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[期刊] 地理科学进展
[作者]
罗光强 耿元波 袁国富
草地生态系统在全球碳循环研究中占有重要地位,目前,碳同位素技术已经被广泛地应用于草地生态系统碳循环研究中。本文阐述了碳同位素在草地土壤有机碳的来源、光合作用产物碳在草地生态系统中的分配、草地土壤有机质的周转及草地土壤呼吸研究方面的应用,重点论述了碳同位素在土壤呼吸方面的应用。应用碳同位素对土壤呼吸进行区分的方法主要包括13C自然丰度法、脉冲标记法、同位素稀释法、模拟根际沉积物法、14CO2动态模型法、根系分泌物洗涤法等。碳同位素技术对草地土壤和根干扰很小,方法相对成熟,为深入研究草地生态系统碳循环提供了巨大潜力。在我国,应用碳同位素方法研究草地生态系统碳循环在土壤有机碳的来源、分配及周转和土壤呼吸区分等方面有进一步研究的必要,也有进一步研究的发展空间。
关键词：
碳同位素 草地生态系统 碳循环 土壤呼吸
[期刊] 林业科学
[作者]
白雪娟 翟国庆 刘敬泽
绿色植物通过光合作用吸收大气中的CO2是陆地生态系统主要碳（C）源，量化光合C在植物-土壤系统间的分配，对于明晰C的周转与存留、预测气候变化背景下植被及土壤C库潜力具有重要意义。13C稳定同位素技术凭借其准确性及易操作性，在C循环研究中被广泛应用，为探究植物-土壤系统C分配、土壤微生物群落结构、C利用效率和土壤C矿化为CO2通量变化等特性提供了重要技术支撑。本文首先将13C稳定同位素的发展和标记方法进行了详细介绍，主要介绍了13C脉冲（单次与多次）标记、13C连续标记、借助C4土壤种植C3植物确定13C丰度及不改变植被条件鉴定自然13C丰度的研究方法；其次，总结了该技术在植物-微生物-土壤系统C循环中的应用：主要包括13C同位素标记在植物-土壤系统C分配、13C自然丰度技术在树木生长轮和植物群落水平C循环、土壤有机C形成与分解过程中的应用；在土壤微生物方面，概述了13C稳定同位素在磷脂脂肪酸、氨基糖、芯片-稳定同位素探针、纳米二次离子质谱同位素成像、荧光原位杂交-纳米二次离子质谱技术等微生物标志物上的应用。然后，总结了13C稳定同位素方法的缺点，即：13C样品检测价格昂贵、由于13C分馏作用影响13C丰度检测不准确和13C标记与微生物标志物技术结合对13C标记丰度要求较高等。最后，对未来13C同位素示踪技术的研究提出展望：在理论上，需探究13C标记底物在植物-土壤-微生物系统C分配、转化及固持作用机理与影响机制，构建统计与验证模型；在应用上，应注重交叉学科的运用，将地理信息系统、遥感等地学技术与13C稳定同位素相结合，在更广泛、更全面的角度推进陆地生态系统C循环的研究。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
徐庆 王婷 高德强
碳氢氧稳定同位素是存在于天然水体和植物组织中的良好的示踪剂,具有较高的灵敏度与准确性,可系统和定量地阐明草地生态系统水循环过程及各水体的转化关系、植物水分利用策略以及植被对全球变化的响应机制等。本文概述了稳定同位素的基本概念和原理,总结和分析了草地生态系统水循环的研究方法和现状,重点探讨和综述了氢氧稳定同位素技术在草地生态系统水循环过程(包括大气降水、地表水、土壤水、地下水、植物水、蒸发水等)以及碳稳定同位素技术在植物水分利用效率中应用的国内外研究进展,分析了其存在的问题,展望了这一领域未来的研究方向和应用前景,为我国草地资源保护、合理利用及退化草地生态系统恢复等提供理论依据。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
齐玉春,董云社,耿元波,杨小红,耿会立
文中首先分析了草地生态系统在碳循环研究中的地位和重要性,进而对我国草地生态系统碳循环的研究现状作了较为详尽的阐述,包括植物、凋落物、土壤三大碳库以及主要含碳温室气体通量等,对其主要研究结论进行了深入的剖析。同时提出了今后我国草地生态系统碳循环的重点研究方向和研究领域。
关键词：
草地 碳循环 碳库 温室气体
[期刊] 地理科学进展
[作者]
耿元波,董云社,齐玉春
本文就目前草地生态系统碳循环研究的主要问题进行了综述,重点阐述了四个方面的内容:1、草地生态系统碳贮量,包括植被及土壤碳贮量,草地NPP及生物量的分布特征和测定;2、草地土壤呼吸,认为其是草地碳循环中最主要的环节,是目前研究的重点;3、气候及人类活动(开垦和放牧等)对草地生态系统碳循环的影响;4、二氧化碳增加对草地碳循环的可能影响,并对研究工作中的难点做了简要评述。
关键词：
草地生态系统 碳循环 土壤呼吸
[期刊] 地理科学进展
[作者]
王琳,欧阳华,周才平,宋明华,田玉强
文中介绍了放射性碳同位素方法在土壤碳循环中的应用,分析了在土壤有机质、土壤CO2气体研究中的主要方法和模型,并指出土壤有机质的放射性测定可以研究较长时间尺度的碳循环(十几年、几十年至更长时间尺度),而土壤CO2气体的放射性测定可以研究短期(季节变化和年变化)内碳的动态。放射性碳同位素用于土壤中细根周转时间的计算、土地利用变化等方面的研究成果及方法也在文中分别作了介绍和分析。最后提出了国内研究应加强的领域和未来利用放射性碳同位素方法研究土壤碳循环的重点研究方向和发展趋势。
关键词：
放射性碳同位素 土壤碳循环
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
吴健 黄沈发 肖绍赜 吴建强 唐浩 沙晨燕 王敏
通过测定4种长三角地区常见的滨岸草本植物(百慕大、白花三叶草、高羊茅与白茅)所在样地中不同形态的土壤碳库含量及土壤有机碳稳定同位素丰度来探索该区域土壤碳库及碳稳定同位素分布特征,并利用稳定同位素混合模型,研究滨岸草地生态系统对土壤碳库的贡献。结果表明:(1)土壤中总碳、有机碳、溶解性有机碳含量随着深度的增加而逐渐降低。总碳、有机碳、溶解性有机碳在4种植物样带的表层土壤中,平均含量分别为22.11、11.44、53.95 mg·kg~(-1);而深层土壤中则仅为15.57、7.07、19.47 mg·kg~(-1),远低于表层土壤中的含量。且土壤总碳、有机碳及溶解性有机碳两两之间存在极显著的正线性相关;(2)土壤有机碳稳定同位素在垂直方向上表现出C_3植物δ~(13)C值随深度增大而增大、C_4植物δ~(13)C值随深度增大而减小两种特征。两类植物的平均土壤有机稳定碳同位素δ~(13)C值分别由表层土壤中的-25.24‰、-22.33‰变化为深层土壤中的-24.35‰、-23.27‰;(3)借助稳定同位素混合模型计算后发现:不同植物对土壤有机碳的贡献率及有机碳累积速率完全不同。其中百慕大贡献率为12.19%、累积速率为62.79 g·m~(-2)·a~(-1);白花三叶草贡献率14.34%、累积速率为75.34 g·m~(-2)·a~(-1);高羊茅贡献率为35.95%、累积速率为181.84 g·m~(-2)·a~(-1);白茅贡献率为18.51%、累积速率为97.70 g·m-2·a-1。
[期刊] 浙江农林大学学报
[作者]
王帆 江洪 牛晓栋
水汽稳定同位素组成（δｖ）可以为水循环研究提供大量有价值的信息。近年来，稳定同位素红外光谱技术（ｉｓｏｔｏｐｅ ｒａｔｉｏ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ｉｒｉｓ）的发展为获得高时间分辨率的水汽稳定同位素原位测量数据提供了可能。在水汽稳定同位素组成研究取得了巨大进展的同时，适时对δｖ及其在生态系统水循环应用的研究进展进行综述，可以为后续研究提供借鉴和参考。从５个方面对水汽稳定同位素组成的研究进行了详述，分别是：１水汽稳定同位素分析仪的在线校正；２δｖ的变化规律；３氘过量的变化特征；４蒸散发组分的区分；５叶片水１８ｏ富集的估算。目前水汽稳定同位素的观测站点十分稀少，尽快建立全球的水．．．
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
于占源 曾德慧 姜凤岐 范志平 陈伏生 赵琼
为探寻半干旱区草地生产力进一步恢复的主要限制因素,该文采用3因素2水平析因设计对草地进行水(0,80mm)、氮(0,20g(m2·a))、磷(P2O5)(0,10g(m2·a))添加实验,研究了2004年地上净初级生产力(ANPP)与土壤呼吸的响应.8种处理分别为添加水(W)、加氮肥(N)、加磷肥(P)、加水+氮肥(WN)、加水+磷肥(WP)、加氮肥+磷肥(NP)、加水+氮肥+磷肥(WNP)和对照(CK),每种处理6次重复,随机分配在48个4m×4m的样方中.研究结果表明:施氮肥不仅增加了ANPP,而且推迟了植物生长高峰期;草地生产力明显受到氮素的制约,水分和磷素并不是该生态系统的主要限制性因...
[期刊] 中国农业科学
[作者]
耿元波 史晶晶
草地生态系统在区域气候变化及全球碳循环中扮演着重要的角色,草地土壤呼吸的区分是定量评价草地植被和土壤碳平衡的基础,有助于理解和预测草地生态系统对气候变化的响应。文章中论述了稳定碳同位素13C和放射性碳同位素14C在草地土壤呼吸区分中的应用。用于区分土壤微生物呼吸和根呼吸的方法主要有:13C自然丰度法、FACE实验法、13C脉冲标记法;用于区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的方法主要有:同位素稀释法、模拟根际沉积物法、14CO2动态模型法、根系分泌物洗涤法。碳同位素法几乎不对草地土壤和植物根系产生干扰,可提高对土壤呼吸各组分的测算精度,在区分草地土壤微生物呼吸、纯根呼吸和根际微生物呼吸等组分方面有较大...
[期刊] 生态经济
[作者]
侯宁 何继新 朱学群
陆地生态系统碳循环因其复杂性和不确定性,在全球碳循环过程中占有重要地位。陆地生态系统碳循环研究关系到全球气候变化及人类可能的应对措施,是全球碳循环研究的核心。本文回顾了陆地生态系统碳循环的研究动态,对陆地生态系统碳循环机理和研究方法做了概述,对未来的研究重点和热点进行了展望。我们认为复杂科学在陆地生态系统碳循环研究中的应用具有很广的前景。陆地生态系统是一个复杂适应性系统,内部作用是生态系统复杂化,有序化及自组织的主要推动力。运用复杂科学的原理和方法,探讨生态系统复杂性的机理及发展规律,为认识生态与进化问题提供了一条新的途径。
[期刊] 林业科学研究
[作者]
郑秋红 王兵
生态系统碳水循环过程中的同位素分馏效应,为区分生态系统净碳交换过程中光合和呼吸通量,蒸散通量中植物蒸腾和土壤蒸发提供了理论依据。本文综述了稳定性同位素技术在这一领域的应用进展。研究结果显示,此方法切实可行,为进一步解释森林生态系统过程提供了广阔的前景。但由于森林生态系统结构复杂,不确定性因素多,国内外研究还处于尝试阶段。该方法在森林生态系统应用中还存在诸如Keeling图技术和涡度相关技术的假设条件难以满足等问题,期待今后在技术和理论上的突破。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
王军邦 黄玫 林小惠
陆地生态系统碳收支仍然是当前全球气候变化研究的重要内容,青藏高原作为全球气候变化的敏感区,使青藏高原草地生态系统在区域碳收支平衡中占有主导地位,但研究方法等不同使得碳收支估算结果存在很大的不确定性。气候变暖在一定程度上提高了高寒草地生态系统的植被初级生产力和生物量,由此补偿了气候变暖导致的土壤有机碳分解释量,使青藏高原草地植被仍然发挥着碳汇的功能。而人类放牧活动对草地生态系统的影响较为复杂。因此,如何区分气候变化和人类活动对生态系统的影响机制,定量评价未来气候变化和人类活动影响下,青藏高原生态系统碳源/汇格局的可能变化,是一个非常重要的研究方向,也是一个极大的挑战。
[期刊] 资源科学
[作者]
徐增让 高利伟 王灵恩 成升魁 张宪洲 武俊喜
畜粪是广大牧区可稳定获得的主要生活能源。长期、大量地把畜粪移出草地生态系统阻断了物质循环,致使土壤肥力变差、草地初级生产力下降、增加了草地生态系统物质循环紊乱的风险。与畜粪自然分解相比,畜粪燃能利用加速了碳排放,对放牧草地生态系统的碳循环产生了明显影响。本研究依托中科院地理资源所当雄草原生态站,综合运用3S技术、牧户调查、样方调查、实验分析和模型模拟等方法,基于藏北牧区的草地、牲畜、畜粪利用的地带性规律,重点从草地初级生产力、土壤呼吸、畜粪土壤碳回归、畜粪燃烧碳排放等4个关键环节,研究畜粪能源利用对草地生态系统碳循环的影响机制及其碳平衡过程,为畜粪资源优化利用、生态环境保护和增汇减排提供决策支...
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
韩士杰 袁志友 方运霆 王智平
全球变化自２０世纪８０年代以来作为一个科学问题开始出现，现今已超越科学领域，成为影响当今世界发展的重大政治、经济和外交问题。在科技部的＂十三五＂期间＂全球变化及应对＂重点研发计划专项支持下，来自中国科学院沈阳应用生态研究所、西北农林科技大学、中国科学院植物研究所等６个单位３１位科学家于２０１６年７月开始承担＂中国北方森林和草地生态系统碳氮耦合循环与碳源汇效应研究＂项目。该项目旨在：１）凸显中国北方植物群落演替在温室气体吸收和排放平衡，特别是在我国未来碳汇中的作用；２）绘制森林和草地碳源汇转变的敏感区、脆弱区；３）建立和发展稳定同位素技术研究碳氮循环的多时间序列历史变化及其对全球氮沉降、大气ＣＯ．．．
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