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冻融作用对大兴安岭多年冻土区泥炭地土壤有机碳矿化的影响研究 总被引：2，自引：0，他引：2
冻融循环是影响土壤碳氮生物地球化学过程较为重要的因素。在全球变化背景下,冻融作用对冻土区土壤碳库稳定性及其关键生物地球化学过程影响研究是当前国际热点,尤其是冻融作用影响下多年冻土区泥炭地土壤有机碳矿化研究目前仍未明确。选取我国大兴安岭多年冻土区泥炭地表层（0~15 cm）和深层（15~30 cm）土壤,采用冻融试验及室内培养方法,探索分析了冻融作用影响下泥炭地土壤有机碳矿化特征,并从土壤活性碳和土壤酶活性角度阐述了影响机制。结果表明在短期的培养中,土壤有机碳矿化量在483~2836 mg/kg间波动,而冻融循环均显著降低了表层和深层土壤有机碳矿化量,并且对深层土壤有机碳的矿化抑制作用更为明显,高达76%。值得注意的是,冻融循环却明显促进了CH4的排放,尤其是表层土壤,高达145%。冻融循环作用也显著增加了土壤可溶性有机碳（DOC）含量,但却降低了土壤微生物量碳（MBC）以及土壤纤维素酶、淀粉酶和蔗糖酶活性。冻融作用下低的土壤酶活性以及相对低质量碳是抑制土壤有机碳矿化的原因。全球变暖背景下,与单纯温度增加所导致的土壤有机碳矿化释放量相比,冻融循环作用能降低大兴安岭泥炭地活动层中土壤有机碳在短期内碳的释放。 相似文献
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气候变化与松嫩流域黑土退化 总被引：5，自引：0，他引：5
松嫩流域是世界三大黑土带中国境内主要部分,黑土的开发利用和保护越来越受到关注.本文通过利用气候要素计算土壤有机碳含量的方法分析了松嫩流域黑土地有机碳含量的分布状况和近 50a来气候变化可能引起碳含量的减少.认为松嫩流域土壤有机碳含量的分布有很好的规律,呈自西南向东、向北减少的梯度变化.这种分布与松嫩流域长期以来形成的气候状况有关,即湿润地区优越于亚干旱地区;由于近 50a来的气候变化导致了土壤中有机碳的含量下降,西南部亚干旱地区减少的最多.因此可以得出近 50a的气候变化也是松嫩流域黑土退化的原因之一. 相似文献
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全球气候变化引起的中高纬度地区积雪覆盖和降雪格局变化,造成该区域土壤冻融交替强度和频次变化,是土壤氮循环的重要影响因素。冻融温差和冻融循环次数影响微生物数量和群落的变化,进而影响土壤氮素生物地球化学循环。以大伙房水库实验林场小流域的河岸缓冲带生态系统为研究对象,通过分析冻融交替对河岸缓冲带土壤无机氮和土壤微生物量氮的影响,阐明冻融交替对土壤无机氮含量变化的影响机制,为评估小流域氮素流失风险提供依据。结果表明：随着冻融循环次数的增加,土壤无机氮含量呈增加趋势;不同温差的冻融循环处理对土壤无机氮影响不同,冻融条件为-5/+5℃和-20/+5℃时土壤无机氮含量在冻融循环10次之后分别为34.9±0.9 mg/kg和37.2±0.8 mg/kg,是处理前的1.21和1.41倍;冻融温差和冻融循环次数对土壤NH4+–N含量有极显著影响(P<0.01),土壤冻融10次后土壤NH4+–N含量是对照处理的4-10倍;冻融循环次数对土壤NO3－–N含量有显著影响(P<0.05),冻融温差对NO3－–N含量无显著影响(P>0.05);土壤微生物量氮含量对冻融循环的响应显著(P<0.01)。可见,冻融交替显著增加了土壤无机氮含量,由于早春季节植被对无机氮吸收较少,可能增大土壤氮素随冰雪融化的淋溶流失风险。 相似文献
4.
梅里雪山地区是中国地形起伏最大的地区之一,其气候环境复杂多变、空间分异特征显著,对区域气温和降水的系统分析有助于揭示区域内冰川变化的原因和水文循环过程。站点观测的缺乏和再分析资料的低空间分辨率是精细刻画该地区气象条件的主要制约因素。研究中首先基于有限站点观测,采用尺度因子法和月尺度的回归校正对ERA5-Land产品进行校准;然后,考虑气温和降水的海拔效应,采用Anusplin插值的方式对校准后的结果进行统计降尺度。最终获得了梅里雪山地区近30年(1990—2020年）1 km空间分辨率的气温、降水数据,并以此分析了这一地区降水、气温的时空异质性及其在不同海拔梯度上的表现特征。结果表明,区域气温以0.15℃/(10 a)的速率呈显著上升趋势,且各季节升温的幅度及分布范围各异;降水则以-41.19 mm/(10 a)的速率呈显著下降趋势,整个区域呈“变暖变干”的倾向。区域增温具有明显的海拔依赖性,海拔低于4000 m和>5000 m时,增温不随海拔变化而变化,当海拔处于4000~5000 m时,增温幅度随海拔升高而增加。区域降水也具有显著的海拔梯度效应,当海拔<5000 m时,西坡降水随海拔的升高而减少,当超过该海拔后降水随海拔升高而增加;东坡降水始终随海拔升高而增加。梅里雪山气候变化的时空分异特征是大气环流背景和复杂地理环境共同作用的结果。区域持续的变暖及降水的减少可能会进一步加重该区冰川水资源的流失。 相似文献
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土壤碳氮与土壤酶相关性研究进展 总被引：12，自引：0，他引：12
土壤酶在生态系统中起着重要的作用，是土壤有机体的代谢动力，参与包括土壤生物化学过程在内的自然界物质循环。土壤碳氮作为土壤生物化学研究的重要内容。与土壤酶具有密切的关系。综述土壤碳氮与土壤酶的相关性，对研究其全球的变化很有必要。 相似文献
7.
《高原气象》2018,(5)
以位于青藏高原与黄土高原及陇南山地过渡带的甘南藏族自治州为例,基于考虑土壤冻融界面变化的陆面过程模式研究了1979-2012年冻土变化及水资源与生态系统碳通量对气候变化的响应。结果表明,甘南州气候态多年冻土面积约1. 5×104km2,季节性冻土约占2. 5×10~4km~2,多年冻土最大融化深度呈增加趋势,季节冻土最大冻结深度逐渐减少,整体上冻土正随着气温上升逐步退化;尽管降雨有所增加,而气温上升引起的蒸散发增加也可能是产流减少的原因之一,其中多年冻土区更为敏感,水热变化增减率较季节冻土区大;生态系统碳循环方面,北部主要表现为碳源,南部则表现为碳汇,升温促进植被生长,使得进入生态系统的碳呈略微增加的趋势,尽管总初级生产力(GPP)与净初级生产力(NPP)呈增长趋势,但植被碳利用效率逐步减小,表明气候变化背景下生态系统固碳能力有所退化;最后经多元回归分析可知,气候变化在多年冻土区可以解释66%的NPP变化与31%的生态系统净交换量(NEE)变化,而在季节冻土区则能解释45%的净初级生产力变化。 相似文献
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森林生态系统是一个庞大的碳储备系统,在当前气候变暖条件下,温度变化会对森林生态系统的碳收支过程产生重要影响。该文选择长白山温带针阔混交林森林生态系统（CBS）作为研究对象,利用多年通量及小气候观测资料分析该生态系统碳收支过程对温度的响应特征,结果显示该温带森林碳交换的季节变化特征十分明显。生态系统总初级生产力GPP、生态系统呼吸Re和净生态系统碳交换NEE在2003—2008年的月平均变化显示,碳收支3个组分最大值均出现在夏季,GPP最大值出现在7月,Re最大值主要出现在8月,NEE负方向的最大值主要出现在6月或7月,表现为碳吸收。在日尺度和月尺度对温度的响应上,GPP和Re都是随温度（气温和5 cm土壤温度）呈显著的指数升高形式。在日尺度上和月尺度上, NEE对气温的响应皆是分段线性形式,先是随气温的上升而正向增大,表现为碳排放;当超过临界温度,随气温的继续上升而负值增大,表现为碳吸收。根据温度、GPP、Re以及NEE的季节的变化,每年达到最大的GPP、Re以及NEE的最适温度均不同,这表明了在气温变化的背景下,生态系统的最适温度也在随之改变,也表明了不考虑其它因素的影响,在气候变暖的背景下,长白山针阔混交林森林生态系统的GPP、Re随气温的升高增大,而NEE随气温的升高而减小。 相似文献
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为了应对全球气候变化带来的挑战,2020年9月中国提出努力争取在2060年前实现碳中和。对此,生态系统固碳被寄予厚望;然而,生态学理论认为,成熟生态系统的碳输入输出趋于平衡,没有碳的净积累,也就没有碳汇功能,而未成熟的生态系统虽有碳的净积累并具有碳汇功能,但自然界任何未成熟生态系统从它建立的时候开始都在不断地向成熟生态系统演替,即任一生态系统演替的最终结果必然是碳输入输出达到平衡状态。由于森林生态系统碳库是陆地生态系统中最大的碳库,所以人们对其在碳中和上的贡献充满期待。本文以森林生态系统为例,分别考虑森林生态系统碳库的生物量碳库和土壤有机碳库,并基于全球最新研究成果,论证了森林生态系统土壤碳库积累过程具有长久的固碳功能,且不违背成熟生态系统碳输入输出趋于平衡的生态学理论,它能为实现碳中和目标做出贡献。 相似文献
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基于2005年4～10月盘锦湿地芦苇群落土壤不同土层土壤碱解氮及溶解性有机碳的观测资料,分析了盘锦湿地芦苇群落土壤碱解氮与溶解性有机碳(DOC)的季节动态。结果表明:不同土层碱解氮、溶解性有机碳的季节动态并不相同。0～10 cm土层碱解氮与DOC季节动态相似,6月土壤碱解氮与DOC含量均最高,分别为244.86 mg/kg和13.16 mg/L。8月碱解氮含量最低,为139.18 mg/kg;9月DOC含量最低。10～20 cm土层DOC的季节性动态变化与表土具有相似性,峰值均出现在6月,谷值出现在9月;10～20 cm土层碱解氮最低值出现在6月,与0～10 cm土层不同。20～30 cm土层内,4～7月DOC几乎无变化,8月DOC含量最低,9月增加;4～5月碱解氮波动较大,5月降到102 mg/kg,6月增加到151 mg/kg。研究表明,盘锦湿地芦苇群落土壤微生物活性与凋落物分解对DOC及碱解氮的季节动态有很大的影响,同时温度、降水量及冻融也影响着DOC及碱解氮的季节动态。 相似文献
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以黄河三角洲退化湿地人工引水恢复区为研究对象,采用野外植被调查、土壤采样结合室内实验方法,对植被的种类、密度、盖度、频度和重要值以及土壤含水量、pH值、有机质、全氮以及全磷等指标进行分析,旨在探讨人工引水恢复工程对黄河三角洲退化湿地所产生的生态效应。结果表明：随着水分条件的改善,恢复区植被呈现出正向演替;恢复区土壤含水量明显高于未恢复区,pH值则明显降低,土壤有机质含量高于未恢复区,土壤全氮、全磷含量变化不大。可见,引水恢复工程已经使退化湿地的生态环境得到了一定程度的改善,淡水资源仍是制约退化湿地恢复的关键因素。 相似文献
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Adriana Gioda Olga L. Mayol-Bracero Gabriel J. Reyes-Rodriguez Gilmarie Santos-Figueroa Jeffrey L. Collett Jr. 《Journal of Atmospheric Chemistry》2008,61(2):85-99
Chemical characterization was performed on cloud and rainwater samples collected as part of the Rain In Cumulus over the Ocean Experiment (RICO). This experiment took place at a mountaintop site (East Peak) in Puerto Rico from December 2004 to March 2007 in order
to determine water-soluble organic and nitrogen fractions in a marine background environment. For cloud water, similar average
concentrations of 1.0 (±0.3) mg/L were found for total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) and an average concentration
of 0.8 (±0.2) mg/L was found for dissolved organic carbon (DOC). In rainwater, these concentrations were lower, ranging from
0.3 to 0.5 (±0.1) mg/L. Changes in the concentrations of these species were observed in periods under the influence of anthropogenic,
African dust, and volcanic ash air masses. In these periods the concentrations of TOC, DOC, and TN were 2 to 4 times higher
than in periods under the influence of trade winds. The insoluble organic material arriving during African dust events showed
total carbon (TC) concentrations on averaging 1.5 mg/L for cloud water. The TC was composed mainly of organic carbon with
polar compounds from low to high molecular weight (MW). The polar compounds with high MW were probably associated with pollution
(e.g., fossil fuel combustion) from other regions. Crustal species (Al and Fe) dominated particles associated with dust episodes,
confirming the soil origin. Our results suggested that a fraction (40–80%) of TOC and (<100%) of TN in Puerto Rican cloud/rainwater
could be originated from long-range transport of dust, ash and/or pollution. 相似文献
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Zhengxi Tan Larry L. Tieszen Shuguang Liu Emmanuel Tachie-Obeng 《Climatic change》2010,100(3-4):703-715
Many savannas in West Africa have been converted to croplands and are among the world’s regions most vulnerable to climate change due to deteriorating soil quality. We focused on the savanna-derived cropland in northern Ghana to simulate its sensitivity to projected climate change and nitrogen fertilization scenarios. Here we show that progressive warming–drying stress over the twenty-first century will enhance soil carbon emissions from all kinds of lands of which the natural ecosystems will be more vulnerable to variation in climate variables, particularly in annual precipitation. The carbon emissions from all croplands, however, could be mitigated by applying nitrogen fertilizer at 30–60 kg N ha???1 year???1. The uncertainties of soil organic carbon budgets and crop yields depend mainly on the nitrogen fertilization rate during the first 40 years and then are dominated by climate drying stress. The replenishment of soil nutrients, especially of nitrogen through fertilization, could be one of the priority options for policy makers and farm managers as they evaluate mitigation and adaptation strategies of cropping systems and management practices to sustain agriculture and ensure food security under a changing climate. 相似文献
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基于克拉玛依减排林区的土壤和地下水取样分析结果,应用生态系统服务价值的原理与方法,分析了克拉玛依减排林区的土地开发效应.结果表明土地开发已取得一定的正效应:已开发用地土壤有机质、有效N和速效K的质量分数均高于未开发用地,土地开发明显地改善了土壤的养分状况;土壤浅层总盐量降低67.5%,土壤盐渍化现象得到有效控制;林地生态系统服务价值高达1.5417×109元/a.同时,土地开发也产生了一些负效应:地下水pH值、电导率、矿化度和全盐量均高于未开发用地,减排林区地下水化学特征不利于区域减排林效应的持续发挥;土壤有效P质量分数偏低,也不利于林区植被的生长. 相似文献
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干旱和复水对羊草碳氮分配的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
植物的碳氮营养及其相互关系是最重要的基本生物过程之一,阶段性干旱对植物碳氮分配的影响研究甚少。实验以中国北方草原的典型植物羊草为材料,研究不同干旱持续期复水对羊草碳氮含量、分配及其相互关系的影响。结果表明:短期和中期干旱使植株生物量、氮素水平和单株总氮量增加,但长期干旱使之降低。水分处理对碳含量的影响不显著。干旱后复水降低了各器官特别是绿叶的碳氮比。中度持续干旱的氮素利用率(NUE)最高、短期干旱最低。羊草各器官氮素绝对量占整株的百分比从大到小依次为:绿叶、根茎、根、枯叶和茎鞘,其中叶片的氮素总量占植株的一半以上;随着干旱持续期的增加,氮素对根部的投资亦加大。羊草受到适当干旱驯化后复水引发的超补偿作用可促进羊草植株生长、提高氮素水平,并在一定程度上通过碳氮分配的调节作用来适应于阶段性的干旱胁迫。 相似文献
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三清山是世界自然遗产和世界级地质公园,旅游景区的客流量非常大,因而三清山的雷电监测预警工作尤为重要。为此,本文截取了三清山地闪数据,以1km~2网格为基本单元,得到各单元内2011~2015年期间的全部地闪频次、极性、强度等数值,来分析三清山雷电活动特征及地形对雷电活动的影响。研究表明:(1)2011~2015年的四个季节中,三清山正闪电比例大部分要高于江西省的正闪电比例值,其中冬季正地闪比例最高,春季次之。(2)三清山6~8月雷暴活动最为活跃,落雷密度极大值中心随着月份推移,其移动规律:北部→南部→最南部→北部。三清山落雷密度分布不均匀,整体呈“南高北低”的趋势。(3)落雷密度在海拔800m以下,随海拔的上升而减小,800m以上,随海拔上升整体上表现出明显的增长趋势。雷电流平均强度在1000m以下随海拔变化未表现出明显规律,而在1000m以上,雷电流强度随海拔上升逐渐增强,呈现明显的正相关性,其相关系数R达到0.9253。 相似文献
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Incorporating organic soil into a global climate model 总被引：3，自引：1，他引：2
Organic matter significantly alters a soil’s thermal and hydraulic properties but is not typically included in land-surface
schemes used in global climate models. This omission has consequences for ground thermal and moisture regimes, particularly
in the high-latitudes where soil carbon content is generally high. Global soil carbon data is used to build a geographically
distributed, profiled soil carbon density dataset for the Community Land Model (CLM). CLM parameterizations for soil thermal
and hydraulic properties are modified to accommodate both mineral and organic soil matter. Offline simulations including organic
soil are characterized by cooler annual mean soil temperatures (up to ∼2.5°C cooler for regions of high soil carbon content).
Cooling is strong in summer due to modulation of early and mid-summer soil heat flux. Winter temperatures are slightly warmer
as organic soils do not cool as efficiently during fall and winter. High porosity and hydraulic conductivity of organic soil
leads to a wetter soil column but with comparatively low surface layer saturation levels and correspondingly low soil evaporation.
When CLM is coupled to the Community Atmosphere Model, the reduced latent heat flux drives deeper boundary layers, associated
reductions in low cloud fraction, and warmer summer air temperatures in the Arctic. Lastly, the insulative properties of organic
soil reduce interannual soil temperature variability, but only marginally. This result suggests that, although the mean soil
temperature cooling will delay the simulated date at which frozen soil begins to thaw, organic matter may provide only limited
insulation from surface warming. 相似文献
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Effects of Land Use Change On the Storage of Soil Organic Carbon: A Case Study of the Qianyanzhou Forest Experimental Station in China 总被引：4，自引：0，他引：4
Wang Shaoqiang Liu Jiyuan Yu Guirui Pan Yuanyuan Chen Qingmei Li Kerang Li Jiayong 《Climatic change》2004,67(2-3):247-255
Forests play an important role in sequestrating carbon from the atmosphere. Since the 1980s, reforestation activities have been implemented in the area surrounding the Qianyanzhou Forest Experimental Station in Jiangxi Province, China. Farmland and heavily eroded waste land were replanted with fruit, orchards and forest plantations. The area surrounding the Qianyanzhou Forest Experimental Station was selected as research site to analyze the potential of reforestation in carbon sequestration. This study evaluates the variation of soil organic carbon storage under the different land use types. Soil organic carbon storage varied greatly with land use types. From 1984 to 2002, soil organic carbon storage increased 2.45 × 106 kg across eight land use types. This study demonstrates the potential for carbon sequestration in soils from reforestation. However, a complete understanding of soil carbon fluxes at the landscape scale will depend on the potential and retention period of soil organic carbon. 相似文献