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973项目 |
| 青藏高原农田和高寒草原生态系统温室气体排放动态研究 |
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负责人：张宪洲
来源: 国家973项目下属专题
实施时间: 1999－2003
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主 持 人：张宪洲, 研究员，北京朝阳区安外大屯路3号，中科院地理科学与资源研究所，拉萨站。
参 加 人: 石培礼、钟志明、余成群、程慎玉
主持单位：中科院地理科学与资源研究所
参加单位：地理科学与资源研究所拉萨站
关 键 词：青藏高原 农田 高寒草原
研究经费：40万元
研究目标：
在拉萨高原农田和班戈高寒草原生态系统，利用箱式法开展生态系统温室气体(CO2, CH4)排放的动态观测并分析期与环境因子的关系，并采用动态生物量的观测方法，测定生态系统的净初级生产力，确定生态系统的碳源/汇关系。
研究内容：
(1) 土壤主要温室气体排放的日变化和季节变化特征；
(2) 温室气体与环境因子的关系及模拟；
(3) 土壤呼吸中微生物呼吸和根系呼吸比例：
(4) 生态系统生产力；
(5) 生态系统的碳平衡。
阶段研究成果：
(1) 揭示了生态系统主要温室气体排放(吸收)的动态变化规律
拉萨农田生态系统和班戈高寒草原生态系统具有相似的温室气体排放动态格局，生态系统CO2和N2O表现为净排放，有较好的日变化和季节变化格局，而CH4总体表现为净吸收，缺乏规则的动态格局。CO2和N2O日变化曲线表明，日最大排放在地方时的15：00左右，最低值出现在地方时的6：00左右。年变化表明，土壤呼吸最低点出现在温度最低的12～1月，最高点出现在植物生长盛期6月中旬～7月中旬。
(2) 建立了温室气体通量与温度的优化统计模型
两年的观测资料表明一次指数方程和Arrhenius 指数方程能很好地拟合农田和高寒草原土壤CO2 排放与温度的关系，均能够解释土壤温室气体排放的70％的变异。两年周期观测结果计算班戈高寒草原的呼吸商Q10 值为2.48, 比拉萨农田1.99高，说明位于海拔4800m的班戈高寒草原生态系统土壤呼吸对温度升高的反应比海拔较低的拉萨（海拔3600m）农田生态系统更为敏感。
(3) 估算了土壤呼吸中根系呼吸所占的比例
高原农田冬小麦生长季根系呼吸占40％左右，土壤根系呼吸与温度的关系呈钟型曲线，采用草地和裸地对比动态观测确定了班戈高寒草原根系呼吸占土壤呼吸的48％左右。
(4) 估算了净生态系统生产力和源/汇作用
高原农田生态系统和高寒草原都是碳汇，每年农田生态系统可以获得8.49 t C hm-2左右的碳汇，紫花针茅高寒草原每年平均可以获得0.539 t C hm-2的碳汇。由于人类的施肥管理农田生产力可以很高，这与田间投入有机物的投入有关，但是由于粮食经济产量和秸秆的输出，造成大量碳汇的流失。 |
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