郑州东区生态系统碳循环研究

论文摘要

气候变暖作为全球变化的主要表现之一(IPCC,1991,1997,2001),已经成为一个不争的事实。根据IPCC的预测,CO2浓度和温室气体的共同作用将会导致全球平均气温每10年上升0.2℃(IPCC,2001)[1]。气候变暖将会导致一系列环境问题,如海平面上升、降水时空分布格局变化等,进而直接对人类赖以生存的地球环境产生影响。陆地生态系统碳循环作为CO2源和汇,与全球气候变化的关系密切而又复杂,是当前全球变化研究中的重点。本文以郑州东区为研究对象,对其内部典型生态系统的源/汇关系进行了系统研究,并对郑州东区各碳库碳储量进行了估算,为评价不同生态系统的环境效应提供理论依据。取得了如下主要结论:1.碳源/汇关系:(1)农田生态系统不同类型的农田生态系统对CO2的固定量有一定日变化差异,在夜间的11个小时内,各农田生态系统都是碳源,即净释放CO2。白天农田生态系统都是碳汇。研究表明玉米生态系统从9时到20时是碳汇,从21时起是碳源。玉米生态系统对CO2的净固定能力较水稻生态系统强,24小时净固定CO236.45g/m2。水稻生态系统土壤呼吸释放碳量很小,平均CO2呼吸排放速率为107 mg/(m2.h),24小时净固定CO222.75g/m2。(2)林地生态系统杨树生态系统在夜间的11个小时内,都是碳源,即净释放CO2。白天随着气温、光强等环境因素的变化,杨树生态系统由碳源转变为碳汇。杨树生态系统24小时净固定碳4.139 gCO2 / m2。柳树生态系统从19时到次日8时,为碳源,白天除13时为碳源,其他时刻均为碳汇。柳树生态系统24小时净固定CO2为6.90 g CO2/m2。2.碳库储量估算(1)根据研究可知,郑州东区整个生态系统年通过光合作用从外界大气中合成的碳量是11.6万t,植物呼吸释放到大气中的碳量每年为5.72万t,由此看来生态系统中植被合成的碳大部分通过呼吸作用释放到大气中去。年凋落物量2.19万t。植被同化的碳绝大部分以活生物呼吸和凋落物的形式释放到大气中去,碳蓄积只是很少一部分。(2)通过对碳现存量的研究发现,我们所研究的生态系统碳现存量为94.73万t,其中土壤碳现存量为80.07万t,绿化植被碳现存量为0.87万t,郊区农林系统碳现存量为13.79万t。郊区农林系统中林地碳现存量5.46万t,农作物8.33万t。土壤碳储量占总碳储量的84.5%,是碳主要存贮库,因此土壤中碳储量的变化必然引起整个区域碳储量整体动态变化。土壤碳储量的主要来源是凋落物,因此凋落物的量及其分解会直接影响到土壤碳的存储量。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• 1. 文献综述
• 1.1 温室效应及其作用
• 1.2 全球气候变化及其影响
• 1.3 陆地生态系统碳循环研究内容及方法
• 1.4 陆地生态系统碳循环过程的研究进展
• 1.4.1 陆地生态系统碳源和汇的概念
• 1.4.2 全球碳库及碳循环
• 1.5 我国陆地碳循环过程与碳平衡研究
• 1.6 碳循环研究工作现存在的问题及研究前景展望
• 1.6.1 碳循环研究工作现存在的问题
• 1.6.2 碳循环研究的发展趋势与前景
• 2. 引言
• 3. 材料与方法
• 3.1 郑东新区概况
• 3.1.1 地理位置和地形地貌
• 3.1.2 气侯
• 3.1.3 水资源
• 3.1.4 土壤条件和植被
• 3.2 研究内容和技术路线
• 3.2.1 研究内容
• 3.2.2 技术路线
• 3.3 典型生态系统选择
• 3.4 碳密度的测定
• 3.5 碳收支测定
• 3.6 计算方法
• 3.6.1 碳储量的计算方法
• 3.6.2 碳收支的计算方法
• 3.6.2.1 建成区园林植被碳通量的计算方法
• 3.6.2.2 土壤有机碳收支的计算方法
• 3.6.2.3 凋落物碳库的计算方法
• 3.6.2.4 农产品输出的计算方法
• 4. 结果与分析
• 4.1 不同植被类型面积的确定
• 4.2 各碳库碳储量
• 4.2.1 植被活体碳含量
• 4.2.2 各碳库碳储量
• 4.2.2.1 各生态系统生物量和碳储量
• 4.2.2.2 土壤碳库碳储量
• 4.3 主要生态系统碳通量
• 4.3.1 农田生态系统
• 4.3.1.1 玉米生态系统
• 4.3.1.2 水稻生态系统
• 4.3.2 林地生态系统
• 4.3.2.1 杨树生态系统
• 4.3.2.2 柳树生态系统
• 4.4 植被碳通量
• 4.4.1 建成区绿地碳通量
• 4.4.2 郊区农林生态系统的碳通量
• 4.4.2.1 郊区林地的固碳能力
• 4.4.2.2 郊区农田碳收支
• 4.5 郑州东区碳循环流程和流量
• 5. 结论与讨论
• 5.1 结论
• 5.2 讨论
• 参考文献
• Abstract