摘要:

蒸散发(ET)是区域能量平衡以及水量平衡的关键环节,精确估算蒸散发,对于提高水分利用效率以及优化区域用水结构具有重要意义,而冠层阻抗则是准确估算蒸散发的一个重要变量.为了确定冠层阻抗模型区域适用性、解决其参数化问题,本研究基于黑河重大研究计划已有的通量观测数据,以Irmak模型为基础,考虑微气象因子与冠层阻抗之间的关系,增加了大气CO2浓度对冠层阻抗的影响,构建了未考虑CO2和考虑CO2影响的两种Irmak模型,并将其与Penman-Monteith(P-M)模型耦合,利用已有涡度相关数据,分析和检验了两种冠层阻抗模型对环境变量和大气CO2浓度响应的模拟结果,并对模型参数进行敏感性分析.结果表明:将考虑大气CO2浓度影响的Irmak模型与Penman-Monteith模型耦合,能够更好地模拟玉米冠层阻抗和蒸散量对外部环境变量的响应过程.在参数率定期该模型所模拟的冠层阻抗和蒸散量与实测值之间的R2分别达0.76和0.95,RMSE分别达33.1 s·m-1和34.5 W·m-2;模型验证期冠层阻抗和蒸散量模拟值与实测值之间的R2分别达0.68和0.90,RMSE分别达63.2 s·m-1和49.0 W·m-2.两个独立验证点结果表明考虑了大气CO2浓度影响的Irmak模型具有较好的空间可移植性和适应性,模型能够较为准确地模拟玉米在整个生长季半小时时间尺度上的农田耗水过程.敏感性分析表明玉米冠层阻抗及其蒸散量对净辐射和相对湿度变化最为敏感,其次是气温、叶面积指数和大气CO2浓度.本文所构建的考虑大气CO2浓度对于玉米冠层阻抗影响的Irmak模型能够较为准确地估算作物蒸散量,并可为种植结构调整、土地利用方式改变以及大气CO2浓度变化环境下的农田耗水研究提供一定的研究依据.

摘要:

蒸散发(ET)是陆地水循环过程的重要组成部分,同时也是区域能量平衡以及水量平衡的关键环节,精确估算ET,对于提高水分利用效率以及优化区域用水结构具有重要意义.本文利用黑河重大计划观测数据,对比了考虑CO2浓度和不考虑CO2浓度对玉米冠层影响的冠层阻力模型,分别将其耦合到双源的Shuttleworth-Wallace(S-W)模型中,并利用这两种模型分时段对玉米整个生育期内半小时尺度上的ET进行模拟,利用涡度相关实测数据对模型进行验证,最后分别对影响玉米冠层阻力的气象要素和影响ET的阻力参数进行敏感性分析,探寻大气CO2浓度改变条件下黑河中游绿洲区玉米不同生长阶段的农田耗水规律.结果表明:本文所修正的考虑CO2浓度对玉米冠层影响的冠层阻力模型耦合到S-W模型后,能够较精准地模拟玉米整个生育期不同生长阶段半小时尺度上农田耗水过程.敏感性分析表明:各生长阶段冠层阻力(rsc)和冠层面高度到参考面高度间的空气动力阻力(raa)对ET的影响最为强烈,其他阻力参数对ET的影响不明显,ET的变化程度随着rsc和raa的增大而减小.本文所修正的考虑CO2浓度影响的分时段双源模型能够精准地模拟玉米整个生育期各生长阶段的ET,可为种植结构调整和土地利用方式改变以及CO2浓度变化环境下的农田蒸散研究提供参考.

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利用景德镇温室气体监测站CO2观测数据,分析了景德镇地区2017年12月-2018年11月大气CO2浓度变化特征,同时对其浓度进行了筛分,以剔除污染数据,使其更具区域代表性.研究表明:景德镇地区大气CO2浓度昼降夜升,早上最高,傍晚最低;春季最高,秋季最低;春、夏季NNE、NE、ENE风向,秋季NE、ENE风向以及冬季W、WSW、SW、SSW、S风向上CO2浓度较高.同时,春、夏和秋季大气CO2浓度大致随风速的增加而不断降低,冬季风速对大气CO2浓度无明显影响.筛分后数据显示景德镇地区年均大气CO2浓度为422.1×106,浓度日均值年振幅73.96×10-6,夏半年CO2浓度低于冬半年.

摘要:

研究温度升高和CO2浓度增加的气候变化条件对我国主要粮食作物早稻生长及产量的影响对评估国家粮食安全有重要参考意义。采用改进后的开顶式气室原位模拟大气CO2浓度450μL·L-1及温度升高2oC的环境条件对早稻生长及产量的影响，试验设置三个处理（对照、增温、增温+CO2），结果表明：①温度及CO2同增对早稻最终株高有显著增加作用，而仅增温只能加快前期株高增长速度而对最终株高没有影响；②增温处理使最终分蘖数增加2~3茎·穴-1，但在增温条件下增加CO2浓度，分蘖数不再增加；③增加CO2浓度使早稻叶片叶绿素含量略增，但增温处理没有效应；④增温处理对不同时期地上部生物量无显著影响，但增温+CO2处理使各期生物量较对照显著增加；虞增温2℃使早稻增产13.3%，而增温基础上再增CO2，产量不再进一步增加。从产量构成因子看，增温或增温+CO2处理条件下早稻增产主要与穗数和每穗粒数增加有关。

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“构造隆升驱动气候变化”的假说是当前解释新生代以来全球气候变冷的主流观点。该假说把新生代以来发生的几个主要现象，即全球气候总体上趋冷，大气CO2浓度下降，海洋87Sr/86Sr比值上升，以及构造作用引起的大面积隆升等加以有机的联系，给以了合理的解释。近几年围绕大陆风化和全球气候变化问题取得了一些新的进展，主要是对发源于喜马拉雅山的河流进行研究，探讨青藏高原隆起对于大陆风化速率的影响。这些争论主要是有关硅酸盐风化还是碳酸盐风化，有机碳的风化与埋藏，大陆风化与大气温度，大气CO2浓度与大气温度等问题。最后介绍了我国研究人员在黄土高原的黄土沉积地层所作的研究工作和取得的成果。

摘要:

CO2浓度升高会使植物同化物在体内的含量和分配发生变化,这种变化会影响到植物的某些生理代谢功能,进而影响植物次生代谢物质的形成和分泌.就大气CO2浓度升高和温度增加将如何影响植物叶片及根系次生代谢物、化感物质、植物残体腐解以及化感作用进行了论述,同时针对目前研究现状和未来可持续农业的需要提出了大气CO2浓度变化下植物化感作用的优先研究领域.

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近年来大气中CO2浓度急剧增加使人们重新对研究CO2浓度升高对植物光合作用影响感兴趣.预计在未来的100a中,大气CO2浓度还将不断增长并达到当今的2倍.CO2排放量的增加不仅加剧了地球上的温室效应,也将改变全球生态系统中碳的平衡.高浓度CO2对植物光合作用的影响表现为短期和长期效应.短时间地供给高浓度CO2促进了植物的光合作用,而长时间生长在高浓度CO2下却使某些植物光合能力下降,出现了光合适应现象.这种现象产生的机理尚无定论,光合产物反馈抑制及库源关系调节下的资源重新分配是比较盛行的两种假说.光合能力的下降多发生在养分尤其是氮素亏缺的条件下,发生光合适应的植物叶片N素含量降低,并有大量碳水化合物积累.高浓度CO2对光合的电子传递影响较小,甚至可以改善某些品种的田间光抑制.CO2浓度升高还将伴随着其他环境因子,如温度、光、土壤养分等对植物及其光合作用产生影响.温室效应带来的气温升高将通过影响某些品种库源关系降低光合能力从而使产量降低.通过一些模型推算得到的模拟产量与实验结果一致.目前大多数的研究都集中在植物个体水平,光合适应机理的分子水平调控及生态系统水平碳的循环研究亟待开展.

摘要:

探究大气CO2浓度倍增条件下冬小麦气体交换参数对高温干旱及复水过程的生理响应机制，有助于提高生态过程模型的模拟精度，更加准确地预测全球气候变化对农田生态系统初级生产力及其生态服务功能的影响。利用4个可精准控制CO2浓度和温度的大型人工气候室，研究了CO2浓度倍增条件下高温干旱及复水过程对冬小麦气孔特征和气体交换参数的影响。结果表明，CO2浓度倍增(E)导致冬小麦远轴面气孔密度增加、气孔宽度减小、气孔空间分布规则程度降低，但提高叶片的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)。高温干旱(HD)使叶片气孔长度、密度、周长和面积减小，导致叶片气体交换参数均显著下降。然而，高CO2浓度及高温干旱(EHD)导致气体交换参数下降幅度相对较小，表明高CO2浓度对高温干旱具有一定的缓解作用。此外，干旱复水后，不同处理条件下冬小麦叶片气体交换参数均有所升高，但高温干旱下叶片的气体交换参数仍未能恢复到对照水平，暗示光合器官可能在高温干旱时遭到损伤和破坏。

摘要:

陆生植物的起源与演化与全球气候和环境的变化密不可分,利用植物气孔参数(气孔密度和气孔指数)来指示或重建古大气CO2浓度变化是近年来全球变化研究的热点之一.就陆生植物气孔参数的研究进行了概述,对研究中存在的问题及其前景作了简要探讨,并对植物生物学方法在定量研究古气候和古环境变化的趋势进行了分析.

摘要:

在人工模拟大气CO2浓度升高的调节系统条件下,研究了4个不同大气CO2浓度(380×10-6(对照组,当前大气CO2浓度)、750×10-6(对应21世纪末大气CO2浓度)、1 900×10-6(对应23世纪末大气CO2浓度)、变化组(CO2浓度由380×10-6逐步升高至1 900×10-6))对鳗草(Zostera marina)存活、生长、光合色素含量、过氧化物酶(POD)活力、可溶性糖含量及叶片和茎节气道面积的影响,分析了鳗草植株应对大气CO2浓度升高的生长响应和生理适应过程.研究显示,经过30 d培育实验,大气CO2浓度升高对鳗草植株的存活率(＞98％)、生产力和叶片光合色素含量等指标无明显影响;大气CO2浓度升高显著提高了植株叶片延伸率和茎节直径,均在1 900×10-6时达到最大值,分别是对照组的1.4和1.1倍;随大气CO2浓度升高,鳗草植株的叶绿素a/叶绿素b、可溶性糖含量和气道面积等指标均呈现逐渐升高的趋势,在1 900×10-6时达到最大值,显著高于对照组(P＜0.05).研究结果表明,大气CO2浓度升高对鳗草植株的生长、光合作用、物质代谢和气体交换等生理过程具有促进作用,且CO2浓度越高促进作用越显著.