森林生态系统在陆地碳循环过程中发挥着重要作用,关于温带落叶阔叶林生态系统碳平衡过程影响机制的讨论尚未统一。本研究于2019年对北京松山典型落叶阔叶林生态系统的净碳交换量(NEE)及空气温度(Ta)、土壤温度(Ts)、光合有效辐射(PAR)...森林生态系统在陆地碳循环过程中发挥着重要作用,关于温带落叶阔叶林生态系统碳平衡过程影响机制的讨论尚未统一。本研究于2019年对北京松山典型落叶阔叶林生态系统的净碳交换量(NEE)及空气温度(Ta)、土壤温度(Ts)、光合有效辐射(PAR)、饱和水气压差(VPD)、土壤含水量(SWC)、降雨量(P)等环境因子进行原位连续监测,分析松山落叶阔叶林生态系统净碳交换特征及其对环境因子的响应。结果表明:在日尺度上,NEE生长季(5—10月)各月平均日变化均呈"U"字形变化,日间为碳汇,夜间为碳源。其他月份NEE均为正值,变化平缓,表现为碳源。在季节尺度上,NEE呈单峰曲线变化规律,全年NEE为-111 g C·m-2·a-1,生态系统呼吸总量(Re)为555 g C·m-2·a-1,总生态系统生产力(GEP)为666 g C·m-2·a-1。碳吸收与释放量分别在6月与11月达到最大值。PAR是影响日间净碳交换量(NEEd)的主导因子,二者关系符合Michaelis-Menten模型,VPD是间接影响NEEd的主导因子,最适宜日间净碳交换的VPD范围为1~1.5 kPa。土壤温度是影响夜间净碳交换量(NEEn)的主导因子,SWC是NEEn的限制因子,SWC过高或过低均会对NEEn产生抑制,最适值为0.28 m3·m-3。展开更多
2010年12月至2011年11月,利用涡度相关技术研究了我国亚热带(浙江)毛竹林生态系统的CO2通量,分析了毛竹林净生态系统交换量(NEE)、生态系统呼吸量(RE)和生态系统总交换量(GEE)的变化.结果表明:研究期间,毛竹林各月的NEE均为负值,7月最大...2010年12月至2011年11月,利用涡度相关技术研究了我国亚热带(浙江)毛竹林生态系统的CO2通量,分析了毛竹林净生态系统交换量(NEE)、生态系统呼吸量(RE)和生态系统总交换量(GEE)的变化.结果表明:研究期间,毛竹林各月的NEE均为负值,7月最大,为-99.33 g C·m-2,11月最小,仅-23.49 g C·m-2,其变化曲线呈双峰型.各月CO2通量平均日变化差异明显,9月最大,为-0.60 g CO2·m-2·s-1,1月最小,为-0.30 g CO2·m-2·s-1,且在NEE正负转换的时间点上呈明显的季节变化特征;全年RE呈单峰型变化,夏季最高、冬季最低,夜间RE与土壤温度呈极显著正相关.全年NEE、RE和GEE分别为-668.40、932.55和-1600.95 g C·m-2·a-1,NEE占GEE的41.8%.与其他生态系统相比,毛竹林的固碳能力极强.展开更多
在全球气候变化条件下,全球陆地区域的降水量及其空间/时间分布模式将发生明显改变,这种变化将对中国的陆地生态系统,尤其是干旱地区的温带草地生态系统碳收支产生重要影响．作为中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的一部分,...在全球气候变化条件下,全球陆地区域的降水量及其空间/时间分布模式将发生明显改变,这种变化将对中国的陆地生态系统,尤其是干旱地区的温带草地生态系统碳收支产生重要影响．作为中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的一部分,本研究利用2003至2004年在内蒙古羊草草原的涡度相关通量观测数据,初步探讨了水分胁迫对羊草草原生态系统光合和呼吸作用的影响．研究发现温度和水分是影响该生态系统在生长季(5～9月)的光合和呼吸作用的主要因子．在土壤水分适宜条件下,生态系统呼吸对温度变化的敏感性较大(Q10=2．0),而当土壤含水量降低时生态系统呼吸对温度的敏感性明显降低(Q10=1．6)．高温和干旱会显著降低生态系统的光合生产力．生长季的降水量及其季节分配模式的不同对草地生态系统的生物物候有明显的影响,在2003年6月初生态系统就开始净吸收CO2、在7月初出现最大净生态系统CO2吸收量,而因随后发生的干旱和高温胁迫使其在8月就提早进入休眠期;2004年春季的严重干旱导致生态系在7月初才开始净吸收CO2,并在降水丰沛气温适宜的8月出现最大CO2吸收量,水分胁迫导致该草地植物生长发育比2003年推迟1个多月．观测结果显示该草地生态系统在2004年5～9月比2003年同期多吸收30 g CO2·m-2．我国温带草原植被类型复杂多样,要准确估算我国草地生态系统碳收支还需要开展更多的长期联合观带研究．展开更多
青藏高原是地球上接收太阳辐射能最多的地区之一,具有世界上最高的高寒草甸生态系统,对区域乃至全球碳循环起着重要作用.为了探究太阳辐射变化对高寒草甸生态系统碳动态的影响,本研究利用涡度相关技术和微气象观测系统对高寒草甸生态系...青藏高原是地球上接收太阳辐射能最多的地区之一,具有世界上最高的高寒草甸生态系统,对区域乃至全球碳循环起着重要作用.为了探究太阳辐射变化对高寒草甸生态系统碳动态的影响,本研究利用涡度相关技术和微气象观测系统对高寒草甸生态系统CO_2净交换(NEE)、太阳总辐射、散射辐射及其相关环境要素进行观测;根据晴空指数(CI,到达地面的太阳辐射与大气上界太阳辐射的比值)将天空状况划分为晴天(CI≥0.7)、多云(0.3<CI<0.7)和阴天(CI≤0.3),通过数据解析,分析了不同CI条件下的NEE变化,并探讨了相关环境因子的影响.结果表明:NEE最大值(-0.63 mg CO_2·m^(-2)·s^(-1))对应的光量子通量密度(PPFD)约为1400μmol·m^(-2)·s^(-1),出现在CI为0.6~0.7范围内的多云天空,高于CI≥0.7的最高值(-0.57 mg CO_2·m^(-2)·s^(-1))(NEE负值为碳吸收,正值为排放,为方便起见在此均用绝对值描述);CI<0.6条件下,NEE随散射辐射的增加呈显著的对数增加;CI在0.6~0.7范围内,NEE达到最大值,CI≥0.7时,NEE随CI的上升呈降低趋势,说明生态系统的光合作用可能出现了光抑制现象,且散射辐射的增加有利于提高生态系统固碳能力;生态系统呼吸(R-_e)随温度升高呈明显的指数上升趋势,高寒草甸NEE最高值对应的温度为15℃,当温度高于15℃时,NEE随温度的升高呈下降趋势.晴天状况下,温度升高增加了Re,进而降低了NEE.当饱和水汽压差(VPD)<0.6 k Pa时,NEE随VPD增加呈增加趋势;当VPD>0.6 k Pa时,NEE随VPD的升高呈缓慢下降趋势,说明相对较高的VPD抑制了生态系统的光合作用.晴天的强辐射并不能促进青藏高原高寒草甸的碳吸收能力,而晴空指数在0.6~0.7范围的多云天气最有利于生态系统碳固定.展开更多
以西双版纳橡胶适宜种植区(海拔550—600m)的橡胶林(Hevea brasiliensis)为研究对象,应用参数同化后的Biome-BGC模型模拟了1959—2012年橡胶林的碳循环。结果表明,(1)与涡度相关监测结果相比,橡胶林年总初级生产力(Gross Primary Produc...以西双版纳橡胶适宜种植区(海拔550—600m)的橡胶林(Hevea brasiliensis)为研究对象,应用参数同化后的Biome-BGC模型模拟了1959—2012年橡胶林的碳循环。结果表明,(1)与涡度相关监测结果相比,橡胶林年总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)、年总呼吸(Total Respiration,Rt)的模拟精度分别为98.37%和90%。由于对年GPP的过低估计和对年Rt的过高估计,年净生态系统交换量(Net Ecosystem Exchange,NEE)的模拟值比实测值低157.35 g C m^(-2)a^(-1)。但若考虑干胶碳(139g C m^(-2)a^(-1)),模拟值与实测值十分接近;(2)橡胶林在模拟进行的前8年里因异养呼吸较高,以碳排放为主,NEE平均约357 g C m^(-2)a^(-1);之后转为以碳固定为主,NEE平均约^(-1)46 g C m^(-2)a^(-1);(3)橡胶林在40年的更新周期中可固定碳1835 g C m^(-2),是一个弱的碳汇。但与热带雨林相同周期固碳6720 g C m^(-2)相比,仍为碳源。以上结果为深入了解橡胶种植对区域碳循环的影响提供了科学依据,建议当地政府一方面要有计划的对老胶林进行更新,以维持当前橡胶林生态系统中的碳平衡;另一方面要注重对热带雨林的保护,从而实现区域经济和生态环境保护的协调发展。展开更多
地形是影响森林生产力和碳收支空间分布格局的主要环境因素。青藏高原地形复杂,森林类型丰富,是研究地形对森林碳收支格局影响的理想场所。然而,由于青藏高原森林区域的野外调查存在难度,目前对于地形因子对青藏高原森林碳收支动态的影...地形是影响森林生产力和碳收支空间分布格局的主要环境因素。青藏高原地形复杂,森林类型丰富,是研究地形对森林碳收支格局影响的理想场所。然而,由于青藏高原森林区域的野外调查存在难度,目前对于地形因子对青藏高原森林碳收支动态的影响缺乏全面认识。因此,本研究旨在模拟青藏高原森林碳收支变化的时空格局并分析不同地形条件下森林生产力及碳收支动态的差异。本研究利用生态系统过程模型(FORMIND)模拟了青藏高原中高海拔森林总初级生产力(GPP)、地上生物量(AGB)及净生态系统交换量(NEE)在不同地形条件下的时空动态,并对模型在研究区的适用性及模拟结果的精确性进行验证,分析当前(2000—2014年)及未来(2015—2040年)生产力、碳收支状况,并利用XGBoost机器学习算法分析地形因子对GPP、AGB和NEE影响的相对重要性。结果表明,FORMIND模型模拟的青藏高原森林GPP(6.73±0.53 t C·hm^(-2)·a^(-1))、AGB(167.23±17.45 t·hm^(-2))和NEE(0.32±0.12 t C·hm^(-2)·a^(-1))与样地调查数据和遥感观测数据基本一致,模拟结果可信。未来青藏高原森林AGB呈明显增加的趋势,GPP增加趋势不明显,NEE呈减少的趋势,但总体上仍表现为碳汇。森林AGB和GPP与海拔呈负相关,AGB和NEE与坡度呈微弱正相关,阳坡森林GPP、AGB和NEE均高于阴坡。相较于坡度和坡向,海拔对青藏高原森林生产力和碳收支动态的影响更大。本研究结果有利于深入了解青藏高原森林生产力和碳收支空间分布格局。展开更多
采用开路式涡动相关法对北方针叶林连续2个生长季节(2007和2008年)的碳交换及其影响因素进行分析.结果表明:北方针叶林生态系统总生产力(GEP)、生态系统呼吸(Re)和净生态系统碳交换(NEE)在6月下旬到8月中旬的生长旺盛期达到最大值,但各...采用开路式涡动相关法对北方针叶林连续2个生长季节(2007和2008年)的碳交换及其影响因素进行分析.结果表明:北方针叶林生态系统总生产力(GEP)、生态系统呼吸(Re)和净生态系统碳交换(NEE)在6月下旬到8月中旬的生长旺盛期达到最大值,但各峰值出现的日期并不一致.2007和2008年北方针叶林生长季的日均GEP、日均Re、日均NEE分别为19.45、15.15、-1.45 g CO2.m-2.d-1和17.67、14.11、-1.37 g CO2.m-2.d-1,2007年碳交换明显大于2008年,这可能是生长季较高的平均温度及光合有效辐射引起(2007年为12.46℃和697μmol.m-2.s-1,2008年为11.04℃和639μmol.m-2.s-1).北方针叶林的GEP与温度和光合有效辐射具有很好的相关性,其中与气温的相关系数接近0.55(P<0.01);Re主要受温度调控,相关系数为0.66～0.72(P<0.01);NEE与光合有效辐射相关性最大,相关系数为0.59～0.63(P<0.01).展开更多
文摘森林生态系统在陆地碳循环过程中发挥着重要作用,关于温带落叶阔叶林生态系统碳平衡过程影响机制的讨论尚未统一。本研究于2019年对北京松山典型落叶阔叶林生态系统的净碳交换量(NEE)及空气温度(Ta)、土壤温度(Ts)、光合有效辐射(PAR)、饱和水气压差(VPD)、土壤含水量(SWC)、降雨量(P)等环境因子进行原位连续监测,分析松山落叶阔叶林生态系统净碳交换特征及其对环境因子的响应。结果表明:在日尺度上,NEE生长季(5—10月)各月平均日变化均呈"U"字形变化,日间为碳汇,夜间为碳源。其他月份NEE均为正值,变化平缓,表现为碳源。在季节尺度上,NEE呈单峰曲线变化规律,全年NEE为-111 g C·m-2·a-1,生态系统呼吸总量(Re)为555 g C·m-2·a-1,总生态系统生产力(GEP)为666 g C·m-2·a-1。碳吸收与释放量分别在6月与11月达到最大值。PAR是影响日间净碳交换量(NEEd)的主导因子,二者关系符合Michaelis-Menten模型,VPD是间接影响NEEd的主导因子,最适宜日间净碳交换的VPD范围为1~1.5 kPa。土壤温度是影响夜间净碳交换量(NEEn)的主导因子,SWC是NEEn的限制因子,SWC过高或过低均会对NEEn产生抑制,最适值为0.28 m3·m-3。
文摘2010年12月至2011年11月,利用涡度相关技术研究了我国亚热带(浙江)毛竹林生态系统的CO2通量,分析了毛竹林净生态系统交换量(NEE)、生态系统呼吸量(RE)和生态系统总交换量(GEE)的变化.结果表明:研究期间,毛竹林各月的NEE均为负值,7月最大,为-99.33 g C·m-2,11月最小,仅-23.49 g C·m-2,其变化曲线呈双峰型.各月CO2通量平均日变化差异明显,9月最大,为-0.60 g CO2·m-2·s-1,1月最小,为-0.30 g CO2·m-2·s-1,且在NEE正负转换的时间点上呈明显的季节变化特征;全年RE呈单峰型变化,夏季最高、冬季最低,夜间RE与土壤温度呈极显著正相关.全年NEE、RE和GEE分别为-668.40、932.55和-1600.95 g C·m-2·a-1,NEE占GEE的41.8%.与其他生态系统相比,毛竹林的固碳能力极强.
文摘在全球气候变化条件下,全球陆地区域的降水量及其空间/时间分布模式将发生明显改变,这种变化将对中国的陆地生态系统,尤其是干旱地区的温带草地生态系统碳收支产生重要影响．作为中国陆地生态系统通量观测研究网络(ChinaFLUX)的一部分,本研究利用2003至2004年在内蒙古羊草草原的涡度相关通量观测数据,初步探讨了水分胁迫对羊草草原生态系统光合和呼吸作用的影响．研究发现温度和水分是影响该生态系统在生长季(5～9月)的光合和呼吸作用的主要因子．在土壤水分适宜条件下,生态系统呼吸对温度变化的敏感性较大(Q10=2．0),而当土壤含水量降低时生态系统呼吸对温度的敏感性明显降低(Q10=1．6)．高温和干旱会显著降低生态系统的光合生产力．生长季的降水量及其季节分配模式的不同对草地生态系统的生物物候有明显的影响,在2003年6月初生态系统就开始净吸收CO2、在7月初出现最大净生态系统CO2吸收量,而因随后发生的干旱和高温胁迫使其在8月就提早进入休眠期;2004年春季的严重干旱导致生态系在7月初才开始净吸收CO2,并在降水丰沛气温适宜的8月出现最大CO2吸收量,水分胁迫导致该草地植物生长发育比2003年推迟1个多月．观测结果显示该草地生态系统在2004年5～9月比2003年同期多吸收30 g CO2·m-2．我国温带草原植被类型复杂多样,要准确估算我国草地生态系统碳收支还需要开展更多的长期联合观带研究．
文摘青藏高原是地球上接收太阳辐射能最多的地区之一,具有世界上最高的高寒草甸生态系统,对区域乃至全球碳循环起着重要作用.为了探究太阳辐射变化对高寒草甸生态系统碳动态的影响,本研究利用涡度相关技术和微气象观测系统对高寒草甸生态系统CO_2净交换(NEE)、太阳总辐射、散射辐射及其相关环境要素进行观测;根据晴空指数(CI,到达地面的太阳辐射与大气上界太阳辐射的比值)将天空状况划分为晴天(CI≥0.7)、多云(0.3<CI<0.7)和阴天(CI≤0.3),通过数据解析,分析了不同CI条件下的NEE变化,并探讨了相关环境因子的影响.结果表明:NEE最大值(-0.63 mg CO_2·m^(-2)·s^(-1))对应的光量子通量密度(PPFD)约为1400μmol·m^(-2)·s^(-1),出现在CI为0.6~0.7范围内的多云天空,高于CI≥0.7的最高值(-0.57 mg CO_2·m^(-2)·s^(-1))(NEE负值为碳吸收,正值为排放,为方便起见在此均用绝对值描述);CI<0.6条件下,NEE随散射辐射的增加呈显著的对数增加;CI在0.6~0.7范围内,NEE达到最大值,CI≥0.7时,NEE随CI的上升呈降低趋势,说明生态系统的光合作用可能出现了光抑制现象,且散射辐射的增加有利于提高生态系统固碳能力;生态系统呼吸(R-_e)随温度升高呈明显的指数上升趋势,高寒草甸NEE最高值对应的温度为15℃,当温度高于15℃时,NEE随温度的升高呈下降趋势.晴天状况下,温度升高增加了Re,进而降低了NEE.当饱和水汽压差(VPD)<0.6 k Pa时,NEE随VPD增加呈增加趋势;当VPD>0.6 k Pa时,NEE随VPD的升高呈缓慢下降趋势,说明相对较高的VPD抑制了生态系统的光合作用.晴天的强辐射并不能促进青藏高原高寒草甸的碳吸收能力,而晴空指数在0.6~0.7范围的多云天气最有利于生态系统碳固定.
文摘以西双版纳橡胶适宜种植区(海拔550—600m)的橡胶林(Hevea brasiliensis)为研究对象,应用参数同化后的Biome-BGC模型模拟了1959—2012年橡胶林的碳循环。结果表明,(1)与涡度相关监测结果相比,橡胶林年总初级生产力(Gross Primary Productivity,GPP)、年总呼吸(Total Respiration,Rt)的模拟精度分别为98.37%和90%。由于对年GPP的过低估计和对年Rt的过高估计,年净生态系统交换量(Net Ecosystem Exchange,NEE)的模拟值比实测值低157.35 g C m^(-2)a^(-1)。但若考虑干胶碳(139g C m^(-2)a^(-1)),模拟值与实测值十分接近;(2)橡胶林在模拟进行的前8年里因异养呼吸较高,以碳排放为主,NEE平均约357 g C m^(-2)a^(-1);之后转为以碳固定为主,NEE平均约^(-1)46 g C m^(-2)a^(-1);(3)橡胶林在40年的更新周期中可固定碳1835 g C m^(-2),是一个弱的碳汇。但与热带雨林相同周期固碳6720 g C m^(-2)相比,仍为碳源。以上结果为深入了解橡胶种植对区域碳循环的影响提供了科学依据,建议当地政府一方面要有计划的对老胶林进行更新,以维持当前橡胶林生态系统中的碳平衡;另一方面要注重对热带雨林的保护,从而实现区域经济和生态环境保护的协调发展。
文摘地形是影响森林生产力和碳收支空间分布格局的主要环境因素。青藏高原地形复杂,森林类型丰富,是研究地形对森林碳收支格局影响的理想场所。然而,由于青藏高原森林区域的野外调查存在难度,目前对于地形因子对青藏高原森林碳收支动态的影响缺乏全面认识。因此,本研究旨在模拟青藏高原森林碳收支变化的时空格局并分析不同地形条件下森林生产力及碳收支动态的差异。本研究利用生态系统过程模型(FORMIND)模拟了青藏高原中高海拔森林总初级生产力(GPP)、地上生物量(AGB)及净生态系统交换量(NEE)在不同地形条件下的时空动态,并对模型在研究区的适用性及模拟结果的精确性进行验证,分析当前(2000—2014年)及未来(2015—2040年)生产力、碳收支状况,并利用XGBoost机器学习算法分析地形因子对GPP、AGB和NEE影响的相对重要性。结果表明,FORMIND模型模拟的青藏高原森林GPP(6.73±0.53 t C·hm^(-2)·a^(-1))、AGB(167.23±17.45 t·hm^(-2))和NEE(0.32±0.12 t C·hm^(-2)·a^(-1))与样地调查数据和遥感观测数据基本一致,模拟结果可信。未来青藏高原森林AGB呈明显增加的趋势,GPP增加趋势不明显,NEE呈减少的趋势,但总体上仍表现为碳汇。森林AGB和GPP与海拔呈负相关,AGB和NEE与坡度呈微弱正相关,阳坡森林GPP、AGB和NEE均高于阴坡。相较于坡度和坡向,海拔对青藏高原森林生产力和碳收支动态的影响更大。本研究结果有利于深入了解青藏高原森林生产力和碳收支空间分布格局。
文摘采用开路式涡动相关法对北方针叶林连续2个生长季节(2007和2008年)的碳交换及其影响因素进行分析.结果表明:北方针叶林生态系统总生产力(GEP)、生态系统呼吸(Re)和净生态系统碳交换(NEE)在6月下旬到8月中旬的生长旺盛期达到最大值,但各峰值出现的日期并不一致.2007和2008年北方针叶林生长季的日均GEP、日均Re、日均NEE分别为19.45、15.15、-1.45 g CO2.m-2.d-1和17.67、14.11、-1.37 g CO2.m-2.d-1,2007年碳交换明显大于2008年,这可能是生长季较高的平均温度及光合有效辐射引起(2007年为12.46℃和697μmol.m-2.s-1,2008年为11.04℃和639μmol.m-2.s-1).北方针叶林的GEP与温度和光合有效辐射具有很好的相关性,其中与气温的相关系数接近0.55(P<0.01);Re主要受温度调控,相关系数为0.66～0.72(P<0.01);NEE与光合有效辐射相关性最大,相关系数为0.59～0.63(P<0.01).
