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洪泽湖河湖交汇区典型杨树人工林碳通量月尺度变化特征

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南京林业大学学报（自然科学版） 2022年第2期46卷 19-26页

作者：崔皓韩建刚郭俨辉季淮朱咏莉李萍萍南京林业大学生物与环境学院江苏南京210037 南京林业大学南方现代林业协同创新中心江苏南京210037 江苏洪泽湖湿地生态系统国家定位观测研究站江苏洪泽223100

【目的】揭示洪泽湖水位夏低冬高的独特水文特点对河湖交汇区杨树人工林净生态系统碳交换(NEE,简称碳通量)产生的影响。【方法】采用涡度相关及土壤水热监测系统,对洪泽湖湿地河湖交汇区典型杨树人工林碳通量及其环境因子进行了连续3 a(... 详细信息

【目的】揭示洪泽湖水位夏低冬高的独特水文特点对河湖交汇区杨树人工林净生态系统碳交换(NEE,简称碳通量)产生的影响。【方法】采用涡度相关及土壤水热监测系统,对洪泽湖湿地河湖交汇区典型杨树人工林碳通量及其环境因子进行了连续3 a(2016—2018年)的观测,分析月尺度上碳通量变化及其与环境因子的关系。【结果】(1)洪泽湖河湖交汇区杨树人工林的NEE值具有明显“V”形变化曲线,白天表现为碳吸收,夜间表现为碳释放,日均碳汇时间为10 h;(2)研究期间各旬NEE值在2018年的2月上旬最高(7.117 g/m^(2)),最低值出现在2017年的7月中旬(-212.256 g/m^(2));3年间年均NEE值为-1 413.403 g/m^(2);(3)在洪泽湖开闸时期(5—8月)水位低,土壤含水率和风速是影响NEE的主要因素,关闸时期(9月至翌年4月)水位高,NEE主要受空气温度和饱和水汽压差影响。【结论】夏季对洪泽湖开闸放水,有利于河湖交汇区杨树生长及碳汇增加,冬季蓄水地下水位抬高,对杨树生长产生的不利影响可以通过开沟筑垄来消除,进而有利于区域杨树人工林全年碳汇功能的提升。

关键词：杨树人工林碳通量涡度相关环境因子洪泽湖

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乳熟期倒伏对夏玉米农田蒸散量的影响

灌溉排水学报 2022年第7期41卷 8-15页

作者：彭记永韩耀杰李树岩方文松中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省气象科学研究所郑州450003

【目的】确定夏玉米倒伏后农田蒸散量变化特征。【方法】郑州农业气象试验站2016年8月25日出现夏玉米大风倒伏现象,利用正常年(2017年)气象数据、作物观测数据和涡度观测数据,通过Penman-Monteith模型(P-M模型)模拟并检验夏玉米正常生... 详细信息

【目的】确定夏玉米倒伏后农田蒸散量变化特征。【方法】郑州农业气象试验站2016年8月25日出现夏玉米大风倒伏现象,利用正常年(2017年)气象数据、作物观测数据和涡度观测数据,通过Penman-Monteith模型(P-M模型)模拟并检验夏玉米正常生长年型蒸散量变化特征,优化参数模型,计算P-M模型模拟值与实测值的最优拟合度。然后根据率定参数的P-M蒸散模型,利用田间调查数据,以未倒伏的植株参数为假定夏玉米没有发生倒伏,进行农田蒸散量模拟,模拟结果作为蒸散量对照值(P-M_(N));以实际倒伏后的植株参数,进行农田蒸散量模拟,模拟结果为实际倒伏蒸散量(P-M_(L))。【结果】正常年型蒸散量模拟值与实测值具有较好的一致性,模拟绝对误差为0.005,相对误差为10.7%,均方根误差和一致性指数分别为0.019、0.980,说明模型具有较好的预测性。在倒伏年,倒伏后蒸散量模拟值与实测值的绝对误差和相对误差分别为0.002 mm/30 min、2.9%,均方根误差为0.001,一致性指数为0.98。【结论】乳熟期夏玉米倒伏后农田蒸散量显著降低,根据P-M模型计算结果,夏玉米倒伏后农田蒸散量降低0.019 mm/30 min,日平均降低0.68 mm/d,降低18.3%。并且倒伏前期日平均降低0.99 mm/d,降低20.6%;倒伏后期日平均降低0.42 mm/d,降低14.8%。

关键词：夏玉米倒伏 Penman-Monteith模型涡度相关模拟蒸散量

三江源高寒草甸冻融循环期CO_(2)通量变化特征

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生态学报 2023年第21期43卷 9010-9023页

作者：陶国启陈之光张立锋赵亮唐艳鸿古松南开大学生命科学学院天津300071 河北省农林科学院农业环境资源研究所石家庄050051 中国科学院西北高原生物研究所西宁810008 北京大学城市与环境学院北京100871

青藏高原是我国最典型的季节性冻土分布区,近年的气候变化对该区域的土壤冻融及其生态系统碳排放产生了深刻影响。为揭示土壤冻融变化对高寒生态系统呼吸(R_(e))的影响,于2016和2017年利用涡度相关和微气象系统对三江源高寒草甸生态系... 详细信息

青藏高原是我国最典型的季节性冻土分布区,近年的气候变化对该区域的土壤冻融及其生态系统碳排放产生了深刻影响。为揭示土壤冻融变化对高寒生态系统呼吸(R_(e))的影响,于2016和2017年利用涡度相关和微气象系统对三江源高寒草甸生态系统的碳通量和环境要素进行了观测,重点探讨了季节性冻融循环(Seasonal Freeze-Thaw Cycles, SFTC)对R_(e)的影响,并分析了昼夜冻融循环(Diurnal Freeze-Thaw Cycles, DFTC)诱导R_(e)的绝对和相对增量(ΔR_(FTC (p)),R_(FTC (p))/R_(min))及对R_(e)的标准化效应值(lnRR_(p))。结果表明,在土壤冻结期R_(e)维持在低水平,而在春季冻融循环期和融化期冻土逐渐融化,T_(s5)和SWC的上升促进了冻土有机碳转化为CO_(2),使R_(e)升高。春季冻融循环期的R_(e)相对冻结期明显升高了65.2%,并且春季冻融循环期的呼吸对温度的敏感性(Q_(10))达到5.53,明显高于其他时段。2016和2017年春季冻融循环期的ΔR_(FTC (p))分别为0.023和0.017 mg CO_(2) m^(-2)s^(-1),R_(FTC (p))/R_(min)分别达到3.90和3.39,lnRR_(p)分别为0.207和0.119,即DFTC对R_(e)的影响较明显。SWC是影响春季冻融循环期内ΔR_(FTC (d))、lnRR_(d)和R_(e)日均值的最主要因素,而土壤温度日较差(ΔT_(s5))和土壤日最低温度(T_(s5min))也产生了明显的影响。结果说明,春季冻融循环期的R_(e),Q_(10),ΔR_(FTC(p))和lnRR_(p)较高可能与三江源高寒草甸较高的ΔT_(s5)和SWC有关,由于春季冻融循环期R_(e)对温度升高特别敏感,并明显受到了DFTC的影响,在气候变暖及DFTC频繁发生的背景下,三江源高寒草甸春季冻融循环期可能会释放更多的CO_(2)。

关键词：冻融循环生态系统呼吸青藏高原涡度相关高寒草甸

华东沿海稻麦轮作区生态系统能量闭合度和CO_(2)通量特征研究

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中国生态农业学报（中英文） 2022年第3期30卷 367-379页

作者：徐敏徐敬争刘文菁徐萌徐经纬高苹罗晓春江苏省气候中心南京210008 航天新气象科技有限公司无锡214028 江苏省气象局南京210008 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 江苏省气象服务中心南京210008

为科学评估华东沿海水稻-小麦轮作(简称“稻麦轮作”)农田生态系统能量通量变化特征和固碳能力,基于2019—2020年涡度相关系统观测的稻麦轮作全生育期通量数据,经质量控制,研究分析了太阳净辐射(R_(n))、潜热通量(LE)、显热通量(H)、土... 详细信息

为科学评估华东沿海水稻-小麦轮作(简称“稻麦轮作”)农田生态系统能量通量变化特征和固碳能力,基于2019—2020年涡度相关系统观测的稻麦轮作全生育期通量数据,经质量控制,研究分析了太阳净辐射(R_(n))、潜热通量(LE)、显热通量(H)、土壤热通量(G)、CO_(2)通量(F_(C))多时间尺度变化特征和稻麦轮作系统固碳量及其环境影响因子。结果表明:有效能量和湍流通量能量平衡比率为0.80,能量闭合度较高,说明通量观测数据可靠。月均LE和R_(n)年内变化总体均呈“倒U型”,两者变化基本同步,峰值主要在5—8月,谷值主要在1—2月、11—12月。H和G的波动幅度明显小于LE和R_(n)。日内逐小时F_(C)呈“U型”单峰二次曲线,总体为白天吸收CO_(2)、夜间排放CO_(2),CO_(2)日吸收峰值主要出现在10:00—12:30;逐日F_(C)和逐月F_(C)在年内总体呈“W型”变化特征,全年碳排放时段主要集中在1月、6月、11—12月,其余均为碳吸收,吸收峰值分别在冬小麦拔节孕穗期(3—4月)和水稻拔节孕穗期(8月)。2019年和2020年的2—5月冬小麦生长期的固碳量分别为387.4 g(C)·m^(-2)和382.2 g(C)·m^(-2),7—10月水稻生长期的固碳量分别为678.2 g(C)·m^(-2)和599.7 g(C)·m^(-2);白天,若气温升高,冬小麦和水稻的CO_(2)吸收能力会随之增强,但当饱和水汽压差高于1.7 kPa时,会降低这种吸收趋势,夜间主要是受气温影响。由此可见,沿海稻麦轮作农田生态系统碳吸收能力有着明显的日变化和季节变化,全年尺度上是碳汇,且为强固碳区。

关键词：稻麦轮作涡度相关能量平衡 CO_(2)通量固碳量

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希拉穆仁草原蒸散量涡度相关通量观测研究

内蒙古水利 2016年第8期 11-12页

作者：张景王健高天明达茂旗水务局内蒙古包头014500 水利部牧区水利科学研究所内蒙古呼和浩特010020

在达茂旗希拉穆仁草原利用涡度相关通量观测系统开展了草地耗水量观测试验，文章依据大量野外监测数据，分析了2012～2013年草地蒸散量的日动态、季节动态变化规律。

关键词：希拉穆仁草原涡度相关蒸散量

基于植被羰基硫通量估算陆地生态系统总初级生产力研究进展

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生态学报 2023年第19期43卷 7841-7860页

作者：王鹏远王绍强陈斌汪磊杨风亭乔云峰陈敬华王震宇刘崎中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京101408 中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院区域生态过程与环境演变实验室武汉430070

羰基硫(COS)是大气中的长周期痕量气体,其分子结构、对流层大气混合比的昼夜和季节动态类似于二氧化碳(CO_(2))。植物光合作用及其水解过程中,受扩散通路导度和酶活性影响,气孔的COS与CO_(2)吸收紧密相关,同时,植物自养呼吸并不释放COS... 详细信息

羰基硫(COS)是大气中的长周期痕量气体,其分子结构、对流层大气混合比的昼夜和季节动态类似于二氧化碳(CO_(2))。植物光合作用及其水解过程中,受扩散通路导度和酶活性影响,气孔的COS与CO_(2)吸收紧密相关,同时,植物自养呼吸并不释放COS。最新研究中,采用植被COS通量直接指示生态系统总初级生产力(GPP)。综述了植被COS通量与光合作用中碳固定过程的关联机制,以及采用涡度相关观测、整合大气COS监测和生态系统过程模型等方法开展植被COS通量与GPP研究的最新进展,探讨了关键生态过程和参数,发现方法存在以下瓶颈:(1)生理过程、尺度效应和解析效应影响了COS与CO_(2)的叶片相对吸收率,(2)观测与模拟手段有待进一步耦合,(3)全球COS观测密度限制了方法验证,(4)硫循环过程影响了多区域模拟精度。方法发展的前沿领域包括:(1)开展重点地区植被COS通量观测,(2)提高COS卫星柱浓度的覆盖范围,(3)完善生态系统过程模型的COS吸收机理。展望未来研究关注的科学问题是:对于亚热带等尚待开展COS连续观测的区域,采用植被COS通量直接代理GPP的精度和不确定性。

关键词：羰基硫通量涡度相关生态系统过程模型总初级生产力

三江并流核心区亚高山森林非生长季净生态系统CO_(2)交换量及其影响因素

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生态学报 2023年第14期43卷 5967-5979页

作者：朱牛王金牛王旭峰罗栋梁申承盖艾鸿中国科学院成都生物研究所成都610041 甘肃农业大学资源与环境学院兰州730070 西藏生态安全屏障生态监测网络芒康生态监测站昌都854500 中国科学院西北生态环境资源研究院兰州730000

采用开路式涡度相关系统,针对三江并流核心区西藏红拉山滇金丝猴国家自然保护区,通过测量和分析非生长季亚高山常绿针叶林净生态系统碳交换量(NEE),探讨了亚高山森林非生长季CO_(2)通量特征及其主要影响因子。保护区常绿针叶林NEE值在... 详细信息

采用开路式涡度相关系统,针对三江并流核心区西藏红拉山滇金丝猴国家自然保护区,通过测量和分析非生长季亚高山常绿针叶林净生态系统碳交换量(NEE),探讨了亚高山森林非生长季CO_(2)通量特征及其主要影响因子。保护区常绿针叶林NEE值在非生长季具有明显“U”型变化曲线,白天表现为碳吸收,夜间表现为碳释放,日间CO_(2)吸收高峰介于12:00到15:00之间,平均每天碳汇时间在10 h左右。非生长季各月NEE大小依次为:4月>3月>2月>11月>1月>12月。研究期内气温(T)、相对湿度(RH)、饱和水汽压差(VPD)和光合有效辐射(PAR)等气象因子对净生态系统CO_(2)交换量影响显著。此外,森林碳吸收对温度响应敏感,光合作用在整个非生长季较为明显。各影响因子中光合有效辐射对碳交换影响最大;夜间NEE与5 cm土壤温度呈极显著相关性(P度升高而增大;整个非生长季NEE、生态系统呼吸量(Re)和总生态系统CO_(2)交换量(GEE)分别为-596.759 g CO_(2)/m^(2)、582.849 g CO_(2)/m^(2)和-1179.608 g CO_(2)/m^(2)。该亚高山常绿针叶林生态系统与青藏高原其他生态系统类型相比具有明显的碳汇功能。

关键词：涡度相关碳通量环境因子常绿针叶林青藏高原

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辽河口生态修复区CH排放通量季节变化研究

中国环境科学 2023年

作者：邢庆会程浩刘思琪徐雪梅陈虹韩建波杜金秋上海海洋大学海洋生态与环境学院国家海洋环境监测中心国家环境保护海洋生态环境整治修复重点实验室

为探究盐沼湿地生态修复区生态系统-大气界面CH4排放通量季节变化特征及其主要影响因子，本研究采用涡度相关法，利用2016—2021年辽河口“退塘还湿”修复区的CH4通量观测数据，分析了区域CH4通量四季平均日变化特点及其主要气象影响因... 详细信息

为探究盐沼湿地生态修复区生态系统-大气界面CH4排放通量季节变化特征及其主要影响因子，本研究采用涡度相关法，利用2016—2021年辽河口“退塘还湿”修复区的CH4通量观测数据，分析了区域CH4通量四季平均日变化特点及其主要气象影响因子.结果表明，辽河口“退塘还湿”生态修复区域，不同季节CH4通量值的平均日变化波动趋势和范围不同.夏、秋和冬季白天CH4通量值在零左右波动，四季CH4排放平均日变化峰值分别出现在05:30、01:30、02:30和09:00，整体上表现为12: 00之前为CH4源，12: 00之后为弱CH4汇或CH4源/汇功能不明显.辽河口“退塘还湿”修复区，四季CH4通量平均日变化振幅大小和日平均值均表现为冬季>春季>夏季>秋季.修复区CH4排放的主要影响因素为空气温度(Ta)、光合有效辐射(PAR)和风速(WS).其中，春季Ta与CH4通量显著负相关，WS与CH4通量显著正相关，两变量共解释43.8%的CH4通量变动;夏季PAR与CH4通量显著负相关;冬季，Ta与CH4通量显著负相关，PAR与CH4通量显著正相关.辽河口“退塘还湿”修复区多年不同季节生态系统-大气界面的CH4通量范围为-60.9～155 nmol/(m2·s)，CH4通量平均值为14.05 nmol/(m2·s)，多年CH4平均净释放量为5.32 gC/(m2·a)，即辽河口“退塘还湿”修复区表现为CH4的源，单位面积百年增温潜势为198.46 g CO2-eq/m2.本研究对充分认识滨海盐沼湿地碳源/汇功能和合理评估湿地修复效果具有重要意义.

关键词：涡度相关 CH 通量池塘养殖退塘还湿滨海蓝碳

三江源高寒草甸冻融循环期CO通量的变化特征

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生态学报 2023年

作者：陶国启陈之光张立锋赵亮唐艳鸿古松河北省农林科学院农业环境资源研究所南开大学生命科学学院中国科学院西北高原生物研究所北京大学城市与环境学院

青藏高原是我国最典型的季节性冻土分布区,近年的气候变化对该区域的土壤冻融及其生态系统碳排放产生了深刻影响。为揭示土壤冻融变化对高寒生态系统呼吸(Re)的影响,本研究于2016和2017年利用涡度相关和微气象系统对三江源高寒草甸生态... 详细信息

青藏高原是我国最典型的季节性冻土分布区,近年的气候变化对该区域的土壤冻融及其生态系统碳排放产生了深刻影响。为揭示土壤冻融变化对高寒生态系统呼吸(Re)的影响,本研究于2016和2017年利用涡度相关和微气象系统对三江源高寒草甸生态系统的碳通量和环境要素进行了观测,重点探讨了季节性冻融循环(Seasonal Freeze-Thaw Cycles,SFTC)对Re的影响,并分析了昼夜冻融循环(Diurnal Freeze-Thaw Cycles,DFTC)诱导Re的绝对和相对增量(ΔR(FTC(p)),R(FTC(p))/Rmin)及对Re的标准化效应值(lnRRp)。结果表明,在土壤冻结期Re维持在低水平,而在春季冻融循环期和融化期冻土逐渐融化,Ts5和SWC的上升促进了冻土有机碳转化为CO2,使Re升高。春季冻融循环期的Re相对冻结期明显升高了65.2%,并且春季冻融循环期的呼吸对温度的敏感性(Q10)达到5.53,明显高于其他时段。2016和2017年春季冻融循环期的ΔR(FTC(p))分别为0.023和0.017 mg CO2m-2s-1,R(FTC(p))/Rmin分别达到3.90和3.39,lnRRp分别为0.207和0.119,即DFTC对Re的影响较明显。SWC是影响春季冻融循环期内ΔR(FTC(d))、lnRRd和Re日均值的最主要因素,而土壤温度日较差(ΔTs5)和土壤日最低温度(Ts5min)也产生了明显的影响。结果说明,春季冻融循环期的Re,Q10,ΔR(FTC(p))和lnRRp较高可能与三江源高寒草甸较高的ΔTs5和SWC有关,由于春季冻融循环期Re对温度升高特别敏感,并明显受到了DFTC的影响,在气候变暖及DFTC频繁发生的背景下,三江源高寒草甸春季冻融循环期可能会释放更多的CO2。

关键词：冻融循环生态系统呼吸青藏高原涡度相关高寒草甸