天山北坡荒漠草原碳通量特征及其影响因素
这是一篇关于荒漠草原,净生态系统碳交换速率,生态系统呼吸速率,土壤呼吸速率,土壤温度,土壤湿度的论文, 主要内容为荒漠草原是新疆天山北坡山前平原至中低山带广泛分布的草地类型,对天山北坡草地生态系统碳收支具有重要的调节作用。为阐明天山北坡荒漠草原碳通量变化特征及其对环境因子的响应,本研究以天山北坡荒漠草原为对象,基于2020-2021年微气象观测系统和Li-840 CO2红外气体分析仪观测数据,分析了荒漠草原碳通量变化特征及环境因子对其的影响。主要研究结果如下:(1)荒漠草原5 cm土壤温度有明显日变化特征;春季和夏季土壤温度随着土壤深度的增加逐渐降低,秋季和冬季土壤温度随着土壤深度的增加逐渐升高。通径分析表明,荒漠草原土壤温度变化主要受到空气温度直接作用的影响,其次也受到土壤湿度间接作用的影响。5 cm土壤湿度在春季、夏季、秋季主要受降水影响发生周期性波动,冬季土壤湿度波动不明显。(2)6-9月荒漠草原净生态系统碳交换速率有明显日变化趋势,白天为碳吸收,夜间为碳排放;月均净生态系统碳交换速率变化范围是-0.89～0.64μmol·m-2·s-1。生态系统呼吸速率有明显日变化趋势,生态系统呼吸速率日间高于夜间;月均生态系统呼吸速率变化范围是0.25～4.13μmol·m-2·s-1。土壤呼吸速率日间先升高后降低,夜间波动较平缓,最大值出现在12:00-16:00,最小值出现在6:00-7:00;月均土壤呼吸速率变化范围是0.19～2.80μmol·m-2·s-1。(3)光合有效辐射是影响日间净生态系统碳交换速率的主导因子,二者符合直角双曲线模型;生态系统呼吸速率与5 cm土壤温度、空气温度均符合指数模型,Q10介于1.58～2.82之间;生态系统呼吸速率与5 cm土壤湿度呈二次函数关系,5 cm土壤湿度过低或过高均会对其产生抑制作用。冗余分析表明,5 cm土壤湿度、空气温度、光合有效辐射是影响荒漠草原净生态系统碳交换速率和生态系统呼吸速率的关键因子。土壤呼吸速率(Rs)受5 cm土壤温度(Ts)和5 cm土壤湿度(SM)的共同影响;土壤呼吸速率与二者之间最佳拟合模型是Rs=-0.024+0.099Ts-5.726SM+0.288TsSM。(4)不同降水处理下生态系统呼吸速率和土壤呼吸速率有明显日变化趋势;28mm,18 mm,5 mm降水处理下,生态系统呼吸速率较CK显著增加216.81%,153.27%,39.35%,土壤呼吸速率较CK显著增加22.93%,23.20%,12.07%;生态系统呼吸速率与5 cm土壤含水量呈线性关系,土壤呼吸速率与5 cm土壤含水量呈二次函数关系。
短花针茅荒漠草原丛枝菌根真菌群落对降水变化与氮沉降的响应
这是一篇关于丛枝菌根真菌,降水变化,氮沉降,全球变化,荒漠草原的论文, 主要内容为荒漠草原生态系统在陆地生态系统中发挥着重要作用。降水变化和氮沉降作为全球变化的重要特征往往相伴发生,并通过调节土壤微生物群落来影响荒漠草原生态系统功能。探究丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal,AM)对降水变化与氮沉降的响应,全面系统分析全球变化对荒漠草原生态系统的影响,对制定科学的管理对策提供重要的理论和现实意义。本研究以短花针茅荒漠草原为研究对象,依托野外控制试验平台,采用裂区试验设计,主区为自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)3个水分处理,副区为0(N0)、30(N30)、50(N50)和100(N100)kg·hm-2·a-14个氮素处理,研究荒漠草原AM真菌群落对降水变化与氮沉降的响应。主要结论如下:(1)降水变化与氮沉降改变了荒漠草原AM真菌群落,增雨对AM真菌的Alpha多样性有促进作用,在相同氮添加条件下,Alpha多样性呈W>CK>R的趋势。减雨则反之。而氮沉降降低了AM真菌的Alpha多样性,Shannon指数在CK-N0中最高,CK-N100与CK-N0相比显著降低6.28%。氮沉降和降水变化交互具有拮抗作用。Ace指数在W-N100处理中与CK-N0相比增加3.63%。同时,水氮交互促使AM真菌的群落组成及Beta多样性发生显著改变,氮沉降是否降低AM真菌多样性主要取决于水分,越干旱氮沉降带来的负效应越强。(2)降水变化与氮沉降条件下,土壤-植被因子发生显著变化。增雨对氮添加下植物群落多样性和地上生物量积累具有正向复合作用。降水变化和氮沉降对土壤酶活性有显著的影响。土壤过氧化氢酶活性在R-N100中最低,与CK-N0相比显著降低了8.0%;土壤蔗糖酶活性在W-N0中最高,与CK-N0相比显著增加了13.76%,在R-N100中最低,与CK-N0相比显著降低了17.46%;土壤脲酶活性在W-N0中最高,与CK-N0相比显著增加了21.47%,在CK-N100中最低,与CK-N0相比显著降低了37.18%。(3)氮沉降增加土壤硝态氮含量,越干旱硝态氮积累越多。增雨与氮沉降交互有益于植物群落多样性和地上生物量积累,且两者具有协同作用。
内蒙古荒漠草原显热通量特征及影响因素研究
这是一篇关于荒漠草原,显热通量,大孔径闪烁仪,足迹模型,源区,通径分析的论文, 主要内容为评价荒漠草原区域路面过程及对气候变化的影响和适应,需要深入了解荒漠草原生态系统与大气之间能量交换特征。本研究以内蒙古荒漠草原生态系统为研究对象,以闪烁仪方法为主要观测手段,并引入足迹模型和通径分析方法,结合相应的气象、环境观测资料,分析了内蒙古荒漠草原区显热通量变化特征、源区分布和环境控制机制。主要的研究结果如下:(1)内蒙古荒漠草原显热通量2022年日变化曲线呈单峰型,峰值出现在13:30左右,白天通量值为正,夜间为负;多云和阴天的日变化曲线受云的影响较为复杂,晴天的显热交换量强于多云和阴天。显热通量月平均日动态曲线5月峰值最高,11月最低,6—8月进入草原生长旺季,曲线峰值明显减小,在后续的下降中9月(生长季末)出现了峰值的回升。2021年草原生长旺季内7月的显热交换最弱,2022年推迟至8月。研究期显热通量日积值的变化曲线近似“S”型,2022年近似呈单峰型,在–1.57MJ·m-2·d-1～13.79MJ·m-2·d-1之间变化;全年有14天日积值为负,夏季和春季的季显热交换总量远大于秋季冬两季,生长季显热通量比非生长季多约60%,2022年内蒙古荒漠草原每平米下垫面共向大气传递显热1673.05MJ,超过上年。(2)内蒙古荒漠草原上大孔径闪烁仪显热通量观测的源区并不一致,但均按照闪烁仪光径走向朝上风向延伸分布,越靠近光径对通量贡献能力越大。显热通量源区范围日变化与大气稳定度变化基本一致,各月通量源区面积在225000～372000m2之间变化,从1月到12月源区范围呈现出由大到小再到大的趋势。整个生长季的通量源区范围小于非生长季。2022全年LAS通量观测的源区面积为314500m2,东西长度约730m,南北长度约630m,主要分布于光径两侧,西北侧面积大西南侧面积小。影响通量源区分布的重要因素为大气稳定程度和风向,大气稳定度决定源区的范围大小,风向决定通量源区的方位朝向和延伸程度,同时也能够影响范围大小。(3)内蒙古荒漠草原生态系统中对显热通量显著影响的气象因子有太阳总辐射、空气温度、饱和水气压差和风速。显热通量主要受总辐射影响,两者相关系数大于0.93,饱和水汽压差次之,温度和风速的影响较弱。总辐射对显热通量的影响主要体现在直接作用上且为正效应,饱和水汽压差、温度和风速主要通过总辐射路径间接影响显热通量。下垫面性质中对显热通量显著影响的因子有地表温度、土壤含水量和地气温差。地气温差对显热通量的影响最大,相关性在0.88以上,其次是地表温度,土壤含水量的影响最弱。地气温差主要以直接方式正向影响显热通量,地表温度则通过温度差和土壤含水量路径间接影响显热通量。草原植被地上量和显热通量关系不显著。
短花针茅荒漠草原丛枝菌根真菌群落对降水变化与氮沉降的响应
这是一篇关于丛枝菌根真菌,降水变化,氮沉降,全球变化,荒漠草原的论文, 主要内容为荒漠草原生态系统在陆地生态系统中发挥着重要作用。降水变化和氮沉降作为全球变化的重要特征往往相伴发生,并通过调节土壤微生物群落来影响荒漠草原生态系统功能。探究丛枝菌根真菌(Arbuscular Mycorrhizal,AM)对降水变化与氮沉降的响应,全面系统分析全球变化对荒漠草原生态系统的影响,对制定科学的管理对策提供重要的理论和现实意义。本研究以短花针茅荒漠草原为研究对象,依托野外控制试验平台,采用裂区试验设计,主区为自然降雨(CK)、增雨30%(W)和减雨30%(R)3个水分处理,副区为0(N0)、30(N30)、50(N50)和100(N100)kg·hm-2·a-14个氮素处理,研究荒漠草原AM真菌群落对降水变化与氮沉降的响应。主要结论如下:(1)降水变化与氮沉降改变了荒漠草原AM真菌群落,增雨对AM真菌的Alpha多样性有促进作用,在相同氮添加条件下,Alpha多样性呈W>CK>R的趋势。减雨则反之。而氮沉降降低了AM真菌的Alpha多样性,Shannon指数在CK-N0中最高,CK-N100与CK-N0相比显著降低6.28%。氮沉降和降水变化交互具有拮抗作用。Ace指数在W-N100处理中与CK-N0相比增加3.63%。同时,水氮交互促使AM真菌的群落组成及Beta多样性发生显著改变,氮沉降是否降低AM真菌多样性主要取决于水分,越干旱氮沉降带来的负效应越强。(2)降水变化与氮沉降条件下,土壤-植被因子发生显著变化。增雨对氮添加下植物群落多样性和地上生物量积累具有正向复合作用。降水变化和氮沉降对土壤酶活性有显著的影响。土壤过氧化氢酶活性在R-N100中最低,与CK-N0相比显著降低了8.0%;土壤蔗糖酶活性在W-N0中最高,与CK-N0相比显著增加了13.76%,在R-N100中最低,与CK-N0相比显著降低了17.46%;土壤脲酶活性在W-N0中最高,与CK-N0相比显著增加了21.47%,在CK-N100中最低,与CK-N0相比显著降低了37.18%。(3)氮沉降增加土壤硝态氮含量,越干旱硝态氮积累越多。增雨与氮沉降交互有益于植物群落多样性和地上生物量积累,且两者具有协同作用。
内蒙古荒漠草原显热通量特征及影响因素研究
这是一篇关于荒漠草原,显热通量,大孔径闪烁仪,足迹模型,源区,通径分析的论文, 主要内容为评价荒漠草原区域路面过程及对气候变化的影响和适应,需要深入了解荒漠草原生态系统与大气之间能量交换特征。本研究以内蒙古荒漠草原生态系统为研究对象,以闪烁仪方法为主要观测手段,并引入足迹模型和通径分析方法,结合相应的气象、环境观测资料,分析了内蒙古荒漠草原区显热通量变化特征、源区分布和环境控制机制。主要的研究结果如下:(1)内蒙古荒漠草原显热通量2022年日变化曲线呈单峰型,峰值出现在13:30左右,白天通量值为正,夜间为负;多云和阴天的日变化曲线受云的影响较为复杂,晴天的显热交换量强于多云和阴天。显热通量月平均日动态曲线5月峰值最高,11月最低,6—8月进入草原生长旺季,曲线峰值明显减小,在后续的下降中9月(生长季末)出现了峰值的回升。2021年草原生长旺季内7月的显热交换最弱,2022年推迟至8月。研究期显热通量日积值的变化曲线近似“S”型,2022年近似呈单峰型,在–1.57MJ·m-2·d-1～13.79MJ·m-2·d-1之间变化;全年有14天日积值为负,夏季和春季的季显热交换总量远大于秋季冬两季,生长季显热通量比非生长季多约60%,2022年内蒙古荒漠草原每平米下垫面共向大气传递显热1673.05MJ,超过上年。(2)内蒙古荒漠草原上大孔径闪烁仪显热通量观测的源区并不一致,但均按照闪烁仪光径走向朝上风向延伸分布,越靠近光径对通量贡献能力越大。显热通量源区范围日变化与大气稳定度变化基本一致,各月通量源区面积在225000～372000m2之间变化,从1月到12月源区范围呈现出由大到小再到大的趋势。整个生长季的通量源区范围小于非生长季。2022全年LAS通量观测的源区面积为314500m2,东西长度约730m,南北长度约630m,主要分布于光径两侧,西北侧面积大西南侧面积小。影响通量源区分布的重要因素为大气稳定程度和风向,大气稳定度决定源区的范围大小,风向决定通量源区的方位朝向和延伸程度,同时也能够影响范围大小。(3)内蒙古荒漠草原生态系统中对显热通量显著影响的气象因子有太阳总辐射、空气温度、饱和水气压差和风速。显热通量主要受总辐射影响,两者相关系数大于0.93,饱和水汽压差次之,温度和风速的影响较弱。总辐射对显热通量的影响主要体现在直接作用上且为正效应,饱和水汽压差、温度和风速主要通过总辐射路径间接影响显热通量。下垫面性质中对显热通量显著影响的因子有地表温度、土壤含水量和地气温差。地气温差对显热通量的影响最大,相关性在0.88以上,其次是地表温度,土壤含水量的影响最弱。地气温差主要以直接方式正向影响显热通量,地表温度则通过温度差和土壤含水量路径间接影响显热通量。草原植被地上量和显热通量关系不显著。
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