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IBIS模型是陆地碳循环模拟的有利工具,土壤呼吸是陆地碳循环的关键生态学过程,利用IBIS模型模拟估算土壤呼吸对陆地碳循环和全球变化研究具有重要意义。在地形数据、植被参数、土壤质地参数和气象数据支持下,利用改造后的IBIS模型模拟2004年张家沟集水区5种森林类型的土壤呼吸,以实测数据对模拟结果进行验证,并分析土壤呼吸时空格局及其与土壤温湿度的关系。结果表明:(1)改造后的IBIS模型模拟的土壤呼吸值与实测值相关性显著,可较好地用于集水区尺度的森林土壤呼吸模拟估算。(2)土壤呼吸年均值为571 gC m-2 a-1,年土壤呼吸空间格局与生长季土壤呼吸空间格局相似,均表现为高值区主要分布在北部、西南和东南区域,低值区主要分布在沟谷附近,该格局与集水区的地形、植被及其组合等因素有关。(3)生长季内,5种森林类型土壤呼吸的季节性变化均呈单峰曲线形式,土壤呼吸峰值均出现在7月,其中落叶松林峰值最低,为85.5 gC/m2,杂木林峰值最高,为146.3 gC/m2。(4)5种森林类型的土壤呼吸值与5 cm深土壤温度存在极显著的指数关系,与土壤湿度的相关性较低,土壤温度的变化可以解释土壤呼吸约70%的季节变化。 相似文献
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IBIS模拟集水区尺度的东北东部森林净初级生产力 总被引：1，自引：0，他引：1
为使IBIS(integrated biosphere simulator)模型更好地体现碳循环过程的空间异质性,引入GIS技术,改进了IBIS模型的土壤水分再分配和地表太阳辐射计算模块,增加了地形分析模块。在气象、地形、植被和土壤等数据的支持下,利用改进后的模型估算了2004年张家沟集水区森林净初级生产力(NPP),分析了森林NPP空间分布格局及其随地形因素的变化。结果表明:改进后的IBIS模型适用于东北东部集水区森林NPP的模拟估算;研究区2004年森林NPP在空间上大体呈现为东北和西北2区域高,逐渐向中心沟谷地区减少;森林NPP年平均值为375 g/(m2·a),NPP年总量为541.72 t/a;各植被类型中,杨桦林的年平均NPP最高(405 g/(m2·a)),杂木林最低(336 g/(m2·a));从地形因素看,海拔高度和坡度对森林NPP影响不大,而坡向对森林NPP影响最明显,阳坡的森林NPP较阴坡高41%。 相似文献
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为了探究森林生态系统碳水循环过程中的相互作用,对进一步理解生态系统的碳水耦合提供一定的理论基础,以山西太岳山好地方林场作为研究区域,运用InVEST模型对研究区的蒸散和碳密度进行了数值模拟,并借助ArcGIS的空间分析工具,以小班为单位分别提取了研究区蒸散量与碳密度的值并对二者间的耦合关系进行了研究。结果表明,研究区年实际蒸散量(200.8~604.8mm)、土壤碳密度(0~154.6mg·hm^-2)和植被碳密度(0~118.7mg·hm^-2)的空间分布均表现为林区高于非林区。各植被类型中,华北落叶松林、油松林和混交林基于自身结构和功能的特点在年实际蒸散、土壤碳密度和植被碳密度含量排序中均为前3。Pearson相关性分析和线性回归分析结果表明,研究区年实际蒸散量同土壤碳密度和植被碳密度间存在显著的线性耦合关系(P<0.01),这种耦合关系可能在生态系统物质循环与能量流动过程中对碳水平衡起着至关重要的作用。研究结果可为山地人工林构建及植被恢复中碳水关系的管理与调控提供理论依据。 相似文献
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《内蒙古农业大学学报(自然科学版)》2016,(6)
CENTURY模型模拟草地生态系统效果好,但是有区域尺度分析能力不足的问题。文中从CENTURY模型运行的气象、土壤、植被、监测站点属性及控制参数的元数据描述与定义,模型参数元数据定义机制和信息共享方式,研究CENTURY模型与ArcGIS耦合方法,弥补CENTURY模型区域尺度分析能力不足的问题,并用ArcGIS空间分析与图形表达技术呈现区域草地净初级生产力动态变化模拟结果。 相似文献
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以信江流域中游弋阳县龟峰段为研究背景,以G IS和地统计学为技术手段,研究了小流域尺度下退化红壤生态脆弱区域土壤养分的空间分布特征,并结合该区的植被分布状况,进一步探讨了不同土地利用方式对土壤养分及区域生态系统脆弱性的影响。依据土壤养分含量为退化等级划分指标,显示龟峰段强烈至剧烈退化等级的区域面积极大,因此该区域土壤质量退化严重。利用地统计学方法对龟峰段土壤养分的空间变异性研究表明:龟峰段土壤养分含量的空间变异强烈地受到人类土地利用方式的影响。 相似文献
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《安徽农业科学》2020,(4):53-56
以陕西省作为研究区域,首先基于MODIS NDVI中国月合成数据计算研究区2000、2005、2010和2015年度的植被覆盖度并进行等级划分;而后利用CA-Markov模型,以植被覆盖度等级作为元胞类型,计算不同时期各植被覆盖度等级的转移矩阵,由此模拟2010和2015年的NDVI值;对比模拟NDVI结果和原始影像数据,评价模拟精度,并预测2020年NDVI的空间分布状况。结果表明,利用CA-Markov模型进行植被覆盖空间分布的模拟,得到2010和2015年模拟结果的Kappa系数分别为0.797 5、0.853 2,符合精度要求,可以用于植被覆盖空间分布的预测。陕西省植被覆盖存在明显的空间差异性,呈现出陕北—关中—陕南地区植被覆盖度逐渐递增的纬度地带性规律。2000—2020年各级植被覆盖区均有向更高一级植被覆盖区变化的趋势。总体上植被覆盖度上升趋势明显,尤以陕北地区北部变化最为显著,关中地区和陕南秦巴山区植被覆盖度增幅较小。 相似文献
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不同土地利用方式土壤呼吸速率动态研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
陆地生态系统土壤呼吸是全球碳循环的重要过程之一,陆地土壤碳库的微小变化将直接影响全球碳平衡,并对大气CO_2浓度造成大的扰动。森林、草地及农田三大生态系统土壤碳库作为陆地生态系统土壤碳库的重要组成部分,是决定未来土壤碳源、汇动态的关键部分。综述了不同土地利用方式的土壤呼吸测定方法及土壤呼吸动态,并结合目前不同空间尺度及生态系统土壤呼吸的研究现状,提出未来研究中应加强不同测定方法所得结果间的比较,以及复杂环境条件下土壤呼吸模型的研究与尺度扩展应用。 相似文献
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喀斯特地区土壤富钙性特点深刻影响和制约岩溶生态系统的运行机制,为喀斯特地区生态农业经济发展与生物多样性维持机制以及生态系统功能与稳定等相关研究提供参考,基于地理加权回归(GWR)方法,结合地形、气候、植被以及岩性因子建立贵州省表层土壤全钙的空间分布估算模型,探讨贵州省表层土壤全钙的空间分布格局及其异质性特征。结果表明：1)贵州省表层土壤全钙具有较强的空间异质性,空间分布特征深受岩性和地形因子的影响;2)贵州省表层土壤全钙含量为0～23.44 g/kg,土壤全钙含量整体水平较高,空间分布上,西南地区、东北地区以及西南向东北的过渡地区含量较高,而东南地区与西北地区普遍偏低;3)应用GWR模型估算贵州省表层土壤全钙空间分布整体结果较好,且估算精度优于传统的最小二乘回归。 相似文献
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山地小气候模型在帽儿山地区气候模拟中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
利用山地小气候模拟模型(MTCLIM)对帽儿山地区气候进行了模拟,由已测数据作为输入变量,对帽儿山张家沟集水区2002年最冷月均温、最热月均温、降水量、蒸散发等进行了模拟估算,结果表明:高海拔地区年积温低于低海拔地区,符合随海拔高度的增加温度降低的一般规律;最冷月均温、最热月均温分布规律与积温的分布规律相吻合,它们的空间分布与地形变化基本上是一致的。但是由于植被因素的作用,潜在蒸散量略有不同。用帽儿山气象站1989—2001年实测数据对模拟结果进行验证,两者数据基本符合。将MTCLIM模型与GIS技术相结合,采用不同的垂直递减率,运用Kringing方法对气象因子的时间、空间分布的模拟,不仅可以了解温度、降水、辐射等因子的分布情况,还可以为生态学过程研究奠定坚实的基础,同时也可以为植被动态模型提供气候数据支持,揭示森林植被变化的动态过程,实现森林景观与功能的耦合。 相似文献
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不同作物农田的土壤呼吸与高光谱的关系 总被引：1，自引：1，他引：0
为研究种植不同作物的农田土壤呼吸与高光谱植被指数的关系,选取3种典型夏熟作物冬小麦、油菜籽、蚕豆,于2018年10月至2019年5月进行田间随机区组试验,观测土壤呼吸、土壤温度、土壤湿度的季节动态,并观测NDVI(归一化植被指数)、DVI(差值植被指数)、RVI(比值植被指数)、EVI(增强植被指数)、PRI(光化学植被指数)5种高光谱植被指数和叶绿素SPAD值。结果表明:冬小麦、油菜籽、蚕豆田土壤呼吸季节平均值分别为1.78±0.15、1.35±0.27、1.61±0.22μmol·m^-2·s-1,冬小麦田土壤呼吸显著高于油菜籽田(P<0.05),冬小麦与蚕豆田以及油菜籽与蚕豆田土壤呼吸无显著差异(P>0.05)。冬小麦田土壤呼吸残差(基于温度指数方程的模拟值与实测值的差值)与NDVI、RVI、EVI、PRI、SPAD值均存在显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)的相关关系,蚕豆田土壤呼吸残差与NDVI、DVI、RVI、EVI、PRI均存在极显著(P<0.01)相关关系,而油菜籽田土壤呼吸残差与上述植被指数均不存在显著的相关关系,这可能与油菜籽3-4月份花期叶片退化有关。在冬小麦和蚕豆田,可分别建立基于土壤温度、NDVI、RVI、PRI、SPAD值以及土壤温度、RVI的土壤呼吸模型,而油菜籽田土壤呼吸的季节变化仅与土壤温湿度和SPAD值有关。 相似文献
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为探明环境因子与土壤碳释放之间的关系,利用LI-8100土壤碳通量自动测定仪监测塔里木河下游典型断面的荒漠河岸林群落土壤呼吸的变化动态,并同步观测植被盖度、地下水位、土壤特性及温度等相关因子的变化,分析其与土壤的关系。结果表明:1)在同一温度范围条件下,虽然土壤呼吸对温度变化有所响应,但温度不再是土壤呼吸作用的主要限制因子,根系和土壤微生物的生命活动很容易受到其他因素的影响和制约;2)监测区地下水对土壤呼吸速率存在一定的影响,地下水位越高土壤呼吸速率越小,地下水位越低土壤呼吸速率越大;3)植被盖度与地下水同时作用于土壤呼吸过程;4)在地下水的影响下土壤特性对土壤呼吸过程也存在影响。 相似文献
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不同种桉树人工林土壤呼吸速率时空动态及其影响要素 总被引：2，自引：2，他引：0
为研究不同种桉树Eucalyptus人工林土壤呼吸速率时空变异特征及其影响要素,估算桉树人工林土壤碳排放通量,测定2016年3月-2017年2月时段内5个不同种桉树林及1个湿加松Pinus elliottii×caribaea林土壤呼吸速率,分析桉树人工林土壤呼吸速率时空变化及其与影响要素的相关关系。结果表明:6个林分土壤呼吸速率时间变化明显,均呈单峰曲线格局;土壤呼吸速率与表层土壤温度符合指数模型,与平均体积含水率符合二次多项式模型（P < 0.001）,土壤呼吸速率时间变化受土壤温度和体积含水率共同驱动,温、湿度双因素模型可以解释土壤呼吸速率44.8%~83.9%的变异。土壤呼吸速率的空间变异主要受表层土壤容重、叶面积指数、总孔隙度和非毛管孔隙度的影响,相关性均为极显著（P < 0.01）;土壤表面二氧化碳累积通量还受到土壤表层有机碳密度影响,相关性显著（P < 0.05）。尾叶桉E. urophylla林和托里桉E. torelliana林的土壤呼吸速率年均值及土壤表面碳排放年累积通量均显著大于其他林分（P < 0.05）,两者之间差异不显著。 相似文献
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【目的】探究不同林下植被管理措施对雷州半岛尾巨桉Eucalyptus urophylla×E.grandis人工林土壤呼吸及其组分的影响,为准确评估桉树人工林土壤碳循环提供科学依据。【方法】以尾巨桉人工林为研究对象,实施物理和化学(施用除草剂)方式去除林下植被,并以未去除为对照。采用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统,对土壤总呼吸及其组分速率、土壤温度和湿度(5 cm深处)进行为期1 a的连续监测。【结果】物理和化学去除林下植被极显著降低了土壤总呼吸及其组分(化学去除的根系呼吸除外)(P<0.01),且物理去除的土壤总呼吸速率(3.45μmol·m-2·s-1)显著低于化学去除(4.15μmol·m-2·s-1)(P<0.01)。2种方式的矿质土壤呼吸速率和凋落物层呼吸速率无显著差异(P>0.05),根系呼吸速率表现为物理去除(1.02μmol·m-2·s-1)显著低于化学去除(1.37μmol·m-2·s 相似文献
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草地生态系统在区域气候变化及全球碳循环中扮演着重要的角色,草地土壤呼吸的区分是定量评价草地植被和土壤碳平衡的基础,有助于理解和预测草地生态系统对气候变化的响应。文章中论述了稳定碳同位素13C和放射性碳同位素14C在草地土壤呼吸区分中的应用。用于区分土壤微生物呼吸和根呼吸的方法主要有：13C自然丰度法、FACE实验法、13C脉冲标记法;用于区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的方法主要有：同位素稀释法、模拟根际沉积物法、14CO2动态模型法、根系分泌物洗涤法。碳同位素法几乎不对草地土壤和植物根系产生干扰,可提高对土壤呼吸各组分的测算精度,在区分草地土壤微生物呼吸、纯根呼吸和根际微生物呼吸等组分方面有较大的应用前景。 相似文献
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2010年4月-2010年9月,采用静态箱-气相色谱法,研究了晴天日条件下华北南部低丘山地34年生的侧柏人工林林地土壤呼吸变化特征及其与撂荒地的差异.结果表明:撂荒地和侧柏林土壤呼吸速率月变化趋势均呈单峰曲线,且土壤呼吸速率最大值均出现在7或8月份.观测日侧柏林土壤呼吸速率平均值为3.853μmol/(m2·s),比撂... 相似文献
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土壤呼吸是陆地生态系统的碳循环中土壤碳的主要输出途径,利用便携式土壤呼吸测定仪LCpro+对晋西黄土区6种典型植被类型进行土壤呼吸速率的测定,另外同时测量相关的温度、湿度等环境因子,进而对土壤呼吸的日变化特征及与土壤温度和土壤湿度进行简单相关性分析和回归分析。结果表明:试验区内不同植被类型土壤呼吸速率日变化呈单峰型,中午12:00~13:00最大,凌晨5:00~6:00最小,均值由大到小依次为耕地(5.846)、次生林(4.305)、油松林(3.858)、刺槐林(3.456)、灌草地(2.220)、荒草地(1.355),退耕还林有利于减少土壤CO2输出;土壤呼吸与土壤温度的回归分析符合指数正相关关系,Q10值由大到小依次为灌草地(2.03)、耕地(1.88)、荒草地(1.86)、次生林(1.82)、油松林(1.75)、刺槐林(1.73),土壤呼吸与土壤湿度关系为对数模型的负相关模型,由多元回归分析得出土壤呼吸最主要的决定力是土壤温度。 相似文献
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川中丘陵区桤柏混交林地土壤CO2释放与Forest-DNDC模型模拟 总被引：3，自引：0，他引：3
采用静态箱-气相色谱法对长江上游桤柏混交林地土壤呼吸进行测定。结果表明:保留枯枝落叶和去除枯枝落叶处理的土壤呼吸速率季节变化趋势均呈单峰曲线,土壤呼吸速率最大值出现在6月下旬到8月上旬之间;最小值出现在12月底至翌年1月初间。试验期间,保留枯枝落叶和去除枯枝落叶处理的土壤呼吸速率变化范围分别是66.23～520.42 mg/(m2·h)、34.25～395.47 mg/(m2·h),年平均土壤呼吸速率分别为273.18和221.82 mg/(m2·h),枯枝落叶分解释放的CO2量对林地土壤总呼吸的贡献为18.80%。土壤温度和土壤湿度是影响该地区土壤呼吸的主要因子。双因素关系模型较好地拟合了土壤(5 cm)温度和土壤(0～10 cm)湿度对土壤呼吸的影响,土壤温度和湿度共同解释了保留枯枝落叶处理土壤呼吸变化的73%、去除枯枝落叶处理的86%。Forest-DNDC模型较好地模拟了两种试验处理的土壤CO2的释放。模型敏感性试验结果表明,该区影响林地土壤CO2释放的主要因子是土壤表层有机质含量,其次是气温和降水量。 相似文献
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【目的】研究干旱区典型山盆结构下不同土地利用方式的土壤呼吸特征,为干旱区碳过程阐明提供数据支持。【方法】通过LI-8100碳通量测定系统对西北干旱区典型荒漠-绿洲过渡带的自然植被和人工作物覆盖下的土壤呼吸进行两个植物生长时期的监测。【结果】不同植被覆盖条件的土壤呼吸日变化均呈单峰曲线,且日呼吸速率最高值出现在14:00～16:00,最低值出现在02:00～04:00;植物花期的土壤呼吸速率平均值明显高于凋败期;土壤0～5、5～10、10～20 cm温度日变化与土壤呼吸速率变化趋势极为接近。【结论】不同土地利用/覆盖下土壤呼吸特征差异性明显,土壤温度是影响土壤呼吸的关键因子。 相似文献