典型草原区大气co

典型草原区大气co

0锡林浩特经济带植被恢复的生态价值温室气体和气候变化是调查现在世界变化的中心问题之一。温室气体浓度的增加是地气系统自然因素和人类干预活动共同作用的结果，但在过去50年的世界环境变化中，温室气体的排放可能主要是由人类活动产生的。温室气体中最重要的是co2。世界平均浓度从280u变大到今天的383吨。全球气候变暖引起各圈层生态系统的改变,将对人类的生活、生存产生较大的负面影响。草原生态系统是陆地生态系统中最重要的类型之一,约占陆地总面积的25%,是对CO2增加和全球变暖反应较敏感的生态系统。锡林浩特温带典型草原区地处IGBP的国际样带中国东北温带森林—草原样带NECT内,受人类活动影响较小,大气污染程度轻,它对平衡中国北方草地生态系统碳收支有着重要作用。近年来,中国在大气CO2浓度监测和研究方面取得较大的发展但对温带典型草原区大气CO2浓度的长期定点监测与研究较少,通过对锡林浩特温带典型草原区生长季大气CO2浓度的分析探讨,能够较好的反映草原释放与固定CO2的源、汇关系,增强对草原大气CO2交换功能的认识,为气候变化及典型草原碳循环的研究和模型的建立提供依据。1材料和方法1.1土壤条件及监测场建设研究区位于锡林浩特国家气候观象台野外试验研究基地内(北纬116°18′45〞,东经44°08′31〞)。属温带典型草原区。该区域的气候类型为温带半干旱大陆性季风气候,年均气温2.5℃,1月平均气温-18.3℃,7月平均气温20.7℃,年均降水量273mm。土壤主要为典型栗钙土,主要植物种类有:克氏针茅(Stipakryloyii)、羊草(Aneurolepidiumchinense)、糙隐子草(Cleistogenesserotina)、知母(AnemarrhenaasphodeloidesBunge)、矮葱(AlliumanisopodiumRegel)、冷蒿(Artemisiafrigidawilld)等。生长季由天然植被覆盖,天然牧草生长平均高度50cm,覆盖度80%以上。监测场面积200hm2,在监测场安装了开路涡度相关通量监测系统及100m近地边界层大气要素监测塔,塔上安装了2、4、10、20、30m温度和湿度等相关大气要素传感器。通量监测系统安装在监测塔北3m处。安装高度为4m。光合有效辐射仪(Li-190SB)等辐射监测仪安装在监测塔南2m处,安装高度为2m。1.2cs800数据采集器、测量水质数据采集使用开路涡度相关通量监测系统。该系统由CS7500CO2/H20分析仪(Li-COR,USA)、CR1000数据采集器(Campbell,USA)、和1个1G的PC卡组成。CS7500CO2/H20分析仪,测量CO2绝对密度、空气密度、H2O气绝对密度和大气压力;CR1000数据采集器主要是测控、运算及自动存储30min原始数据。从2007年6月开始对CO2通量及温度、湿度、气压、风速、光合有效辐射等气象要素进行长期同步监测至今。1.3地面空气用量cod大气CO2浓度采用μL/L浓度,其计算公式如下。CO2浓度(μL/L)=(ρCO2)/(ρ空气)*0.6591式中,ρCO2为CO2密度(mg/m³),ρ空气为空气密度(kg/m³),0.6591为单位换算系数,CO2摩尔质量为44,空气摩尔质量为29。对2007至2009年生长季(5~9月份晴日)CO2浓度日(00:00~23:30时分)资料进行每半小时48时次统计平均,并结合同步气象资料进行分析。监测数据由于受到天气因素、环境条件以及仪器本身的属性限制等影响,在进行分析资料以前,先进行资料质量控制,去掉不合理或因仪器出现故障等原因产生的异常及缺测数据,进行订正插补(生长季各资料均选为晴日)。2结果与分析2.1过程中co的比较根据监测资料统计分析,锡林浩特温带典型草原区生长季大气CO2浓度存在着明显的日变化规律,一日之中呈“正弦”规律波动(见图1)。最高值出现在日出前后的5:30左右,为358.1μL/L,最低值出现在光合有效辐射较强的午间13:00左右,为351.1μL/L,日落后又逐渐升高,CO2日平均浓度为354.7μL/L,振幅为7μL/L,且夜间高于白天。白天由于植被的光合作用吸收空气中的CO2量明显超过土壤、微生物等呼吸排放的CO2量,使大气中CO2浓度降低,表现为CO2明显的汇。夜间由于土壤、植被呼吸成为主体,表现为净排放,使大气中CO2浓度升高,表现为CO2明显的源。2.2生长季大气2d日变化影响因素分析草原生态系统某一因子的变化都会引起其他因子的相应变化。CO2浓度的变化是环境因子综合作用的结果,并与其他环境因子存在着一定的关系。根据生长季大气CO2浓度统计资料相关分析,锡林浩特典型草原区生长季大气CO2浓度日变化规律与主要环境因子存在着一定的相关关系。特别是与空气温度、水平风速、光合有效辐射、地温(0~5cm)相关性达到极显著负相关水平。与空气水蒸汽浓度、气压、湿度、地温(40cm)达到极显著正相关水平,与10cm、15cm、20cm达不到相关水平见表1。其相关机理有待进一步讨论。3大气co日变化与环境主要因子的关系锡林浩特典型草原区生态系统生长季大气CO2浓度具有明显的日变化规律,呈“正弦”曲线波动。大气CO2浓度日变化的最高值出现在日出前后的5:30左右,为358.1μL/L,最低值出现在光合有效辐射较强的午间13:00左右,为351.1μL/L。日变化幅度为7μL/L。这是由于草原植被光合作用和土壤微生物活动周期变化与大气之间气体交换差异所造成的。白天植被由于光合作用,消耗了空气中CO2,使空气中CO2浓度逐渐降低,到午间前后降至最低。随着光合作用的减弱,CO2浓度逐渐升高。日落后植被停止了光合作用,植被、土壤微生物等转入到呼吸状态,不断向空气中释放CO2,日落后至夜间CO2浓度明显上升,使空气中CO2浓度逐渐增高。典型草原区大气CO2浓度日变化与环境主要因子存在着显著的关联关系,表明典型草原区生态系统是由多因子相互作用、相互影响的统一体。典型草原区日间光合作用固定CO2,草原表现为CO2的吸收汇,夜间土壤与植被呼吸释放CO2,草原表现为CO2的排放源。锡林浩特典型草原区生态系统生长季大气CO2日平均浓度为3