国家自然科学基金(31370461) 作品数:17 被引量:71 H指数:6 相关作者: 牟长城 王彪 韩阳瑞 韩丽冬 张晓亮 更多>> 相关机构: 东北林业大学 敦化林业局 吉林省白河林业局 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 “十二五”国家科技计划农村领域 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项 更多>> 相关领域: 农业科学 生物学 环境科学与工程 更多>>
排水造林对温带小兴安岭沼泽湿地碳源/汇的影响 被引量:6 2017年 【目的】从生态系统尺度揭示排水造林干扰对温带沼泽湿地碳源/汇功能的影响规律及其影响机制,以期为湿地碳汇管理提供科学依据。【方法】选取小兴安岭沼泽湿地排水造林后不同时期(10,30年)形成的人工兴安落叶松林及天然草丛沼泽为研究对象,采用静态箱-气相色谱法、碳/氮分析仪测定法与相对生长方程法,同步测定10,30年生人工兴安落叶松林及相应立地上天然草丛沼泽的土壤呼吸(CO_2、CH_4)碳排放量、植被净初级生产力与年净固碳量,并依据生态系统净碳收支平衡揭示排水造林对温带沼泽湿地碳源/汇的影响规律。【结果】排水造林改变了草丛沼泽CH_4排放的季节变化趋势,由单峰排放型转化为排放与吸收交替型,并使CH_4源/汇功能发生了转化,由草丛沼泽CH_4强排放源(年通量1.780 mg·m^(-2)h^(-1))转化为人工林CH_4弱吸收汇(年通量-0.006 mg·m^(-2)h^(-1));排水造林对草丛沼泽土壤CO_2排放年通量(168.07~220.43 mg·m^(-2)h^(-1))并无显著影响,10,30年生人工兴安落叶松林土壤CO_2排放年通量分别较草丛沼泽降低12.8%(P>0.05)和提高14.3%(P>0.05);排水造林改变了草丛沼泽CH_4和CO_2排放主控因子,即其CH_4主控因子由30~40 cm土壤温度转化为与土壤温度不相关,草丛沼泽土壤CO_2主控因子为气温及0~30 cm土壤温度,10和30年生人工林排水垄转化为气温及0~40 cm土层土壤温度、而排水渠转化为气温及地表温度(30年生人工林)或与气温及土壤温度均不相关(10年生人工林);10年生人工林植被净初级生产力和年净固碳量(10.51和4.68 t·hm^(-2)a^(-1))显著低于草丛沼泽(15.44和6.74 t·hm^(-2)a^(-1))31.9%和30.6%(P<0.05),而30年生人工林植被净初级生产力和年净固碳量(14.40和6.39 t·hm^(-2)a^(-1))却与草丛沼泽相近(-6.7%和-5.2%,P>0.05);10年生人工林碳汇(0.72 t·hm^(-2)a^(-1))显著低于草丛沼泽(2.08 t·hm^(-2)a^(-1))65.4%(P<0.05),30年生人工林� 马莉 牟长城 王彪 张妍 李娜关键词:温室气体排放 透光抚育对长白山中期“栽针保阔”红松林碳收支的影响 被引量:3 2014年 运用采伐试验与碳通量测定方法,研究透光抚育对长白山中期“栽针保阔”红松林碳收支的影响。结果表明:强度透光抚育与上层皆伐使土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸速率分别降低34.1%~39.2%、37.2%~42.4%和31.5%~37.3%(P〈0.05),轻、中度透光抚育对三者无显著影响(P〉0.05);中、轻度透光抚育与上层皆伐对其植被净初级生产力与年净固碳量并无显著影响(P〉0.05),而强度透光抚育却使两者降低24.7%和27.0%(P〈0.05);强度透光抚育与上层皆伐降低了其生态系统净碳排放41.5%和84.1%(P〈0.05),而中、轻度透光抚育无显著影响(P〉0.05)。从维持森林碳汇与加速地带性顶极植被阔叶红松林恢复进程考虑,对中期“栽针保阔”红松林采取强度透光抚育或上层皆伐方式比较适宜。 韩阳瑞 牟长城 庄宸 张晓亮 佟静秋 程家友 曹万亮关键词:土壤呼吸 碳排放 透光抚育 小兴安岭天然森林沼泽湿地生态系统碳源/汇 被引量:8 2017年 采用静态箱-气相色谱法与相对生长方程法,同步测定小兴安岭7种天然沼泽湿地(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、毛赤杨沼泽-M、白桦沼泽-B、落叶松苔草沼泽-L-T、落叶松藓类沼泽-L-X、落叶松泥炭藓沼泽-L-N)的土壤呼吸(CO_2、CH_4)净碳排放量、植被年净固碳量,并依据生态系统净碳收支平衡,揭示温带天然沼泽湿地的碳源/汇作用规律。结果表明:(1)7种天然沼泽CH_4年通量(0.006—7.756 mg m^(-2)h^(-1))呈M(高于其他类型1.0—1291.7倍,P<0.05)>C、G、B(高于针叶林沼泽17.7—649.0倍,P>0.05)>针叶林沼泽变化趋势,其季节动态存在3种类型(C、G单峰型、M、B多峰型及针叶林沼泽排放与吸收交替型);(2)其CO_2年通量(157.40—231.06 mg m^(-2)h^(-1))呈G(高于森林沼泽28.7%—46.8%,P<0.05)>C(高于森林沼泽7.4%—22.5%,P>0.05)>森林沼泽的变化趋势,其季节动态存在2种类型(C、G、L-X和L-N双峰型和M、B、L-T单峰型);(3)C、G、M、B、L-N CH_4排放仅受0—40 cm不同土壤层温度所控制;7种天然沼泽土壤CO_2排放均受气温及0—40 cm不同土壤层温度所控制,但B、L-X、L-N受温度与水位综合控制;(4)其植被年净固碳量((2.05±0.09)—(6.75±0.27)t C hm-2a-1)呈C(高于其他类型65.4%—229.3%,P<0.05)>G、B、L-T、L-X、L-N(高于M 80.0%—99.0%,P<0.05)>M变化趋势;(5)7种天然沼泽的碳源/汇(-2.32—2.09 t C hm-2a-1)作用不同,C、B和L-N为碳吸收汇(C强汇、B和L-N弱汇),M、G、L-T和L-X则为碳排放源(M、G强源、L-T和L-X弱源)。因此,温带小兴安岭草丛沼泽为碳强汇、灌丛沼泽为碳强源、森林沼泽基本维持碳平衡(除M外)。 李娜 牟长城 王彪 张妍 马莉关键词:温室气体排放 长白山原始针叶林沼泽湿地生态系统碳储量 被引量:18 2019年 采用年轮分析及相对生长方程法与碳/氮分析仪测定法,测定温带长白山沿湿地过渡带环境梯度依次分布的5种典型原始沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、落叶松泥炭藓沼泽-LN、落叶松藓类沼泽-LX和落叶松苔草沼泽-LT)生态系统碳储量(植被和土壤)、植被净初级生产力与年净固碳量,定量评价温带森林湿地固碳能力及其长期碳汇作用,并揭示其沿过渡带水分环境梯度的空间分异规律。结果表明:①5种天然沼泽类型的植被碳储量(3.18±1.70)—(112.2±18.3) tC/hm2沿过渡带环境梯度总体上呈递增趋势,针叶林沼泽显著高于C和G 12.2—34.3倍,G高于C 0.6倍,且LX和LT显著高于LN 0.3—0.6倍;②土壤碳储量(296.3±42.2)—(824.50±50.79) tC/hm2沿过渡带环境梯度总体上呈递减趋势,C显著高于G和针叶林沼泽30.8%—178.3%(P<0.05),G显著高于针叶林沼泽38.7%—112.8%,且LN和LT显著高于LX 32.8%—53.4%;③生态系统碳储量(408.42±57.53)—(827.52±50.96) tC/hm2沿过渡带环境梯度总体上也呈递减趋势,C显著高于G和针叶林沼泽30.2%—102.7%,G显著高于针叶林沼泽21.5%—55.6%,且LN和LT显著高于LX 18.8%—28.0%;④5种沼泽类型的植被净初级生产力与年净固碳量分布在(5.74±0.08)—(10.98±1.67) t hm-2 a-1和(2.44±0.03)—(5.17±0.83)tC hm-2 a-1,其中,LX和LT的植被净初级生产力显著高于C、G和LN 61.2%—91.3%和34.5%—59.6%;而在植被年净固碳量方面,3种针叶林沼泽类型均显著高于C和G 28.7%—111.9%和19.4%—96.6%。故长白山5种天然沼泽类型的植被净初级生产力与年净固碳量沿湿地过渡带环境梯度总体上呈现出阶梯式递增趋势,且仅有LX和LT达到了中国陆地植被及全球陆地植被平均固碳水平。因此,温带长白山沼草丛沼泽和灌丛沼泽长期碳汇作用强于森林沼泽,湿地碳汇管理实践中应重视草丛沼泽和灌丛沼泽的保护与恢复。 王伯炜 牟长城 王彪关键词:生态系统碳储量 净初级生产力 小兴安岭不同沼泽CO2、CH4和N2O排放通量的相互关系研究 2019年 利用静态箱-气相色谱法连续两个生长季(2007-2008年)对小兴安岭典型修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽和油桦(Betula ovalifolia)-修氏苔草灌木沼泽CO2、CH4和N2O的排放通量进行野外原位观测。结果表明,除2008年灌木沼泽为N2O的弱汇外,其他均为温室气体的排放源。除苔草沼泽生长季初期,CH4与N2O具显著负相关外,CO2与CH4、CO2与N2O及CH4与N2O均呈正相关,但显著性水平视不同湿地类型以及不同季节而定。 石兰英 牟长城关键词:CH4排放通量 N2O排放通量 东北寒温带永久冻土区森林沼泽湿地生态系统碳储量 被引量:5 2020年 湿地在全球碳循环中具有重要作用,但目前湿地碳储量估算仍存在诸多不确定性。利用相对生长方程与碳/氮分析仪测定法,同步测定寒温带大兴安岭永久冻土区沿过渡带环境梯度依次分布的7种典型天然沼泽类型(草丛沼泽C、灌丛沼泽G、毛赤杨沼泽M、白桦沼泽B和落叶松苔草沼泽LT、落叶松藓类沼泽LX、落叶松泥炭藓沼泽LN)的生态系统碳储量(植被和土壤)、植被净初级生产力与年净固碳量,定量评价各沼泽类型的生态系统碳库及植被固碳能力,并揭示两者沿过渡带环境梯度的空间分布规律性。结果表明:(1)其植被碳储量(3.60~62.18 t·hm^(–2))沿过渡带环境梯度呈先上升后降低的偏态型分布趋势;(2)土壤碳储量(179.47~320.81 t·hm^(–2))呈森林沼泽(M除外)与灌丛沼泽显著高于C(56.4%~78.8%,P<0.05)和M(32.0%~50.9%,P<0.05)的变化规律性;(3)生态系统碳储量(183.07~347.14 t·hm^(–2))也呈现森林沼泽(M除外)与灌丛沼泽显著高于C(64.0%~89.6%,P<0.05)和M(28.1%~48.1%,P<0.05)的变化规律性,但森林沼泽土壤碳储量占比(82.1%~96.4%)要低于C和G(98.0%~98.3%);(4)植被净初级生产力(6.76~11.22 t·hm^(–2)·a–1)和年净固碳量(2.97~5.37 t·hm^(–2)·a–1)均呈现森林沼泽(LN除外)显著高于C和G(26.9%~61.4%和30.5%~66.0%;38.6%~77.2%和41.4%~80.8%,P<0.05)的变化规律性。因此,寒温带永久冻土区各类型沼泽湿地的生态系统碳储量均相对较低(仅相当于北方泥炭地碳储量(390~1395 t·hm^(–2))下限值的46.9%~89.0%),且沿过渡带环境梯度总体上呈递增趋势;森林沼泽(LN除外)的植被固碳能力强于灌丛沼泽与草丛沼泽,且前者略高于全球陆地植被年均净固碳量估计值(4.1 t·hm^(–2)·a–1),而后两者仅相当于其3/4。 彭文宏 牟长城 常怡慧 郝利 姜宁 申忠奇关键词:沼泽湿地 多年冻土 生态系统碳储量 透光抚育对长白山中期“栽针保阔”红松林建群种含碳系数的影响 被引量:2 2015年 采用干烧法对不同透光抚育强度下红松林建群种含碳系数进行了测定。结果表明:不同透光抚育强度下,红松各组分含碳系数分布在(405.91±12.64)^(459.31±5.73)g·kg-1之间,不同透光抚育强度均降低了红松树干的碳含量,皆伐和强度择伐方式使红松枝叶含碳量显著提高;蒙古栎各组分含碳系数分布在(404.53±1.28)^(475.47±5.41)g·kg-1,上层皆伐显著提高了蒙古栎树干的含碳系数,中、强度透光抚育与上层皆伐显著降低其树枝与树叶的含碳系数;紫椴各组分含碳系数分布在(414.24±6.85)^(479.64±7.22)g·kg-1,强度透光抚育与上层皆伐显著降低了紫椴树干的含碳系数,中、强度透光抚育与上层皆伐显著降低了其树叶的含碳系数;榆树各组分含碳系数分布在(421.18±2.94)^(476.37±2.89)g·kg-1,中、强度透光抚育与上层皆伐显著降低了榆树树干含碳系数,强度透光抚育与上层皆伐显著降低其树叶含碳系数。 韩阳瑞 吴平 张伟艳 陈晓梅关键词:红松林 透光抚育 建群种 采伐对温带小兴安岭岛状冻土区森林湿地碳源/汇的影响 被引量:3 2020年 【目的】北方泥炭地对气候变暖引起的冻土退化可能具有正负反馈作用,但其对采伐干扰引起的冻土退化如何响应却仍不清楚。【方法】采用静态箱-气象色谱法和相对生长方程法,同步测定温带小兴安岭岛状冻土区落叶松-泥炭藓沼泽不同采伐处理(D-对照、Z15-轻度择伐15%、Z45-强度择伐45%、J-皆伐)(采伐试验已10 a)样地的土壤呼吸年净碳排放量(CO2与CH4)、植被净初级生产力及年净固碳量及相关环境因子(温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量等),并依据生态系统净碳收支平衡,揭示采伐干扰对温带岛状冻土区森林湿地碳源/汇的中期影响规律及影响机制。【结果】1)择伐(Z15和Z45)使其土壤CH4年均通量(0.07~1.53 mg·m^-2h^-1)提高5.7~6.4倍(P>0.05),皆伐却使其显著提高20.9倍(P<0.05);2)采伐(择伐与皆伐)使其土壤CO2年均通量(84.94~106.35 mg·m^-2h^-1)降低14.5%~20.1%(P>0.05);3)采伐干扰改变了CH4排放的主控因子(由气温及5~10 cm土壤温度所控制转化为由气温、0~40cm土壤温度、水位、化冻深度及土壤碳氮比综合控制),但未改变CO2排放的主控因子(由温度、水位、化冻深度、土壤有机碳含量及碳氮比综合控制);4)其植被净初级生产力(3.94~7.18 t·hm^-2a^-1)和年净固碳量(1.79~4.46 tC·hm^-2a^-1)呈现出随采伐强度增大而递减趋势,皆伐和Z45使两者显著降低28.7%~45.1%和28.7%~59.9%(P<0.05),而Z15对其无显著影响(-1.8%和-2.7%,P>0.05);5)采伐干扰10 a后,择伐使其碳汇功能(-0.34~2.31 tC·hm^-2a^-1)初步得到恢复(Z15高于D 18.5%及Z45低于D 48.7%,P>0.05),而皆伐维持弱碳源(-0.34 tC·hm^-2a^-1,P<0.05)。【结论】在中国温带小兴安岭岛状冻土区森林湿地碳汇管理实践中宜采取中、低强度的择伐方式,而应避免对其进行皆伐。 申忠奇 韩丽冬 姜宁 郝丽 牟长城长白山天然次生林下人工更新红松含碳系数的研究 2014年 随着我国对森林碳汇功能的不断关注,长白山的顶极植物群落红松阔叶林的恢复越来越受到重视。该研究通过干烧法对长白山天然次生林下人工更新红松各器官的含碳系数进行了测定。实验结果表明:红松各器官的含碳系数存在差异,按照含碳系数的高低排序依次为树皮>树干>树叶>树枝>树根,各器官的含碳系数值分别为48.38%、44.39%、43.08%、41.55%、41.33%。红松胸径与根系的含碳系数相关性不大,差异不显著;而树干、树皮、树叶、树枝的含碳系数与红松胸径的相关性较大,差异显著。 韩阳瑞 牟长城 庄宸 张晓亮关键词:天然次生林 大兴安岭永久冻土区7种沼泽类型土壤温室气体排放特征 被引量:10 2020年 气候变暖及永久冻土退化将会增加冻土湿地的温室气体排放,但关于大兴安岭永久冻土区沼泽湿地温室气体通量及主控因子尚不明确。采用静态箱-气相色谱法,同步原位观测大兴安岭永久冻土区7种天然沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、毛赤杨沼泽-M、白桦沼泽-B、落叶松苔草沼泽-LT、落叶松藓类沼泽-LX、落叶松泥炭藓沼泽-LN)土壤CO2、CH4和N2O通量及土壤温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量、碳氮比、pH值及含水量,揭示永久冻土区沼泽土壤温室气体通量及其主控因子。结果表明:1)7种沼泽类型土壤CO2年均通量(125.12-163.33 mg m^-2 h^-1)相近;2)CH4年均通量(-0.007-0.400 mg m^-2 h^-1)呈草丛显著高于其他沼泽5.6-65.7倍(P<0.01);3)N2O年均通量(1.52-37.90μg m^-2 h^-1)呈阔叶林沼泽显著高于其他类型2.0-23.9倍,针叶林沼泽显著高于草丛、灌丛沼泽2.9-6.2倍(P<0.05);4)CO2主控因子为土壤温度和水位;CH4主控因子为土壤温度和化冻深度;N2O受到多种环境因子综合调控,共同可以解释N2O变化的26%-99%;5)土壤增温潜势(11.05-15.37 t CO2 hm^-2 a^-1)相近,且均以CO2占绝对优势地位,但草丛以CH4占次要地位,森林沼泽则以N2O占次要地位。综合对比国内外现有研究结果发现目前大兴安岭永久冻土区沼泽土壤仍处于CO2、CH4和N2O低排放阶段。 常怡慧 牟长城 彭文宏 郝利 韩丽冬关键词:森林沼泽 温室气体 主控因子