盐生荒漠与绿洲农田土壤CO_2通量的对比研究

为定量确定干旱区土地利用变化对土壤CO2通量的影响,采用LI-8100观测了原始盐生荒漠和垦荒农田的土壤CO2通量.结果表明:在整个生长期内,农田土壤CO2通量平均速率为3.19μmol.m-2.s-1,盐生荒漠为0.08μmol.m-2.s-1.农田土壤CO2通量的日过程呈单峰型,盐生荒漠则呈双峰型;农田土壤CO2通量远高于盐生荒漠,盐生荒漠夜间的土壤CO2通量均为负值.绿洲农田最高月均值出现在7月(4.67μmol.m-2.s-1);荒漠最高出现在6月(0.17μmol.m-2.s-1),9月后荒漠土壤CO2通量的月均值降为负值.进一步研究表明:盐生荒漠垦荒前后土壤CO2通量与土壤温度的相关性都随土壤深度增加而减小,而与近地面10cm气温关系最密切;湿润事件对土壤CO2通量具有促进作用.盐生荒漠开垦为农田后不仅改变了土壤CO2通量的量级,且在一定程度上改变了通量的方向.

准噶尔盆地东南缘盐生荒漠生态系统的凝结水输入

凝结水输入是干旱地区生态系统重要水分来源之一。文中分析了采用涡动相关法测定的2005年准噶尔盆地东南缘盐生荒漠灌木群落凝结水输入数据,并对其在一年中的输入量、时间分布规律和在全年降水中的比重进行了探讨。2005年凝结水全年输入总量为24.9 mm,占全年总降水量的17.5%;全年325天有凝结发生,平均日输入量为0.077 mm。总体看来,该地区凝结水输入有稳定性高、发生频率高和在干旱季节里比重大的特点。对一次降水过后凝结水的成因分析表明,空气接近露点而导致水汽直接凝结的情形并未发生,驱动夜间向下潜热通量除了地气逆温(地温低于空气露点温度)外,还有白天地表急剧升温、土壤表层过分干燥导致的夜间恢复性吸湿。由于干旱区环境的特殊性,夜间恢复性吸湿是最易发生的主导机制。

模拟氮沉降对北疆盐生荒漠群落特征的影响

【目的】研究大气氮沉降对北疆盐生荒漠群落特征的影响。【方法】采用人工添加外源氮素的方法进行野外原位试验,设置4个(0,1,5,10 g/m2)添加氮素水平,研究不同添加氮素对群落植被平均高度、总盖度、密度、生物量、重要值以及植被群落多样性的影响。【结果】(1)凋落物量、地上生物量和地上总生物量(前二者之和)随着添加氮素水平的增加均呈增加的趋势,且地上生物量在低(1 g/m2)、中(5 g/m2)、高(10 g/m2)添加氮素水平时都与对照(0 g/m2)差异显著(P<0.05);(2)随着添加氮素水平的增加,优势种芦苇的重要值呈先升后降的波动变化,其他伴生种则表现出不同的变化趋势;(3)Shannon-Wiener多样性指数和Margalef物种丰富度指数均随着添加氮素水平的增加显著降低,二者在低、中、高3个不同处理水平下分别比对照下降了12.2%、43.1%、43.5%和12.6%、44.5%、57.2%。【结论】添加氮素在短期内能够影响群落特征,促进优势种的生长,提高物种生产力,使植被多样性降低。

盐生荒漠生态系统二氧化碳通量的年内、年际变异特征

采用涡度相关法,并结合小气候观测,对荒漠生态系统净二氧化碳通量进行了连续3个生长季的观测(2004—2006年),并据此分析了荒漠生态系统净二氧化碳通量及其主要成分GPP和Reco的季节和年际间变化特征。结果表明,在生长季尺度上,各个阶段二氧化碳吸收量的大小分别为:生长旺盛期>生长初期>生长末期,这可能与植物叶面积的大小以及光合有效辐射,大气温度等环境要素有关系。在年际尺度上,3个生长季同阶段的二氧化碳吸收量存在明显差异,生长季初期5月,2004年碳吸收最强,2006年次之,2005年最小。对于生长旺盛期,降水量最大的2004年碳吸收能力最强,正午最大值可以达到-0.12 mg.m-2.s-1,2005年次之,最大值达-0.06 mg.m-2.s-1,仅仅是2004年最大值的1/2,2006年最小,正午吸收的最大值为-0.02 mg.m-2.s-1,生长季末期,3个生长季的月均日变化非常相似,其在正午的最大吸收值也没有显著差异,正午最大吸收量为-0.01mg.m-2.s-1左右,其他时段均在0值附近。即使在降水量相近的两个年份里(2005—2006年),其NEE的最大值出现时间也不一致,2005年NEE的最大月累计量出现在8月和9月,而2006年则出现在6月和7月,这可能与年内降水量分布格局有关。3个生长季荒漠生态系统均表现为净二氧化碳吸收,其吸收量分别为:-236.18g.m-2,-63.07 g.m-2和-91.97 g.m-2。年际差异的形成原因是降水差异造成的一年生草本植物数量变化,不利用降水的建群种应该对此没有贡献。

盐生荒漠土壤CO_2通量及其环境影响因素

以古尔班通古特沙漠南缘原始盐生荒漠为对象,利用LI-8150多通道土壤CO_2通量系统对原始盐生荒漠多枝柽柳群落地表CO_2通量进行连续观测,探讨土壤CO_2通量的日、季变化及其环境影响因素。结果表明:1)在整个生长季内,盐生荒漠土壤CO_2通量呈现2种不同的日变化过程,一种为单峰型,另一种为双峰型,推断引起土壤CO_2通量日过程差异的主要原因是高温抑制了微生物的活性;2)土壤CO_2通量的季节变化不明显,尤其是当日过程为双峰型时,土壤CO_2通量基本在一个较稳定的区间(0.13~0.3 g C·m^(-2)·d^(-1))波动,伴随降雨事件的发生,土壤CO_2通量呈"脉冲式"增加;3)在整个降雨周期,土壤呼吸的日过程也呈现出双峰-单峰-双峰的变化过程。本研究表明,水分是盐生荒漠土壤CO_2通量的主要限制因子。

盐生荒漠净生态系统碳交换的涡度相关法和箱式法对比

将叶面积指数的季节动态,与箱式法同步观测得到的同化枝净光合(呼吸)速率和土壤呼吸速率相结合,对群落碳交换进行估算,并以此验证盐生荒漠涡度相关数据的可靠性。结果表明:盐生荒漠生态系统年叶片生物量为51.30±5.56 g·m^(-2),其中90.45%以上来源于多枝柽柳的贡献;而整个生长季,群落叶面积指数(LAI)呈单峰形式变化,从5月30日—9月30日,LAI介于0.18~0.30,并在第197天达到最大值。涡度相关法和箱式法对群落碳交换的测定结果表明,群落碳交换存在显著的季节变化,并于7月中旬达到碳同化峰值,与LAI有显著的相关性(P<0.001)。对比发现,两种测量方法对群落碳交换日过程的测定结果有很好的一致性,但对夜间生态系统呼吸的测定,涡度相关法较箱式法存在略微的低估,引起这种低估的原因可能是夜间湍流较弱。

盐生荒漠CO_2通量对两个极端降水年份响应

以中国科学院新疆阜康荒漠生态站为试验平台,涡度相关技术为主要技术手段,对盐生荒漠生态系统进行长期水汽、CO_2通量观测,探讨年总降水量变化对盐生荒漠生态系统CO_2通量的影响。选取2个极端降水年份2006年(129 mm)和2007年(231 mm)比较CO_2通量的年内变化特征。2006年的碳吸收强度明显低于2007年,其最大碳吸收值分别为-0.4和-1.6 g C·m^(-2)·d^(-1),2006年的生长季长度为120 d,2007年为160 d。2006年表现为弱的碳吸收,其吸收值为-5 g C·m-2·a-1,群落总生产力与总呼吸分别为114.9和110.1 g C·m-2·a-1,2007年表现为较强的碳吸收,吸收值为-40 g C·m^(-2)·a^(-1),群落总生产力与总呼吸分别为257.7和218.2 g C·m^(-2)·a^(-1)。在干旱年份(2006年),群落总生产力与生态系统蒸散量的线性关系明显弱于湿润年份(2007年),二者的决定系数分别为0.40和0.71。对群落结构进行调查结果表明,在湿润年份,一年生草本植物的比例增加,可以充分利用降水,提高生态系统生产力。

中国内陆盐生荒漠两种盐生植物的种子萌发策略

试验研究了温度、盐分对两种盐生植物囊果碱蓬和里海盐爪爪种子萌发的影响,并比较了两者种子大小和种子产量的差异.结果表明:囊果碱蓬种子能在低于10℃甚至0℃左右的低温下萌发,且适宜温度范围较宽,在0.7mol/L NaCl溶液胁迫下仍有近50%的种子萌发,自然条件下保存一年后种子活力丧失80%以上;里海盐爪爪种子适宜在20-30℃的温度下萌发,0.3mol/L NaCl溶液即能完全抑制种子萌发,但随着盐胁迫的减轻,种子能恢复萌发,且总萌发率与对照无显著差异,自然条件下其种子活力能保持一年以上.囊果碱蓬种子重量为里海盐爪爪的8.5倍,而里海盐爪爪单株种子数量是囊果碱蓬的20倍以上.结果显示囊果碱蓬主要利用当地早春稳定性的积雪萌发,是具有地带性特征的盐生植物类型;里海盐爪爪利用春夏季不稳定的降水或其他水分条件萌发,大量的小种子和可能存在的永久种子库为其适应于不稳定的水分条件提供了保证,它是具有非地带性特征的盐生植物类型.在盐渍生境中两种植物具有不同的萌发适应策略.