开放式空气CO_2浓度增高影响稻田大气CO_2净交换的静态暗箱法观测研究

首先介绍静态暗箱法 气相色谱法观测确定陆地生态系统地 气CO2 净交换通量的基本原理和方法 ,然后讨论在开放式空气CO2 增加 (FACE)试验中应用该原理和方法观测研究大气CO2 浓度升高对稻田生态系统 大气CO2 净交换通量的影响 .因缺乏必要参数的实际观测值 ,本文只能根据暗箱观测值计算CO2 净交换通量的最小取值NEEmin.NEEmin计算结果表明 ,在插秧 1个月之后的水稻生长期内 ,大气CO2浓度升高 2 0 0± 4 0 μmol·mol-1使稻田生态系统对大气CO2 的净吸收约为对照的 3倍 .为根据暗箱观测准确确定NEE ,还必须在FACE和对照条件下观测水稻植株的暗维持呼吸系数、地上生物量及根冠比动态 .

基于静态暗箱法的陆地生态系统-大气CO_2净交换估算

介绍了基于静态暗箱-气相色谱法确定陆地生态系统-大气CO2净交换(NEE)的基本原理及相关分量的测定方法,指出NEE估算主要有3个关键环节:(1)暗箱碳通量中合理扣除植株地上部分暗呼吸;(2)土壤总呼吸中根自养呼吸量的确定:(3)NPP中根际沉积碳的估算.基于对地-气系统碳交换过程的理解,利用2001和2002年南京地区稻田CO2排放的测定结果及相关环境和生物要素的测定,估算了稻田生态系统-大气CO2的净交换.结果表明,两年间南京稻田NEE的季节性变化趋势基本一致:水稻移栽后3周内表现为碳净排放或弱的净固定,其后碳净固定逐渐增加,较高的净固定出现在拔节孕穗期,抽穗后逐步下降.2001和2002年的日平均碳净通量分别为-6.06和-7.95 gC·m-2,与Campbell等人采用波文比法测定的美国得克萨斯州稻田CO2净通量值接近,且两地的NEE季节性变化趋势基本一致.烤田期和其后两周淹水期的平均净通量估算结果与日本Miyata等人采用涡度相关法在类似条件下的测定结果一致.基于静态喑箱法估算的NEE与采用波文比法及涡度相关法测定的NEE具有一致性和可比性.

不同CO_(2)浓度和氮肥水平对稻田呼吸速率的影响

为研究不同CO_(2)浓度和氮肥水平对稻田呼吸速率的影响,利用12个开顶式气室开展田间试验,CO_(2)浓度设置对照(CK,自由大气CO_(2)浓度)、CO_(2)浓度比CK增加120μmol·mol-1(C1)和200μmol·mol-1(C2)3个水平,氮肥设置低氮(N1,15 g·m^(-2))和常规氮肥(N2,25 g·m^(-2))2个水平,试验共6种处理。结果表明:在相同施氮水平下,在灌浆期和蜡熟期,C1N1比CKN1处理的呼吸速率分别下降了23.4%(P=0.045)和49.1%(P=0.010);在抽穗期和灌浆期,C2N2比CKN2处理的呼吸速率分别升高了12.3%(P=0.009)和16.8%(P=0.047)。同一CO_(2)浓度下,不同施氮水平处理的呼吸速率表现为N2>N1,且在拔节期和抽穗期达到显著水平,在灌浆期达到极显著水平;其中在灌浆期和蜡熟期,C1N1比C1N2处理的呼吸速率分别下降了31.1%(P=0.004)和42.7%(P=0.010)。研究表明,大气CO_(2)浓度升高对稻田呼吸速率的影响因生育时期而异,氮肥减施可以降低稻田呼吸速率及CO_(2)累积释放量。

放牧强度对青藏高原高寒矮嵩草草甸氧化亚氮释放的影响

依托青藏高原东北隅高寒矮嵩草草甸的5a放牧强度(禁牧、轻度放牧、中度放牧、重度放牧)试验平台,2016年在植物生长季的6-9月,基于静态暗箱-气相色谱法,测定N2O的释放特征及相应的环境、生物因子,探讨放牧强度对高寒草甸N2O释放特征的影响及其内在环境生物驱动机制。结果表明:环境、生物因子中仅表层土壤容积含水量、土壤容重及土壤有机碳含量对放牧强度响应显著(P<0.05)。高寒草甸N2O释放的季节特征表现出生长季的早期和晚期相对较高的"U"型趋势。禁牧样地N2O释放速率最小,极显著(P<0.01)低于其它3个放牧样地。高寒草甸N2O释放强度与放牧强度间表现出正相关趋势(R=0.49,P<0.01)。相关分析表明,表层土壤温度是高寒草甸N2O释放速率的主要影响因子,但放牧强度改变了土壤温度的影响程度。中短期放牧管理改变了高寒草甸植被生长季N2O释放速率,但未改变其释放的季节特征。禁牧管理提高了土壤温度,进而显著降低植被生长季N2O释放强度。

开放式空气CO_2浓度增高试验中的NO和NO_2地气交换观测研究

介绍了农田FACE(free airCO2 enrichment)试验中的NO和NO2 地 气交换观测方法 ,即静态暗箱采样—NO和NO2 化学发光分析法 ,并对观测结果进行了分析讨论 .此观测方法简单、易于操作 ,并可获得可靠的NO和NO2 净交换通量观测结果 .在稻麦轮作农田的旱地阶段 ,无论FACE还是对照处理 ,NO主要表现为地面净排放 ,NO2 主要表现为地面净吸收 .逐日的NO净排放不依赖于土壤温度 ,但却与土壤含水量呈线性负相关 (R2 =0 .82 ,P <0 .0 0 1) .NO2 净吸收具有明显的季节变化特征 ,逐日的净吸收通量随土壤温度和土壤含水量的变化可分别用抛物线方程拟合 (温度 :R2 =0 .74 ,P <0 .0 0 1;含水量 :R2 =0 .6 9,P <0 .0 0 1) .大气CO2 浓度升高 2 0 0± 4 0 μmol·mol-1使NO净排放减弱 19% (t 检验P =0 .0 96 ) ,NO2 净吸收减弱 10 % (t 检验P =0 .2 6 ) ,这主要是植物生长受到促进的缘故 .

艾比湖地区荒漠草地、胡杨林地土壤甲烷排放日变化规律及其环境影响因子研究

【目的】定量分析艾比湖地区荒漠草地和胡杨林地土壤甲烷排放通量的日变化,探讨影响土壤CH4排放的主要环境因子,为该地区环境因子对荒漠生态系统土壤CH4排放的影响提供一定的数据支持。【方法】采用静态暗箱法结合Li-7 700快速CH4分析仪测定荒漠草地和胡杨林地土壤生长季的甲烷排放通量,同步进行气温、风速、大气相对湿度等环境因子的观测。【结果】观测期内荒漠草地的平均通量为2.19μg/(m2·s),最大值为48.96μg/(m2·s),最小值为-38.58μg/(m2·s);胡杨林地的平均通量为-0.96μg/(m2·s),最大值为36.15μg/(m2·s),最小值为-16.82μg/(m2·s)。荒漠草地CH4排放具有较明显的昼夜变化,呈双峰曲线;胡杨林地则不明显。荒漠草地、胡杨林地土壤CH4通量排放与不同深度土壤温度之间没有固定的关系。荒漠草地甲烷通量与不同深度土壤温度的相关性高于胡杨林地,且呈极显著相关(P<0.01),而地表温度与甲烷通量相关性不强;大气相对湿度和风速与甲烷通量日变化之间相关均不显著。【结论】观测时间内的甲烷排放通量几乎为负通量,表明土壤以吸收CH4为主,故荒漠草地和胡杨林地均是甲烷的吸收汇。

内蒙古半干旱草原CO_2排放通量日变化特征及环境因子的贡献

利用静态暗箱法对内蒙古半干旱羊草草原2001-2002年不同物候期原状群落与土壤呼吸通量日变化进行了野外定位试验研究,并就水热因子(气温、表层地温、土壤表层含水量)及生态因子(地上活体现存量、地下生物量、凋落物现存量)对原状群落和土壤呼吸通量日变化规律及日呼吸量差异的贡献进行了相应的统计分析.结果表明:原状群落和土壤呼吸具有明显的日变化规律,不同物候期呼吸通量的日变化模式基本相同,环境因子的变化通常只对CO2排放强度产生影响,而对草地CO2排放通量的日变化模式影响较小;整个羊草草原在不同物候期原状群落日呼吸总量的变化范围为1.34-10.13g·m-2,土壤日呼吸总量的变化范围为0.98-5.17g·m-2;原状群落呼吸和土壤呼吸通量的日变化均与气温及地表温度显著相关(p<0.05)或极显著相关(p<0.01),而与表层5cm以及10cm土壤温度相关性较弱;多元回归分析表明,不同物候期原状群落日呼吸量的差异约80%是由地上活体现存量的差异引起的,其余各因子的变化能够共同解释原状群落日呼吸量变化的20%左右;而不同物候期土壤日呼吸量的变异约有83%左右是由0-20cm地下生物量的变化引起的,此外,表层土壤含水量也是影响羊草草原土壤日呼吸量变异的重要环境因子,但其与土壤日呼吸量的偏相关系数未达到0.05的显著性水平.

内蒙古羊草草原生长旺季CH_4吸收通量的影响因素分析

通过野外定点实验研究了内蒙古羊草草原近地面空气CH4浓度、土壤水分含量、土壤Eh、植物体、地温及土壤pH等因素在植物生长旺季对CH4吸收通量的影响.结果表明:(1)CH4吸收通量与近地面空气CH4浓度及土壤Eh值正相关,与土壤水分含量负相关.降水通过改变土壤水分含量影响CH4的吸收通量;(2)观测期间自然状态处理(对照)、去地上部植物体处理和地上、地下部植物体完全去除处理3个处理的CH4吸收通量平均值分别为1.52,1.51和2.00mg·m-2·d-1.自然状态处理与去地上部植物体处理的CH4吸收通量差异不大,而与植物体完全去除处理的差异较大,表明地上部植物体对CH4通量的贡献不大,而根系或去根系过程对CH4通量的影响较大;(3)CH4吸收通量对地温及变化范围较窄的土壤pH值(6.36～7.86)不敏感.从植物生长旺季CH4的通量来看,内蒙古羊草草原作为CH4汇的作用明显,但其影响因素及作用机理还需深入研究.