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生态系统呼吸在陆地生态系统碳循环中占有重要地位,是碳循环中仅次于生态系统总初级生产力的第二大通量组分。除温度和水分外,生物因子对生态系统呼吸也有着重要的影响。生物因子往往与温度、水分有着相似的季节变化,并且温度还对这些因子有重要的影响,这加深了探讨生物因子对生态系统呼吸影响的难度。复种农田生态系统中生物因子与气象因子季节变化的非同步性为探讨生物因素对生态系统呼吸时间变异的影响提供了有利条件。利用华北平原冬小麦-夏玉米复种农田LAI的季节动态与温度的季节动态存在非同步性这一天然试验条件,本研究通过该农田生态系统连续两年的涡度相关通量观测数据,分析了温度和生物因子对该农田生态系统呼吸季节及年际变化的影响。结果表明,在冬小麦和夏玉米的各个生育阶段,其夜间生态系统呼吸都受到土壤温度的影响,但是这种影响在作物不同的生育阶段有所差异,尤其当土壤温度与叶面积指数（LAI）的季节变化非同步时,LAI会改变土壤温度对生态系统呼吸的控制。基于直线回归方程,LAI能分别解释2003年和2004年冬小麦生态系统参考呼吸（10 ℃下的生态系统呼吸速率）变异的97%和74%,能分别解释夏玉米生态系统参考呼吸变异的85%和42%。华北平原冬小麦-夏玉米复种农田的生态系统呼吸呈“双峰”季节动态模式,且与生态系统总初级生产力及LAI的季节动态模式相一致,两次峰值分别出现在冬小麦的LAI和夏玉米的LAI达到最大时。冬小麦农田生态系统呼吸的最大值在2003年和2004年分别为6.6gC/（m2·d）和5.5gC/（m2·d）,夏玉米农田生态系统呼吸的最大值在2003年和2004年分别为7.7gC/（m2·d）和6.9 gC/（m2·d）。冬小麦农田生态系统在2003年和2004年2个生育期的总呼吸量分别为402gC/m2（累计220天）和486gC/m2（累计232天）。夏玉米农田生态系统在2003年和2004年两个生育期的总呼吸量分别为557gC/m2（累计131天）和481gC/m2（累计107天）。冬小麦及夏玉米生育期生态系统呼吸的年际差异受土壤温度和受LAI影响的生态系统总初级生产力的协同作用控制。冬小麦秸秆还田引起的生态系统呼吸底物的增加以及夏季降雨对土壤湿度的改善都促进了夏玉米生长前期生态系统CO2排放量的增加。相对于自然生态系统,农田生态系统受到更多的管理措施的影响,因此在未来的研究中,应加强农业管理措施以及人类活动对农田生态系统呼吸影响的研究。 相似文献
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西藏高原农田生态系统土壤呼吸的日变化和季节变化特征 总被引：21，自引：0，他引：21
通过对西藏高原农田生态系统土壤CO2排放状况的观测，讨论了高原冬小麦、青稞和对照裸地的土壤CO2排放日变化和季节变化的特征。冬小麦、青稞和对照裸地的CO2排放的最高点和最低点分别发生当地时间的13:00~14:00和凌晨5:00~6:00左右，但在越冬期土壤CO2排放已很微弱，日变化不明显。冬小麦和青稞地的土壤CO2排放最高值出现在灌浆初期, 可达到40 g m-2 d-1左右；收割后，气温和土壤温度也逐渐降低，土壤中的微生物和小麦根系的呼吸减弱，土壤CO2排放一般为20 g m-2 d-1以下；至越冬期，土壤CO2排放降至2 g m-2 d-1左右，土壤CO2排放非常微弱。高原农田土壤CO2排放与5cm土壤温度变化相关性最好，可用5cm土壤温度来推算高原冬小麦地的土壤CO2排放量，并由此得到在灌浆期高原冬小麦的根系呼吸所排放的CO2量占整个土壤的CO2排放量的34～44%，平均为40%。 相似文献
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河北省曲周县农田生态系统碳循环及碳效率研究 总被引：4，自引：0，他引：4
农田生态系统在全球碳循环中具有突出地位,研究农田生态系统碳循环过程、掌握地区碳收支情况,对挖掘农田多功能性、发展低碳农业具有重要意义,同时为制定农业生态补偿提供依据。本文综合分析农田生态系统碳循环过程,并根据实际情况修正核算了碳排放系数,从碳输入、碳输出、固碳三个过程对曲周县农田生态系统碳源和碳汇以及碳效率进行研究。结果表明,2011年曲周县农田生态系统碳平衡值为-3.30万t,当年可固定碳17.61万t。土壤呼吸、农用机械以及氮肥、磷肥的使用是造成碳排的主要因素。各乡镇农田生态系统碳源和碳汇情况有所差异,曲周镇等乡镇由于高投入低产出导致当年系统为碳源,而候村镇、河南疃镇等乡镇由于低投入、高产出导致当年系统为碳汇。曲周县农田生态系统虽整体表现为碳源,但仍具有较强的碳汇能力以及较高的碳效率,在一定程度上可弥补碳排放对环境造成的影响。 相似文献
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黄河下游引黄灌区是我国重要的粮食保障基地。该地区当前面临严重的缺水和水资源分配不足问题,从而导致地下水位快速下降。由此对未来农业及生态环境的影响存在诸多未知和不确定性,已成为当前农田生态系统研究的热点。在中国科学院野外站网络重点科技基础设施建设项目的支持下,中国科学院禹城综合试验站(以下简称"禹城站")/山东禹城农田生态系统国家野外科学观测研究站2016—2020年建成了16个地下水位可调控的封底样地群构成的地下水-农田生态系统关键过程综合试验模拟装置(以下简称"禹城GAS")。禹城GAS集成了大型封底样地子系统、地下水位自动调控子系统、土壤温度-湿度-盐分监测子系统、土壤水采集子系统、根系生长监测子系统、地下水水量-水质动态监测子系统、关键带动态监测子系统、农田生态系统水碳氮交互作用研究子系统、近地面无人机作物长势-多光谱监测子系统等9个子系统;通过多方法定位监测、多要素分层解析、多尺度立体监测组成的综合监测体系,禹城GAS可支撑开展地下水动态变化情景下农田生态系统碳氮水养分循环、粮食安全、生态安全和环境安全相关的基础试验研究和国际前沿探索。 相似文献
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中国陆地生态系统NPP模拟及空间格局分析 总被引：3，自引：1，他引：3
本研究利用基于光能利用率理论的区域尺度遥感参数模型(C-Fix模型)估算了2003年中国陆地生态系统NPP,并对其空间格局进行了分析。模型输入数据包括叶面积指数数据(LAI)、中国地面气象站的逐日气温数据、逐日降水数据和太阳总辐射数据、数字高程模型(DEM)等,模型输出数据的空间分辨率均为1km2,时间步长为1天。模拟结果表明:2003年中国陆地总NPP和平均NPP分别为4.37 Pg C和640.32 g C/(m2.年),NPP的主要分布趋势是:从东南沿海向西北逐渐减小;其中海南岛南部、云南西南部和南部、青藏高原东南部的热带雨林和季雨林地区年NPP最大,在1 800g~2 500g C/(m2.年)之间;青藏高原和新疆绝大部分地区,一般在100 g C/(m2.年)以下;西部塔克拉玛干沙漠地区植被稀疏,植被NPP不足5 g C/(m2.年)。C-Fix模型进一步发展需要考虑不同土地覆被类型(比如,森林、草地、农田等)的生物物理和生物地球化学性质的变异性,以减少模型估算结果的不确定性。 相似文献
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东北地区农田净初级生产力时空特征及其影响因素分析 总被引：7，自引：0，他引：7
本文在GIS技术的支持下,利用2000年-2006年MODISNPP(净初级生产力)数据、气象数据和土地利用数据,在经过统计数据验证之后,将东北地区农田生产力划分为五级:高产、较高产、中产、较低产和低产。在此基础上,分析了东北地区农田生产力的空间分布特征与时间变化规律,并分析了气候因子和地形因子对农田生产力的影响。结果表明:东北地区农田以旱田为主,占总面积的89.8%,农田净初级生产力自西向东、自北向南逐渐增加;旱田年均NPP变化范围在(309.8~329.5)gC(/m2·a),水田年均NPP介于(323.5~341.7)gC(/m2·a)之间,二者的年际变化趋势一致;2000年-2006年,东北地区农田NPP均值由309.1gC(/m2·a)上升至331.4gC(/m2·a);旱田(水田)NPP与气象因子以及地形因子的相关分析结果表明:生长季降水与旱田(水田)NPP呈现显著正相关,相关系数分别为0.53和0.37;生长季气温与旱田(水田)NPP呈微弱负相关关系;由于东北地区农田多分布在平原区,地形因子(高程、坡度、坡向)对旱田(水田)NPP的影响不大。以上结果表明,降水是影响东北地区农田净初级生产力的最重要因素。 相似文献
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基于能值分析的河北省农田生态系统资源环境效应综合评价 总被引：4，自引：0，他引：4
生产力与资源环境耦合研究一直是当前研究的热点与难点。河北省是我国重要的粮食生产省份之一,目前其农田生产中生产力不稳定、资源浪费严重、环境影响突出,但在当前研究中对其农田生态系统资源环境效应综合评价的研究很少。本文针对这些问题应用能值理论从生产力、资源利用效率、环境负载力、可持续发展状况等方面对1986年～2005年20年间的河北省农田生态系统资源环境效应进行了综合评价。研究结果表明：1986年～2005年河北省农田生态系统生产力逐年呈增长趋势,1998年达到最大值7 680×108sej/m2,2005年比1986年增长了近1倍;随着肥料、机械和能源投入的不断增加,其资源利用效率逐年降低,在1999年以后净能值产出率均小于1,该系统已经是一个“亏损”的系统;与此同时,环境负载率逐年呈指数趋势增大,2005年则达到5.72,是1986年的4倍多;河北省农田生态系统可持续发展指数2005年只是1986年的1/7左右,逐年呈递减趋势,并且一直小于1。 相似文献
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《中国科技信息》2007,(22)
长白山阔叶红松林碳收支特征Carbon budget characteristics of the broadleaved Korean pine forests in Changbaishan Mountains摘要:植被-大气间CO2交换研究对准确评价陆地生态系统碳收支有重要意义.该研究采用开路式涡动相关系统对长白山阔叶红松林的CO2交换特征进行了整年连续监测.结果表明,该森林生态系统的碳交换季节变化明显,2003年森林净生态系统碳交换量(NEE)变化范围在-6.37～2.13g/(m2?d)之间,5-9月均表现为碳汇,其余月份为碳源,其中净碳吸收量与释放量最大的月份分别为6和10月;全年森林净吸收的碳量为-191.3g/m2,整体表现为一定强度的碳汇.影响NEE的环境因子主要是光合有效辐射(PAR)和土壤温度等,白天NEE对PAR的响应符合直角双曲线方程,夜间的NEE与5cm深土壤温度有较好的指数关系.生态系统呼吸释放对温度响应的敏感性(Q10)为3.17. 相似文献
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基于能值分析的农田生态系统服务评估 总被引：2，自引：0，他引：2
农田从供给、调节和支持三个方面为人类提供生态系统服务的同时也消耗着其他系统和人类经济社会对其投入的资源,并且农田还提供了很多无益甚至有害的负服务。本文构建了基于能值分析框架的农田生态系统服务评估体系,以河北省栾城县为代表的农田生态系统为研究对象,从其消耗的资源、生态系统正服务、负服务产出3个方面分析农田生态系统的投入和产出情况;并构建基于生态服务的综合评价指标来探究农田生态系统的可持续发展情况。结果表明：农田消耗了大量的资源（2.75×1020sej）,其中人类的不可更新工业辅助能最大（2.52×1020sej）;农田提供的正服务（6.40×1020sej）主要是供给服务（3.70×1020sej）,负服务供给中（2.02×1020sej）,调节负服务比重最大（1.83×1020sej）;能值可持续发展指数远小于1,且逐渐降低,综合评价农田属于严重的消费型系统。 相似文献
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根据1980—2015年河南省及周边39个气象站点逐日观测数据,选取与主要粮食作物生育机理相关的气候指标,运用气候统计方法分析河南省主要粮食作物生育期内水热气候要素的时空变化。结合统计数据,运用面板非线性回归模型分析主要粮食作物产量对气候变化的敏感性。研究发现：①河南省冬小麦返青期最低气温和生育期平均气温均呈显著增加趋势,在空间上两者升温速率呈现从河南省中部向周边递减的特征。夏玉米生育期总日照时数呈明显减少趋势,其减少速度在豫中地区最快,在豫西南地区最慢。②从敏感效应来看,冬小麦和夏玉米产量分别对生育期平均气温和生育期总日照时数的敏感效应最强,对生育期总降水量的敏感效应均最弱。从敏感区看,冬小麦产量敏感区主要分布在豫北、豫西和豫南地区,夏玉米则集中在豫西和豫东地区。③冬小麦生育期平均气温突变后有利于除豫北以外共83.3%区域内产量的增加,返青期最低气温突变后有利于豫北和豫东共44.4%区域内产量的增加。夏玉米生育期总日照时数突变后对豫中和豫西共44.4%区域的产量增加有利。 相似文献
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畜粪能源利用对草地生态系统碳汇的影响 总被引：4，自引：3，他引：1
畜粪是广大牧区可稳定获得的主要生活能源。长期、大量地把畜粪移出草地生态系统阻断了物质循环,致使土壤肥力变差、草地初级生产力下降、增加了草地生态系统物质循环紊乱的风险。与畜粪自然分解相比,畜粪燃能利用加速了碳排放,对放牧草地生态系统的碳循环产生了明显影响。本研究依托中科院地理资源所当雄草原生态站,综合运用3S技术、牧户调查、样方调查、实验分析和模型模拟等方法,基于藏北牧区的草地、牲畜、畜粪利用的地带性规律,重点从草地初级生产力、土壤呼吸、畜粪土壤碳回归、畜粪燃烧碳排放等4个关键环节,研究畜粪能源利用对草地生态系统碳循环的影响机制及其碳平衡过程,为畜粪资源优化利用、生态环境保护和增汇减排提供决策支持。 相似文献
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农户管理水平下微咸水灌溉对土壤水盐动态及作物产量的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
微咸水灌溉对土壤水盐动态及作物产量的影响因管理水平而异,实验站与农户管理水平间的比较研究有助于揭示专家与农户间的知识差,促进合理灌溉措施的推广.该文基于农户田间试验和农户调查,分析了农户管理水平下微咸水灌溉对土壤水盐动态及作物产量的影响;对比实验站研究结果,讨论了实验站和农户管理水平下微咸水灌溉影响的差异.结果表明:农户管理水平下,微咸水灌溉可能主要影响0～80cm土层的土壤饱和电导率;土壤盐分向下淋洗是盐分运动的主要趋势,很难形成上行运动造成土壤次生盐渍化;相对于淡水灌溉,微咸水灌溉的冬小麦相对产量为45.38％～83.33％,夏玉米相对产量为42.86％～58.57％;无论是实验站还是农户管理水平,微咸水灌溉均对土壤饱和电导率产生显著影响,实验站管理水平下的灌溉制度比农户管理水平下的更加合理,农户管理水平下微咸水灌溉对作物产量的影响比实验站管理水平要严重;需要多角度采取措施提高农户管理水平. 相似文献
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中国亚热带红壤丘陵区不同土地利用方式下土壤CO2排放规律初探 总被引：26，自引：2，他引：26
以千烟洲试验站为例 ,对亚热带红壤丘陵区杉木林、柑桔园、玉米地、水稻田四种不同的土地利用方式下的土壤CO2 年排放总量、排放速率的年变化和日变化进行了详细的比较。 4种土地利用方式下CO2 年排放总量从高到低依次为玉米地 5 799kg·m- 2 、柑桔园 4 1 76kg·m- 2 、水稻田 3 388kg·m- 2 、杉木林3 1 1 9kg·m- 2 。研究发现 ,4种土地利用方式下的土壤CO2 排放速率均是夏季高于冬季 ,白天高于夜间。此外 ,本文还分析了土壤温度、土壤湿度和人类活动等因子对土壤CO2 排放速率的影响 ,发现土壤二氧化碳排放速率与 5cm地温存在显著的指数正相关关系。 相似文献
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喀斯特地区植被净第一性生产力遥感动态监测及评价——以贵州省中部地区为例 总被引：1，自引：0，他引：1
在光能利用率原理基础上,对CASA模型中的水分胁迫因子进行改进,将土壤水分含量作为一个直接变量引入模型,建立起针对于黔中部喀斯特地区的植被NPP估算模型;并与土壤水分层均衡模型进行有效耦合,得到模型所需的土壤水分含量,在此基础上,依托遥感和GIS手段,将模型扩展到区域尺度上,模拟出黔中部喀斯特地区2005年10月～2006年5月月尺度上的植被净第一性生产力动态变化特征,并以实测值进行了验证.结果表明: ①该模型在数据获取上比较容易,仅利用地面气象数据和遥感数据就可以对陆地植被MPP进行估算,使其实际的可操作性得到加强;将土壤水分含量作为一个直接变量引入模型,从而可以从模型本身,对土壤水分与植被NPP的直接响应关系进行深入探讨,得到生态脆弱区植被生长的土壤水分敏感点,为区域植被建设和生态恢复提供一定的依据; ②不同植被类型下植被NPP变化特征有着重要的差异.林地的植被NPP最高,平均值为19.89gC/m2,其次为灌丛,为19.01gC/m2,草地和农用地分别为16.71 gC/m2和16.54 gC/m2;林地、草地、灌丛和农用地等不同植被类型季节变化表现出同样的特征:春季＞秋季＞冬季,其中林地植被NPP平均值冬季14.62 gC/m2,春季增加到26.26gC/m2,秋季又有所减少,为18.79 gc/m2,其它植被类型也表现出同样的季相变化特征,与当地气温和地表太阳辐射的季节变化基本相同. 相似文献
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基于MODIS时序NDVI特征值提取多作物播种面积的方法 总被引：35，自引：0，他引：35
MODIS数据的1、2波段是具有250m空间分辨率的红和近红外波段,并具有较高的时间分辨率,可对农作物进行动态跟踪监测.随着农作物的生长,NDVI值逐渐增大,并在一定生育期达到最大值后开始下降.由于不同作物具有不同的生育期,NDVI峰值的大小、出现的时间各不相同.通过对北京市主要农作物的种植结构调查和3月中旬到11月上旬的不同作物的NDVI值采样分析,得出:①冬小麦NDVI值3月下旬相对较高,5月上旬最大;②春玉米的NDVI峰值出现于8月上旬;③夏玉米的NDVI峰值出现于8月中旬;④大豆的NDVI峰值也出现在8月中上旬,可通过物候历与春玉米区分开来(春玉米是单季作物,大豆是双季作物),通过峰值大小与夏玉米区分开来.结合北京市1:10万土地利用数据,通过NDVI值时序变化规律从MODIS数据中提取了冬小麦、春玉米、夏玉米、大豆等作物的种植面积,总体精度达到95%以上. 相似文献
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对发展关中平原循环农业的认识与实践 总被引：1，自引：0，他引：1
循环农业是近年来提出的一种新的农业发展理念,其理论框架及支撑其理论体系的实践例证尚处于争鸣与建构中。陕西关中平原作为历史悠久的传统农业区,过去几十年来已建立起以冬小麦-夏玉米轮作制为特征的集约化农业生产,目前存在的最大问题是作物秸秆大都不能以合理方式返还农田。本文基于对关中地区农业发展现状的分析与思考,紧紧围绕循环农业所倡导的“4R”原则,提出以田块尺度的秸秆还田为主要纽带,以期连通农田生态系统中物质和能量的循环链,建立关中平原地区秸秆资源高效利用的农业循环生产模式和体系,为该区域农业可持续发展提供理论和现实依据。 相似文献
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1960-2014年北京户外感知温度变化特征及其敏感性分析 总被引：1，自引：0，他引：1
基于通用热气候指数（UTCI）,本文分析了北京1960-2014年户外感知温度变化特征,并采用敏感性分析方法定量分析了驱动UTCI变化的主导因素。结果表明：①研究时段内,北京年均人体感知温度为9.2℃,人体整体感觉为舒适,并表现出显著的上升趋势,变化速率为0.52℃/10a;②在年际变化上,全年UTCI大致可以分为3个时期：1960-1970年持续下降期,1971-1990年持续上升期,1991-2014年平稳波动期;③在季节变化上,春季和秋季人体感觉为舒适,夏季为中度热胁迫,冬季为中度冷胁迫,且以春冬增幅最为显著;④在等级变化上,极端冷胁迫日数在减少,中度冷胁迫和热胁迫日数在增加,人体感觉整体趋于热不舒适;⑤在影响因素上,北京UTCI变化对气温最为敏感,其次是风速,但是不同季节中气候因子组合存在差异,不同气候因子在不同季节贡献量亦存在差异。 相似文献
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天山南北坡气象因子对出山口径流影响通径分析—以开都河和玛纳斯河流域为例 总被引：2，自引：0，他引：2
基于开都河和玛纳斯河流域1950年代末以来的气象和水文资料,本文应用趋势分析、相关分析和通径分析等方法对比分析了近50年积温（〉0℃）、降水量和径流深在年和季节尺度上的变化趋势以及日积温和降水对出山口日径流深的直接和间接影响。分析表明近50年玛纳斯河流域仅年积温和秋季积温显著增加,而开都河流域除冬季外其他季节积温和年积温均呈现显著增加趋势。除开都河流域冬季降水量有显著的增加趋势外,两流域年降水量和其他季节降水量变化均不显著。两流域出山口年径流深增加趋势显著。相关分析和通径分析显示两流域日积温和日降水对出山口年、春季、夏季和秋季日径流深均有极显著直接影响。两流域日积温对年、春季和秋季日径流深的直接影响大于日降水。积温和降水是出山口径流产生的重要驱动因子,但积温的驱动能力要大于降水的驱动能力。 相似文献
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冠层底部光合有效辐射三种测量方法的比较 总被引：9，自引：0，他引：9
精确测量冠层底部光合有效辐射量(TPAR)可以提高生物量预测和模型模拟精度.本文采用3种方法对行播作物冬小麦和夏玉米整个生育期冠层底部TPAR分别进行了测量,并分生育期对比分析3种方法测量值的差异.结果表明:冬小麦全生育期垂直于行测量值平均相对误差最小,斜穿于行最大;夏玉米全生育期斜穿于行测量值平均相对误差最小,平行于行最大;冬小麦和夏玉米全生育期3种方法测量值在0.001置信水平上均无显著性差异.建议冬小麦冠层底部TPAR测量采用垂直于行的测量方法,夏玉米冠层底部TPAR测量采用斜穿于行的测量方法. 相似文献