗钙土(193.36μmol/(m2·h))>灰钙土(162.37μmol/(m2·h))。土壤表面CO2通量存在季节变化,趋势呈"S"形。9月份最高(516.79μ...

湖泊作为陆地水生生态系统的重要组成部分，对全球碳收支有着重要作用。理解湖泊水—气界面CO_2交换通量(F(CO_2))及影响因素是探讨湖泊碳收支的重要基础和前提。为探究青藏高原湖泊水—气界面碳收支及其影响因素，课题组于2021年7月23日、8月8日、8月28日、9月25日、9月26日8:00～17:00采用静态箱法对更尕海湖泊水深10、20、30、80和150 cm水—气界面F(CO_2)开展连续、定点监测，初步探讨了该湖泊水—气界面CO_2交换特征及其影响因素。结果表明，更尕海水—气界面F(CO_2)变化介于-19.44～22.29 mg·m~(-2)·h~(-1)之间，平均值为-2.89mg·m~(-2)·h~(-1)，因此，更尕海为大气CO_2的汇。特别是在12:00～14:00之间，湖泊“汇”的功能表现得更为明显，这可能主要与强烈的水生植物光合作用带来的水体p H值较高有关。此外，湖泊内水—气界面F(CO_2)具有明显的空间差异。水深30 cm处水—气界面F(CO_2)平均值为正值，呈现出CO_2释放状态；其余4个监测点水—气界面F(CO_2)平均值均为负值，呈现出CO_2吸收状态。这主要与水深30 cm监测点周围生长有大量黄苔，可能抑制了其他浮游植物、水生植物的繁殖有关。青藏高原湖泊水—气界面F(CO_2)存在明显的时间和空间差异，未来评估其碳源汇潜力时应综合考虑湖泊内部和不同时间湖泊碳收支通量，以提高评估的准确性。

为研究下三横山岛养殖海域海-气界面CO_2交换通量及影响因素，从2020年7月开始，在该海域开展为期一年(4次)的监测和分析，主要剖析其温度、盐度、pH、总碱度(TA)及水体中溶解无机碳(DIC)、溶解有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)分布差异，估算下三横山岛养殖海域表层海水CO_2分压(pCO_2)及海-气界面CO_2通量(FCO_2)值，并分析pCO_2的影响因素，探讨下三横山岛该养殖海域海-气界面CO_2交换通量。结果表明，下三横山岛海域表层海水4个季节的温度、盐度、pH、TA、DIC、DOC、POC的分布在季节上差异极显著(P<0.01)。下三横山岛海域pCO_2全年的变化范围为29.93～836.80μatm, FCO_2值的变化范围为-45.67～216.50 mmol·(m~2·d)~(-1)。pCO_2与FCO_2值四季变化显著(P<0.05),全年碳分布格局有较大差异，其中，仅春季为碳汇，碳汇强度为(-32.79±3.73)mmol·(m~2·d)~(-1),夏、秋、冬季皆为碳源，碳源强度分别为(14.74±33.35)mmol·(m~2·d)~(-1)、(18.39±6.63)mmol·(m~2·d)~(-1)、(50.34±9.27)mmol·(m~2·d)~(-1),其中，春、夏、秋季FCO_2最低值均出现在鱼类养殖区，最高值出现在贻贝养殖区。养殖区内的生物活动是影响下三横山岛海域表层海水pCO_2的重要因素。研究结果为下三横山岛多营养层级综合养殖的碳汇研究提供了前期数据及理论参考。

二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)被认为是最重要的温室气体,在气候变化中扮演着重要角色,实地测定稻田生态系统CO2通量是农业源温室气体监测与控制技术研究的基本内容。采用涡度相关法对江汉平原稻田生态系统进行了通量观测,并对水稻不同生长阶段冠层CO2通量、潜热、显热通量变化特征及其影响因素进行了分析。结果表明:水稻各生育期冠层CO2、潜热、显热通量日变化均表现出明显的单峰特征,但幅度不同,这与太阳总辐射的日变化及下垫面作物叶面积指数大小关系密切。稻田系统作物呼吸与土壤呼吸排放CO2,排放通量一方面与温度的变化有关,另一方面也受灌溉、作物生长状况的影响;稻田光合作用吸收同化大气C...

采用开放式样杆方法,对干旱土纲的4种土壤类型(栗钙土、灰钙土、粗骨土、山地灰褐土)进行土壤剖面CO2通量的观测研究,结果表明:1)在0～60cm深度范围内土壤剖面CO2通量随土壤深度的增加而增加,60cm为转折点,之后,随土壤深度的增加而减小。2)土壤剖面CO2通量平均值为660μmol/(m2·h),在-9076～16988μmol/(m2·h)范围内变化,如果土地利用/土地覆盖发生改变(0～70cm深度),将可能有254.6t/(km2·a)CO2从土壤向大气释放。3)土壤种类不同,CO2通量明显不同,森林土壤释放量大于草原土壤。4)在通量-深度曲线中,各土壤类型均出现1～2个拐点,变化原...

【目的】探讨受保护状态下的杭州西溪湿地基塘系统不同类型竹林土壤CO_2通量特征,为基塘湿地生态系统温室气体估算和碳氮循环研究提供科学依据。【方法】采用静态密闭箱-气相色谱法测定西溪国家湿地公园保护区内毛竹林和早竹林的土壤CO_2通量,蒸馏水浸提法与TOC-Vcp H测定土壤水溶性碳氮(WSOC和WSON)含量,氯仿熏蒸-K2SO4提取法测定土壤微生物生物量碳氮(MBC和MBN)含量。【结果】2种竹林土壤CO_2通量差异明显,毛竹林土壤CO_2通量较高,全年各月土壤CO_2通量为(127.4±24.1)~(537.2±41.1)mg·m~(-2)h~(-1),早竹林土壤CO_2通量为(2.1±0.6)~(120.0±22.9)mg·m~(-2)h~(-1);毛竹林与早竹林全年土壤CO_2累积排放量分别为3 366.3和558.4 g·m~(-2)a~(-1),毛竹林土壤CO_2年累积排放量是早竹林的6倍;2种竹林土壤CO_2通量与10 cm深处土壤层温度、土壤含水量呈线性相关;毛竹林与早竹林的土壤水溶性碳含量均在8月达到最大值,分别为(348.1±25.5)和(146.1±9.9)mg·kg~(-1),均在10和12月出现最低值,分别为(202.5±28.5)和(54.9±13.8)mg·kg~(-1),土壤水溶性氮含量在2种竹林中都没有表现出特殊规律,年度波动较大;毛竹林与早竹林土壤微生物生物量碳含量峰值出现在6月,分别为(279.0±17.6)和(313.9±38.6)mg·kg~(-1),2—4月出现最低值,分别为(219.7±13.8)和(198.7±12.8)mg·kg~(-1),毛竹林各月土壤微生物生物量氮含量为(21.4±3.8)~(43.7±4.2)mg·kg~(-1),早竹林各月土壤MBN含量的波动范围比毛竹林大,为(13.9±1.4)~(57.0±10.8)mg·kg~(-1);2种竹林土壤CO_2通量与土壤水溶性碳含量显著正相关(P<0.05),与其他参数间相关性均不显著。【结论】西溪湿地基塘系统不同类型竹林土壤CO_2通量具有强烈的时间异质性,其动态受季节性水热条件和呼吸底物土壤水溶性碳变化的共同调控。基塘系统封育有利于转变原先粗犷的开垦利用方式,可减少土壤水溶性碳含量和土壤CO_2排放。

【目的】探究环境因子对毛竹林CO_2通量的影响,为亚热带典型森林碳循环模拟提供技术和理论支撑。【方法】基于浙江省安吉县山川乡2011—2014年毛竹林通量塔观测数据,采用随机森林模型对毛竹林CO_2通量进行模拟,以均方根误差(RMSE)、决定系数(R~2)和林氏调和系数(LCCC)3个指标评价模型精度,并通过计算环境因子重要性得分来分析环境因子对毛竹林CO_2通量的影响。【结果】随机森林模型能以较高精度模拟毛竹林CO_2通量,但由于2013年7和8月发生极端高温干旱,模型难以刻画这种短时、剧烈的干扰,最终导致测试阶段模型精度(R~2=0.845 5,RMSE=0.437 7 mg·m~(-2)s~(-1),LCCC=0.914 1)低于训练阶段模型精度(R~2=0.961 5,RMSE=0.005 4 mg·m~(-2)s~(-1),LCCC=0.980 1);十折交叉验证表明,随机森林模型拟合效果稳定,且模型内部参数设置合理,模型误差主要来自于输入数据;在月尺度上,环境因子对毛竹林CO_2通量影响的重要性得分表现为光合有效辐射PAR(63.332)>土壤5 cm深处温度T_S(29.932)>空气相对湿度R_H(25.839)>大气温度T_A(25.581)>空气CO_2浓度C_(CO_2)(25.095)>饱和水汽压差VPD(24.123)>风速W_S(23.504)>生态系统有效能量A_E(19.323)>土壤热通量Q_S(18.502),PAR对毛竹林CO_2通量变化影响最大,PAR、T_S和VPD对毛竹林CO_2通量的影响较显著(P

【目的】探明光合产物供应状况对树干表面CO_2通量及其温度敏感性的影响机制。【方法】以10年生毛白杨人工林为研究对象,采用随机区组试验设计,通过环剥改变林木的光合产物供应状况,连续监测环剥点上部(AG)和下部(BG)的树干表面CO_2通量(E_s)和树干温度(T_(stem))并拟合其温度敏感性(Q_(10)),同时测定AG和BG非结构性碳水化合物含量的动态变化,比较生长季和非生长季的E_s及其Q_(10)对底物变化的不同响应。【结果】1)相比于对照树木(NG),环剥处理30天后,环剥导致生长季AG的E_s升高57%和BG的E_s降低43%,但在非生长季NG、AG和BG的E_s差异不明显。2)环剥降低生长季AG和BG的可溶性糖浓度29%和15%,而非生长季环剥导致AG和BG的可溶性糖浓度分别降低15%和增加10%。3)不同季节E_s和T_(stem)均存在较好的指数函数关系,但环剥会降低AG和BG的T_(stem)对E_s变化解释率。4)环剥提高生长季和非生长季AG的温度敏感性(Q_(10))和树干基础呼吸速率(R_(15)),但却同时降低BG的Q_(10)和R_(15)。【结论】环剥阻断了光合产物的输入,从而改变树体环剥点上、下部的可溶性糖含量,最终导致环剥点上部的树干表面CO_2通量及其温度敏感性上升,而环剥点下部的树干表面CO_2通量及其温度敏感性下降。毛白杨树干表面CO_2通量及其温度敏感性对环剥的响应在不同季节(生长季和非生长季)存在明显差异。

采用开路式涡度相关系统对长白山红松针阔叶混交林非生长季的CO2通量特征进行连续监测。结果显示:非生长季CO2通量变动范围为-0·3~0·5mg·m-2s-1;秋末与初春均为显著的释放过程,虽然气温低于生物学最低温度,但在晴朗的午间,森林仍有数小时表现为碳汇的特征;在冬季覆雪状态下,森林存在微弱的相对恒定的CO2释放,在融雪阶段有一释放高峰;土壤温度高于0℃时,净生态系统碳交换量与5cm深土壤温度呈指数相关变化。观测期间(190d),长白山红松针阔叶混交林净碳交换量为127g C·m-2,整体表现为一定强度的碳释放。

利用开路式涡动相关系统与自动气象梯度观测系统2008年12个月的观测数据,研究会同13年生杉木人工林CO2通量特征。结果表明:13年生杉木人工林生态系统CO2通量日变化存在明显的季节差异,晴天平均碳汇持续时间表现为夏>春>秋>冬,平均日较差表现为夏>秋>春>冬,最大碳汇出现时间由早到晚依次为夏、秋、春和冬;1年中,月累积碳通量除1和2月为碳源外,其他各月均表现为碳汇,碳汇最大值出现在6月(-53.0gC·m-2);13年生杉木林的年碳汇总量为-255.3gC·m-2。白天CO2通量与光合有效辐射的关系可用Michaelis-Menten模型模拟(P<0.05),但模型参数随温度而异;夜间CO2...

根据２０１２年１１月和２０１３年２、５、８月对福建三沙湾盐田港养殖海域进行４个季节调查获得的ｐＨ、总碱度（ＴＡ）、表层水温、盐度、溶氧和溶解无机碳（ＤＩＣ）以及叶绿素Ａ等基础数据，估算该区域表层海水溶解无机碳体系各分量的浓度、ｐＣＯ＿２和海－气界面ＣＯ＿２交换通量，并对影响因素进行分析。结果表明，盐田港表层海水４个季节的ＤＩＣ、ＨＣＯ＿３～－、ＣＯ＿３～（２－）和ＣＯ＿２浓度分别为９５５～１ ９５７．０８、９０５．０８～１ ８４８．１３、１０．１４～１２４．７８和１１．４８～３９．７８μｍＯｌ／ｌ，不同季节之间差异极显著（ｐ＜０．０１）。盐田港表层海水中的ｐＣＯ＿２在一年中的变化范围为３９１．．．．

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...

明晰黄河水源涵养区水碳变量变化规律对于理解黄河流域水碳循环演变过程与机理、保障水资源和生态安全以及支撑水碳资源管理等具有重要意义。论文采用时空统计分析、地理探测器和偏相关分析等方法，在全区、分区和栅格尺度上对黄河水源涵养区的6个典型水碳变量(总初级生产力、净初级生产力、碳利用效率、蒸散发、径流和水分利用效率)2001—2018年的时空变化特征及其成因进行探析。结果表明：(1)黄河水源涵养区全区及3个分区的水碳变量主要呈现波动上升的变化趋势，空间分布具有明显的区域分异性。碳变量(总初级生产力、净初级生产力、碳利用效率)和水碳耦合变量(水分利用效率)多年均值大小次序为Ⅲ区(伊洛河区)>Ⅱ区(渭河南部山区)>Ⅰ区(黄河上游水源区)，均呈现由东南向西北递减的空间变化格局，而水变量(蒸散发、径流)则大致呈现南部和西北部高、中部低的空间分布格局。(2)表征水热条件的气候因子和下垫面因子共同驱动黄河水源涵养区水碳变量的变化。全区探测的水碳变量影响因子的驱动力大小次序未发生根本改变，全区尺度主要受到叶面积指数、气温和降水因素的驱动；分区及栅格尺度的碳变量和水碳耦合变量的变化受叶面积指数驱动主导的范围最大，水变量的变化受净辐射和降水驱动主导的范围最大。