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北京城市绿地与周边道路空气CO2浓度和δ13C值的差异及影响因素

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应用生态学报 2019年第11期30卷 3844-3854页

作者：孙守家雷帅仇兰芬李春友舒健骅中国林业科学研究院林业研究所/国家林业局林木培育重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037 北京市园林科学研究院/园林绿地生态功能评价与调控技术北京市重点实验室北京100102 河北农业大学园林与旅游学院河北保定071000

采用离轴积分腔输出光谱技术测定了北京市4组绿地及其相邻道路上CO2浓度和δ^13C值的变化,分析城市绿地对近地层CO2浓度空间分布的影响.结果表明:北京城市CO2浓度和δ^13C值存在时空差异,城区CO2浓度最高,近郊次之,远郊最低,co2存在明... 详细信息

采用离轴积分腔输出光谱技术测定了北京市4组绿地及其相邻道路上CO2浓度和δ^13C值的变化,分析城市绿地对近地层CO2浓度空间分布的影响.结果表明:北京城市CO2浓度和δ^13C值存在时空差异,城区CO2浓度最高,近郊次之,远郊最低,co2存在明显的穹顶式分布,但δ^13C值变化分布恰好相反.在非生长季节中,绿地与相邻道路之间的Δco2和δ^13C值较小,4个试验点之间差异不显著.然而,在生长季节中,城区的北京园林科学研究院绿地与4环路(BLA&4th RR)、北京奥林匹克森林公园与5环路(BOP&5th RR)的Δco2和δ^13C值显著高于郊区的稻香园公园与苏家屯东路(DP&SR)、北京门头沟城郊森林站与站外道路(MTG&MR).在生长季节和非生长季节中,4个试验点的CO2浓度与车流量呈显著正相关,表明车流量是影响市区CO2浓度空间分布的重要因素之一.非生长季节中δ^13C值与车流量呈显著负相关,但在生长季节,δ^13C值与车流量相关性不显著.4块绿地内外的ΔCO2浓度值均与叶面积指数(LAI)呈显著负相关,δ^13C值与LAI呈极显著的对数函数关系.逐步回归分析表明,生长季节中太阳辐射、温度和LAI对市区和近郊绿地内外ΔCO2浓度具有显著影响,温度和太阳辐射是影响δ^13C值的主要因子.生长季节中,植物通过光合作用降低了绿地系统近地层的CO2浓度,表明绿地系统在改善城市生态环境方面发挥积极作用.

关键词：城市绿地系统稳定碳同位素 CO2浓度车流量叶面积指数

co_(2)浓度升高对大豆干旱胁迫的缓解效应

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应用生态学报 2021年第1期32卷 182-190页

作者：张小琴张媛铃李炳言冯雅楠李萍张东升王利伟郝兴宇山西农业大学农学院山西晋中030801

co_(2)浓度升高和干旱带来的气候变化势必对大豆的生长造成影响。目前,co_(2)浓度升高对干旱胁迫下大豆生理生化的影响研究较少。本试验研究了不同co_(2)浓度(400、600μmol·mol^(–1))和水分处理下(正常水分:叶片相对含水量为83%~90%... 详细信息

co_(2)浓度升高和干旱带来的气候变化势必对大豆的生长造成影响。目前,co_(2)浓度升高对干旱胁迫下大豆生理生化的影响研究较少。本试验研究了不同co_(2)浓度(400、600μmol·mol^(–1))和水分处理下(正常水分:叶片相对含水量为83%~90%;干旱:叶片相对含水量为64%~70%)大豆开花期的光合能力、光合色素积累、抗氧化水平、渗透调节物质、激素水平、信号转导酶和基因表达量的变化。结果表明:干旱胁迫下co_(2)浓度升高显著提高了大豆叶片蒸腾速率、水分利用效率和净光合速率,但降低了叶绿素b含量。co_(2)浓度升高显著增加了干旱胁迫下叶片过氧化物酶活性和脱落酸含量,显著降低了脯氨酸含量,对可溶性糖含量没有显著影响。干旱胁迫下co_(2)浓度升高显著增加了钙依赖蛋白激酶含量和谷胱甘肽-S-转移酶活性,并且其基因表达量均显著上调;显著降低了丝裂原活化蛋白激酶和热休克蛋白含量,并下调了其基因表达量。研究结果将有助于了解气候变化对大豆生长和生理生化的影响,为应对未来气候变化下大豆生产采取必要措施。

关键词： CO2浓度干旱大豆抗氧化系统信号转导植物激素

CO2浓度和温度对玉米光合性能及水分利用效率的影响

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农业工程学报 2020年第5期36卷 122-129页

作者：刘亮郝立华李菲郭丽丽张茜茜何春霖郑云普河北工程大学水利水电学院邯郸056038

利用可精准控制CO2浓度的大型人工气候室,探讨提高CO2浓度和温度对玉米生长、气体交换参数、荧光参数及水分利用效率的影响。结果表明,温度显著影响玉米的生长过程,但CO2浓度对玉米的生物量、叶面积和株高的变化均未产生显著影响。另外,... 详细信息

利用可精准控制CO2浓度的大型人工气候室,探讨提高CO2浓度和温度对玉米生长、气体交换参数、荧光参数及水分利用效率的影响。结果表明,温度显著影响玉米的生长过程,但CO2浓度对玉米的生物量、叶面积和株高的变化均未产生显著影响。另外,在25/19℃和31/25℃温度条件下,净光合速率(Pn)对温度的响应并没有受到CO2浓度的影响,但在37/31℃高温环境下,CO2浓度升高导致玉米的Pn显著提高16.4%(PCO2浓度能增加玉米的净光合速率。此外,玉米叶片的水分利用效率(water use efficiency,WUE)随温度升高而显著下降,但CO2浓度升高条件下的玉米叶片WUE明显高于自然CO2浓度,表明CO2浓度升高可以降低升温对玉米叶片WUE的影响。但在不同环境温度条件下,CO2浓度升高缓解高温对叶片WUE产生影响的机理存在差异,较低温度时CO2浓度升高通过降低叶片的蒸腾速率提高WUE,而在高温条件下主要是由于CO2浓度升高能有效缓解高温对Pn的伤害,进而促进叶片WUE的提升。研究结果可为深入理解未来气候变化对玉米生长及水分利用效率产生的影响提供参考,为应对气候变化的农田管理策略制定提供数据支撑和理论依据。

关键词：作物光合作用温度玉米 CO2浓度水分利用效率

双季稻不同生育期净同化速率对大气CO2浓度和温度升高的响应

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应用生态学报 2020年第3期31卷 872-882页

作者：马娉李如楠王斌李玉娥万运帆秦晓波刘硕高清竹中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部农业环境重点实验室北京100081

大气CO2浓度和温度升高对水稻干物质积累的影响因不同栽培区域和不同稻作类型而异。目前,我国双季稻轮作系统干物质生产力对温度、CO2浓度升高和二者交互作用的响应特征尚不明确。本研究以早稻‘两优287’和晚稻‘湘丰优9号’为供试材料... 详细信息

大气CO2浓度和温度升高对水稻干物质积累的影响因不同栽培区域和不同稻作类型而异。目前,我国双季稻轮作系统干物质生产力对温度、CO2浓度升高和二者交互作用的响应特征尚不明确。本研究以早稻‘两优287’和晚稻‘湘丰优9号’为供试材料,在湖北省荆州市利用开顶式气室(OTC)进行连续3年的大田原位模拟试验,设置大田(UC)、对照(CK,OTC控制大气温度和CO2浓度)、增温2℃(ET)、CO2浓度增加60μmol·mol-1(EC)、增温2℃+CO2浓度增加60μmol·mol-1(ETEC)5个处理,研究温度和CO2浓度升高对早稻和晚稻地上部生物量、叶面积和净同化速率的影响。结果表明:CO2浓度和/或温度升高对早稻和晚稻移栽-拔节阶段净同化速率影响不显著,提高了拔节-齐穗阶段净同化速率,但降低了齐穗-成熟阶段净同化速率(除早稻对高CO2浓度表现为正响应外)。CO2浓度和/或温度升高促进了各生育期叶面积的增长,以ETEC处理叶面积指数最高(除成熟期外)。在齐穗期,温度和CO2浓度升高协同促进了地上部干物质积累,ETEC处理早稻和晚稻地上部生物量比CK高10.3%~39.8%和23.6%~34.4%;在早稻成熟期,增温在一定程度上抵消了增加CO2浓度对地上部干物质积累的促进作用,ETEC比EC地上部生物量降低3.2%~14.1%;而晚稻成熟期,增温和增加CO2浓度表现为正向的交互作用,可进一步提高地上部生物量。回归分析表明,温度和CO2浓度升高在双季稻营养生长阶段对植株净同化能力以正向作用为主,在生殖生长阶段增温表现为负向作用。由于生长特性、生育期跨度和温度资源配置的差异,CO2浓度和温度升高可能提高我国双季稻轮作系统干物质生产力。

关键词：双季稻 CO2浓度温度干物质积累叶面积净同化速率

CO2浓度变化对青藏高原草地生态系统质量的影响研究

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CO2浓度变化对青藏高原草地生态系统质量的影响研究

作者：徐若鹏北华航天工业学院

学位级别：硕士

气候变化对生态系统的影响已经成为全球性环境问题。工业革命以来,对化石燃料的过度使用引发了全球大气co浓度的快速上升,导致的气候变化已对全球生态系统造成显著的负面影响。青藏高原是我国重要的生态安全屏障和水源涵养战略区,青藏... 详细信息

气候变化对生态系统的影响已经成为全球性环境问题。工业革命以来,对化石燃料的过度使用引发了全球大气co浓度的快速上升,导致的气候变化已对全球生态系统造成显著的负面影响。青藏高原是我国重要的生态安全屏障和水源涵养战略区,青藏高原众多生态系统类型中面积占比最大的草地生态系统及其稳定性长期受到气候变化与人类活动的影响。科学客观地评估分析青藏高原地区co浓度与草地生态系统质量的时空分布与变化,探究co浓度变化对青藏高原草地生态系统质量的影响,有助于认识区域生态系统状况变化的时空格局和青藏高原对气候变化的响应,对生态文明建设以及实现“双碳”目标也具有重要的参考意义。本文以青藏高原草地生态系统为研究对象,利用经验贝叶斯克里金法对GOSAT卫星数据进行插值,对青藏高原大气co浓度数据空间分布和时空变化进行分析;基于国家最新发布的生态系统质量评估方法,结合2010-2019年的遥感生态参数(LAI、FVC、GPP)对草地生态系统质量进行评估,计算出表征生态系统质量的EQI值并根据EQI进行分级;利用地理探测器模型重点分析了co浓度变化对青藏高原草地生态系统质量的影响,以及影响青藏高原草地生态系统质量空间分布的驱动因子。主要结论如下:(1)青藏高原地区大气co浓度存在较显著的时间变化和空间差异。从时间上看,青藏高原的co浓度随时间呈波动性增长,从2010年的386.6 ppm增加到2019年的410.4 ppm,年平均增长率为2.4 ppm yr,高于全球平均增长率,与全国平均增长率基本持平,且具有春冬高、夏秋低的季节变化特征;从空间上看,呈现东、西部高,南、北、中部低的空间分布,由青海省海西州、海南州、玉树州、果洛州构成的中部及北部地区及西藏自治区阿里地区、那曲市、日喀则市构成的南部地区co浓度明显低于四川省甘孜州和阿坝州构成的东部地区和新疆自治区喀什地区、和田市构成的西部地区。(2)青藏高原草地生态系统质量呈“整体稳定,局部呈散点状微小变化”的特点。从时间上看,青藏高原草地EQI由2010年的36.37增长至2019年的36.47,年平均增长率为0.01,EQI整体保持稳定;从空间上看,草地生态系统质量整体呈现“西北差、东南优”的空间分布格局,自甘肃省张掖市向西南至西藏自治区日喀则市形成生态系统质量等级分界带,分界带以东,大部分地区的草地生态系统质量为中等以上;分界带以西,大部分地区的草地生态系统质量为中等以下;分界带内的草地生态系统质量则以中等为主。从EQI等级变化来看,研究时段内EQI等级的降低变化类型以“由低变差”、“由中变低”为主,主要发生在青藏高原西部和中部;升高变化类型则以“由差变低”、“由中变良”为主,主要发生在青藏高原中部;EQI等级为优的区域较为稳定,在研究时段内的变化比例最低。(3)大气co浓度和年降水量是影响青藏高原草地生态系统质量空间分布的主要驱动因子,年降水量和大气co浓度具有较强的解释力,分别超过了58%和45%。同时,青藏高原草地生态系统质量变化也与人类活动和近地面相对湿度密切相关,人类足迹和近地面相对湿度对青藏高原草地生态系统质量空间分布的解释力均在30%以上。近地面气压、地形分布、近地面气温对青藏高原草地生态系统质量空间分布的解释力均未超过30%,影响力较低,属次要驱动因子。近地面风速对青藏高原草地生态系统质量的空间分布解释力尚不足20%,对青藏高原草地生态系统质量的影响相对最弱。驱动因子的交互作用方式表现为协同增强式,以非线性增强和双因子增强为具体表现形式。co浓度与年降水量的交互作用的解释力超过66%,与其他驱动因子交互作用均超过50%,展现出较强交互力。大气co浓度对与青藏高原高程因子和人类活动足迹因子具有显著性差异,与近地面气压无显著性差异。

关键词：青藏高原草地生态系统生态系统质量 CO2浓度影响研究

土壤水分胁迫和大气CO2浓度对光合分馏及后光合分馏的影响

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应用生态学报 2020年第6期31卷 1800-1806页

作者：丁兵兵张永娥余新晓贾国栋王渝淞郑鹏飞蒋涛夏娟娟北京林业大学水土保持与荒漠化防治教育部重点实验室北京100083 中国水利水电科学研究院泥沙研究所北京100038

对植物光合和后光合分馏进行分析,有助于提升对植物生理和水分管理等的认识。本研究通过测定大气、侧柏叶片和枝条韧皮部可溶性化合物的δ13C,探讨了光合作用时大气和叶片间碳同位素的分馏(ΔCa-leaf)和光合作用后叶片到枝条间的碳同位... 详细信息

对植物光合和后光合分馏进行分析,有助于提升对植物生理和水分管理等的认识。本研究通过测定大气、侧柏叶片和枝条韧皮部可溶性化合物的δ13C,探讨了光合作用时大气和叶片间碳同位素的分馏(ΔCa-leaf)和光合作用后叶片到枝条间的碳同位素分馏(ΔC_(leaf-phlo))对土壤含水量(SWC)和大气CO2浓度(C_a)的响应。结果表明:ΔCa-leaf在SWC为田间持水量(FC)的95%~100%(95%~100%FC)且C_a为400μmol·mol^-1时达到最大值(13.06‰),在SWC为35%~45%FC且C_a为800μmol·mol^-1时达到最小值(8.63‰);气孔导度和叶肉细胞导度均与ΔCa-leaf呈显著线性正相关,相关系数分别为0.43和0.44;而ΔC_(leaf-phlo)并未受到SWC和C_a的显著影响。本研究不仅可以提高对碳同位素的分馏机制的认识,而且可以为植物对未来气候变化的生存适应性提供理论依据。

关键词：土壤含水量 CO2浓度碳同位素光合分馏后光合分馏

城市大气CH4和CO2浓度的车载移动观测分析

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环境科学与技术 2020年第8期43卷 83-89页

作者：张馨木胡凝肖薇刘寿东张雪张舒茵南京信息工程大学大气环境中心江苏南京210044 南京信息工程大学江苏省农业气象重点实验室江苏南京210044 河北省廊坊市气象局河北廊坊065000

城市是co2、CH4等温室气体的主要来源,对全球碳收支有显著的贡献。该研究利用车载温室气体观测系统,选择了贯穿南京主城区的3条线路,进行了为期4 d的大气co2和CH4浓度的流动观测。结果表明,大气co2与CH4浓度变化的主控因子不同,有着截... 详细信息

城市是co2、CH4等温室气体的主要来源,对全球碳收支有显著的贡献。该研究利用车载温室气体观测系统,选择了贯穿南京主城区的3条线路,进行了为期4 d的大气co2和CH4浓度的流动观测。结果表明,大气co2与CH4浓度变化的主控因子不同,有着截然不同的时间变化特征。co2呈现"双峰型"变化,峰值出现在早、晚高峰;而大气CH4为昼低夜高的"V"型分布,最高值出现在凌晨。其次,大气co2和CH4浓度存在明显的周末效应,工作日平均要比周末高。最后,大气co2、CH4的低浓度出现频率明显高于高浓度。CO2浓度超过696.9μmol/mol、CH4浓度超过4.7μmol/mol的观测点仅占1.16%和1.34%,这些高值点从城市中心向四周逐渐减少。研究结果可为区域碳源、汇空间格局的分析提供数据。

关键词：城市车载观测 CO2浓度 CH4浓度时空分布

高CO2浓度、干旱及其互作对不同持绿型小麦幼苗的影响

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应用生态学报 2020年第7期31卷 2407-2414页

作者：牛胤全史雨刚汤小莎晋秀娟曹亚萍杨进文王曙光孙黛珍山西农业大学农学院山西太谷030801 山西省农业科学院小麦研究所山西临汾041000

以小麦持绿型品种‘烟农19’和非持绿型品种‘旱选3号’为试材,在开放式气室(OTC)内设置正常CO2浓度(370μmol·mol-1)和高CO2浓度(550μmol·mol-1),干旱(田间持水量的45%~55%)和灌溉(田间持水量的75%~85%),共4个环境处理,采用盆栽法... 详细信息

以小麦持绿型品种‘烟农19’和非持绿型品种‘旱选3号’为试材,在开放式气室(OTC)内设置正常CO2浓度(370μmol·mol-1)和高CO2浓度(550μmol·mol-1),干旱(田间持水量的45%~55%)和灌溉(田间持水量的75%~85%),共4个环境处理,采用盆栽法研究高CO2浓度、干旱及其互作对不同持绿型小麦幼苗生长性状、生物量积累和生理性状的影响。结果表明:干旱显著抑制了小麦幼苗的生长发育;高CO2浓度对小麦幼苗的生长发育有明显的促进作用,对分蘖数的影响更显著,干旱条件下高CO2浓度使旱选3号和烟农19的分蘖数分别增加了61.0%和42.3%。两种水分条件下,高CO2浓度显著增加了小麦幼苗的生物量,降低了幼苗叶片过氧化物酶和脯氨酸的含量。干旱条件下,高CO2浓度表现出更好的"肥效作用"。此外,不同持绿型小麦品种对高CO2浓度的响应存在差异,旱选3号对co2的响应更敏感。因此,在未来气候变化背景下,CO2浓度升高时可以适当减少田间灌水量,合理利用水资源,还需注意选择适宜的品种。

关键词：小麦开放式气室 CO2浓度干旱幼苗生理性状

GOSAT卫星数据监测中国大陆上空CO2浓度时空变化特征

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遥感学报 2020年第3期24卷 319-325页

作者：邓安健郭海波胡洁姜成桢刘培更荆海峰河南理工大学测绘与国土信息工程学院焦作454000 黄河勘测规划设计有限公司郑州450003

中国地区大气CO2浓度对全球气候变化有重要的影响。本文基于日本GOSAT卫星短波红外co2的长期观测数据,对2010年-2016年中国大陆上空CO2浓度的分布特征和变化趋势进行分析研究。利用高精度的地基TCcoN站点co2观测对GOSAT co2数据进行精... 详细信息

中国地区大气CO2浓度对全球气候变化有重要的影响。本文基于日本GOSAT卫星短波红外co2的长期观测数据,对2010年-2016年中国大陆上空CO2浓度的分布特征和变化趋势进行分析研究。利用高精度的地基TCcoN站点co2观测对GOSAT co2数据进行精度验证,结果表明,GOSAT co2具有较高的精度,相对TCcoN co2的偏差为-1.04±2.10 ppm,两者的相关系数高达0.90;利用中国地区7年的GOSAT co2观测数据分析研究显示,CO2浓度高值主要分布在中国的浙江-江苏-安徽地区、京津冀地区和湖南-湖北-河南-陕西地区;截至2016年,中国大部地区CO2浓度超过400 ppm;中国大陆co2平均浓度呈现明显的逐年增长趋势,从2010年的387.76 ppm增长到2016年的402.18 ppm,年增长率约为2.31 ppm/a,略高于同期全球平均水平。

关键词： CO2浓度分布模式 co2年增长率中国大陆 GOSAT卫星