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【摘要】森林的长期生产力和固碳能力受气候变化影响,已成为全球关注的问题。本研究中,我们提供了一种简单且无损的方法来研究多时间尺度上树木CO2同化率。这种新的方法结合了树干液流和稳定碳同位素分辨率以估算碳同化率。我们通过分析变异性并进行配对样本t检验,比较了气体交换测量和新方法测得的CO2同化率,以验证其准确性和适用性。气体交换和同位素测量都表明早晨CO2同化率高于下午,峰值在10-11 am左右出现,可能是由于夜间的水储存和早晨的高气孔导度。侧柏日,月,年尺度上CO2同化率的变异性与供水条件有关。与以往的研究相比,我们利用稳定碳同位素分辨率(Δ13C)和树干液流测量估算的年CO2同化率的结果与传统方法结果相一致。侧柏对供水可以有效的响应,这就解释了为什么它可以很好地适应半干旱区环境。估算CO2同化率的新方法是准确的,且适用于北京周边的半干旱地区。【研究区域】位于燕山鹫峰国家森林生态系统研究站(NFERS,40°03′N,116°05′E)。【碳同位素测定】利用碳同位素分析仪(CCIA-36d-EP,LGR)结合廓线系统进行长期野外观测。研究区域的地理位置(a)研究区域2013年-2016年三个土壤深度(30cm,60cm和90cm)的月土壤含水量(SWC);(b)月降水量(P)和平均气温(Ta);(c)月平均饱和水汽压差(VPD)和光合有效辐射(PAR)。(a)16个树木样品的月平均林分蒸腾(Ts),误差线表示标准偏差;(b)每个样品的月林分蒸腾。TDP系统每月测得的树木每小时平均蒸腾值(Th)。负数的绝对值表示生长在阴坡的8棵树的平均蒸腾量,而正值表示生长在阳坡的8棵树的平均蒸腾量。阳坡和阴坡树木的月δ13Cls。每个点表示每月代表日(2天)的平均δ13Cls。误差线表示平均值的标准误差。Th和叶片δ13Cls估算的每个月树木每小时平均CO2同化率(A...
发布时间: 2020 - 09 - 11
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高精度N2O、CO、H2O气体分析仪与CH4、CO2、H2O气体分析仪的开发R. Provencal1  M. Gupta1  T. Owano1  A. Crotwell2  E. Dlugokencky2  P. Novelli2  B. Hall2 and D. Baer11 Los Gatos Research, California, USA  2 NOAA Earth System Research Laboratory, Boulder, Colorado, USALGR新型温室气体分析仪(GGA-24EP)可以连续测量并记录CH4、CO2和H2O的气体浓度,测量光谱采用了近红外光谱。GGA-24EP集成了内置Peltier冷却器以稳定仪器内部温度,从而使得该分析仪在进行高精度测量的同时,可保证大范围的温度变化环境下的最低漂移性能。LGR的新型N2O+CO分析仪(型号N2OCO-23d)采用了量子层叠激光器和中红外,从而保证了N2O, CO和H2O的高精度测量。 l        NOAA标气测试(CO2: 300-500 ppm;...
发布时间: 2011 - 05 - 16
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D. E. Pataki1 J. R. Ehleringer1 L. B. Flanagan2 D. Yakir3 D. R. Bowling1 C. J. Still4,51犹他大学生物系 2 Lethbridge大学生命科学系3 Weizmann研究所4加州大学Berkeley大气中心 5加州大学地理系 GLOBAL BIOGEOCHEMICAL CYCLES, VOL. 17, NO. 1, 1022, doi:10.1029/2001GB001850, 2003 摘要:光合与呼吸作用对大气产生的影响可以被用来研究全球碳汇/源的估计,以及用于区分生态系统通量。因此Keeling plot的研究方法正越来越多地被用于确定生态系统呼吸(d13CR)的碳同位素组成,以较好地理解生态系统的同位素鉴别。本文我们分析了来自北美和南美33个实验地点的146个keeling曲线,以研究生态系统呼吸的格局(d13CR)。为了解析来自不同研究的结果,我们讨论了Keeling曲线方法的假设条件,并推荐了可用于确定生态系统呼吸的标准方法。方法包括用于解释x变量误差的回归计算方法,以及夜晚期间生态系统呼吸的估计。我们统一计算了所有生境的生态系统呼吸。我们发现C3生态系统存在很大程度上的时空变化,具体的变化范围从-19.0到...
发布时间: 2011 - 04 - 29
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植物中氢和氧的主要来源是水,植物所能利用的水分主要来自降水、土壤水、径流(包括融雪)和地下水。土壤水、径流和地下水最初也全部来自降水, 但由于土壤水分输入的季节变化、地表层的蒸发或土体水分和地下水之间的差异使得土壤水分产生同位素组成梯度。一般来说,植物根系吸收水分过程以及随后的木质部水分运输过程均不发生同位素分馏效应,即根的和茎内水的dD、d18O值与土壤中可供植物吸收的水之dD、d18O值相近。因此我们可以通过分析植物茎水的同位素比率来确定根系对不同来源的土壤水的吸收,可以使我们进一步地了解根在土壤剖面中的活动和在自然群落中植物对水分的利用的差别。在整个生长过程中,植物可能不仅仅利用一种水源(包括大气降水、土壤水、地下水等)。利用稳定同位素技术不但可以测定植物在不同环境下所利用水分的深度并且对使用两个以上水源的植物可以定量其所利用水源所占的比例;而且还可以研究植物水分利用在时间上的变化,这一点是仅通过分析植物根系在土壤剖面中的分布所不能确定的。同位素技术的另一个重要作用是确定在土壤中哪部分植物根系是吸收水分的最活跃区域。因为植物根系通常遍布整个土壤剖面,但这并不意味着根系在其存在的土层中都表现出水分摄取活性,到目前为止其它方法则难以解决这一问题。       林教授在本文中详细论述了样品的取样方法和在注意事项。...
发布时间: 2011 - 02 - 22
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[1] Natalia Shakhova, Igor Semiletov, Anatoly Salyuk, Vladimir Yusupov, Denis Kosmach, Örjan Gustafsson.Extensive Methane Venting to the Atmosphere from Sediments of the East Siberian Arctic Shelf. Science, 2010, 327: 1246-1250.[2] D. R. Bowling, J. B. Miller, M. E. Rhodes, S. P. Burns, R. K. Monson, D. Baer. Soil, plant, and transport influences on methane in a subalpine forest under high ultraviolet irradiance. Biogeosciences, 2009, 6:1311-1324.[3] P. Sturm, A. Knohl. Water vapor δ2H and δ18O measurements using off-axis integrated cavity output spectroscopy. Atmosphe...
发布时间: 2010 - 08 - 24
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最近的一些研究表明,活着的植物和分离的植物体能够在有氧情况下产生数量惊人的甲烷。这些研究在科学界甚至社会中引起了激烈的争论。许多研究有着相反的意见,其中一些研究质疑将实验室的研究扩展到全球尺度是否可行,另一些则认为是实验的误差导致了错误的数据,并且有两个研究(其中一个是基于稳定性同位素)在近期报道植物不能释放出CH4。因此我们根据许多独立的试验,分别测试,干的植物样本,分离的鲜植物体,以及植物的组成部分(木质素,纤维素,胶体等),在UV的照射下,或者在升温的情况下有明显的甲烷排放。UV几乎是瞬间引发甲烷排放,因为我们可以断定这是一个光化学过程。而长时间的辐射试验表明CH4库的容量是极端巨大的,比实验中吸附和稀释带来的误差大很多个数量级,所以不可能是试验误差造成的错误。纯13C植物叶片释放的13CH4和普通叶片释放普通CH4的速率相同。UV使植物释放甲烷.pdf0b4784e614d6eb0021ffd7922afa4c3f.pdf (706.67 KB)
发布时间: 2010 - 08 - 24
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植物释放甲烷研究进展邓永翠      中国科学院研究生院资源与环境学院       北京100049杜岩功      中国科学院研究生院资源与环境学院       北京100049吴伊波      中国科学院研究生院资源与环境学院       北京100049摘要:植物是否在有氧条件下自身产生甲烷、其产生机制和释放速率等问题目前还存在很大争议,如果确证植物在有氧条件下产生较大量的甲烷,就必须重新认识和计算全球甲烷的源汇及其收支平衡。已有研究表明,植物排放的甲烷有一部分是由土壤或木本植物的根和树干内部产甲烷微生物产生,再通过植物传输进入大气中的;植物本身产生甲烷的机制可能主要是在活性氧自由基的作用下,将植物细胞壁成分果胶、木质素等中的甲氧基转化为甲烷,这一过程受到高温、强光和UV辐射等环境胁迫的刺激。根据植物排放速率或大气甲烷浓度与碳同位素组成的实测值,对区域和全球植物源甲烷排放率做出的估算还存在相当大的不确定性,需要对更多植物和更多地点开展实测研究,深入了解...
发布时间: 2010 - 07 - 13
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定年是考古分析中的一个重要方面之一。在考古领域有许多断代测年方法,而树轮定年是最精确的一种定年方法,可以精确到年,甚至到某个季节。树轮年代学(Dendrochronology),也叫树轮定年(Tree–ring Dating),是对树木年轮年代序列的研究,科学的树轮年代学是美国的天文学者道格拉斯(Douglass)博士于二十世纪初研究建立起来的。他用树轮定年法测定了印第安人遗址中残留树木的树轮,明确了遗址的年代,于是这种方法在美国的史前年代学研究中得以确立。自从科学的树轮年代学建立以来,树轮年代学有了长足的发展。在建立长序列的年轮年表方面,许多国家已经建立了不同长度的年表,其中有两条长序列的年轮年表,一条是利用美国西南部考古遗址出土的木材样本,构建了这一地区的史前年代学框架,建立了上万年的刺果松(Pinus aristata)年轮年表,另一条是德国建立了不间断的可延续到整个全新世的10430年的栎树(Quercus)年轮年表。利用长序列年轮年表不但对新石器时代的遗存进行了定年,对古建、古美术的木材样本进行定年,而且对14C年代进行了校正,推测过去一些事件的年代,河流的改道,推测过去社会经济和文化状况,聚落的居住史和建筑史等。总之,在考古学领域,树轮年代学主要有两方面的作用,一方面是利用树木年轮分析判定过去人类文化遗存的年代,另一方面是对过去气候(包括温度、降水)和环境进行重建和研究...
发布时间: 2010 - 07 - 01
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利用树木年轮宽度资料重建川西卧龙地区过去159年夏季温度的变化 李宗善1, 刘国华1*, 张齐兵2, 胡婵娟1, 罗淑政1, 刘兴良3, 何飞31中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室, 北京 100085;2中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室, 北京 100093;3四川省林业科学研究院生态研究所, 成都 610081 摘要  根据川西卧龙地区林线位置岷江冷杉(Abies faxoniana)的年轮宽度资料, 分析了该地区树木年轮宽度与气候要素的关系, 并重建了该地区1850年以来夏季(6–8月份)温度的变化历史。结果表明: 川西卧龙地区在过去159年来的温度变化上, 最为明显的特征是20世纪40年代以来的显著变暖趋势, 而在20世纪40年代以前的温度明显偏低, 主要的低温时期在1850–1870年和1890–1930年。该温度序列的冷暖期与附近地区的冰芯、冰川进退资料, 以及对于夏季温度响应敏感的树轮年表都有着较好的对应关系, 这表明重建序列记录了可靠的区域尺度的温度信号。对重建温度序列的小波分析表明, 较为明显的有2–8年和10–16年的周期, 而这些周期可能与厄尔尼诺-南方涛动气候系统和太阳活动周期有一定的关系。文章链接:利用树木年轮宽度资料重建川西卧龙地区过去159年夏季温度的变化4988c51e4eb...
发布时间: 2010 - 06 - 23
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LGR是世界上激光痕量气体和稳定性同位素分析技术的领导者。随着OA-ICOS技术日臻完善,为研究者带来了更大的方便,在以往很难测量的领域提供了测量的可能。 因为仪器性能优良,数据稳定,越来越得到用户的认可,目前全世界已有400多台分析仪在为人类更好的服务。仪器广泛应用在碳水通量测定,大气痕量气体变化的测量,水文同位素研究,CO2/H2O稳定性同位素廓线测量和土壤CH4通量等方向的研究。在近几年在国际权威刊物如Nature、Science上发表了大量的文献;同时,很多研究者对LGR激光分析仪做了性能等方面的测试,结果表明分析仪精度高、稳定性好,是目前世界上最先进的激光分析仪。现将部分文献目录列出,共各位用户参考。 Los Gatos 参考文献:[1] Natalia Shakhova, Igor Semiletov, Anatoly Salyuk, Vladimir Yusupov, Denis Kosmach, Örjan Gustafsson.Extensive Methane Venting to the Atmosphere from Sediments of the East Siberian Arctic Shelf. Science, 2010, 327: 1246-1250.[2] D. R. Bowling...
发布时间: 2010 - 06 - 09
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干旱区杨树、榆树人工防护林地土壤CO2释放通量研究张丽华1,2, 陈亚宁2, 赵锐锋3, 李卫红2, 谢忠奎11中国科学院寒区旱区环境与工程研究所皋兰生态与农业综合试验站, 兰州 730000; 2中国科学院绿洲生态与荒漠环境重点实验室, 中国科学院新疆生态与地理研究所, 乌鲁木齐 830011; 3西北师范大学地理与环境科学学院, 兰州 730070摘要  土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分。随着全球气候变暖趋势逐渐明显, 土壤呼吸的时空变异及其对温度变化的响应已成为生态学研究的重要内容之一。利用LI-8100自动土壤CO2通量测量系统, 连续两年生长季测定了准噶尔盆地新垦绿洲杨树(Populus sp.)、榆树(Ulmus pumila)人工防护林地土壤呼吸的时间动态, 并分析了土壤水热因子及光合作用对土壤呼吸的影响。研究结果表明: 两种林分土壤呼吸日变化波动呈现一定的不规则性; 季节变化表现为明显的单峰格局。杨树林地土壤呼吸速率显著高于榆树林地, 生长季平均土壤呼吸速率分别为3.71和1.82 μmol CO2·m–2·s–1。两种林分土壤呼吸的季节变化与气温、不同深度层次土壤温度间均呈显著的指数相关, 而与土壤含水量之间相关不显著。50和35 cm土壤温度可以分别解释两种林分土壤呼吸时间变化的78...
发布时间: 2010 - 05 - 26
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