重庆金佛山岩溶区不同植被条件下土壤-植被系统CO2浓度日变化

对重庆金佛山典型岩溶区林地、裸地表层岩溶生态系统CO2浓度进行短时间尺度变化的野外观测结果表明，林地与裸地不同深处土温变化幅度由地表向土壤深部逐步降低，裸地地表温度和不同深度土温波动幅度均较林地大。林地与裸地各层次土壤CO2浓度变化与土温呈较好的相关关系。林地各层土壤CO2浓度波动微弱，变幅小于裸地。林地与裸地土层中CO2浓度随土层深度增加而增高。植被各层的温度和温度变化幅度从大到小依次为林层、灌层和草层。林层温度最大值滞后于气温约3h。     

不同土地覆被下岩溶表层系统CO2体积分数研究

对重庆金佛山林地、裸地表层岩溶生态系统CO2体积分数进行了野外监测,揭示了CO2体积分数变化规律,这种变化与土壤温度有密切的关系。林地与裸地各个层次土壤的CO2体积分数与土温呈一致性变化,随着土温的升高或降低而相应的增加或减少。文章进一步揭示了林地植被平抑这种动态效应,而裸地则响应于温度变化;这种不同植被系统下的动态差异在解释岩溶沉积记录和讨论岩溶作用与碳循环的关系时值得充分注意。     

泥石流频发区不同土地利用类型土壤粒径分布多重分形特征

通过研究泥石流频发区不同土地利用类型土壤粒径分布多重分形特征,可揭示土地利用变化对泥石流频发区土壤粒径分布的影响.在蒋家沟流域选取裸地、草地、灌丛、林地等4种典型土地利用类型,在0-50 cm采集不同土层土壤样品进行粒径分析,基于多重分形理论计算多重分形参数,并分析土壤质地与多重分形参数之间的相关关系.结果显示:土地利用类型显著影响土壤的粒径分布,粉粒体积分数灌丛(65.15%-72.13%)、林地(61.22%-74.04%)显著大于裸地(35.18%-48.48%)、草地(39.92%-47.08%),砂粒总含量体积分数裸地(43.73%-59.10%)、草地(43.28%-44.76%)显著大于灌丛(17.99%-23.32%)、林地(12.73%-25.06%),在0-50cm深度范围内,同一土地利用类型土层深度对土壤粒径分布无显著影响.本研究中各样地土壤粒径分布广义维数谱曲线为反"S"型曲线,土壤粒径奇异谱函数均为非对称上凸曲线,说明各样地不同深度土层土壤粒径分布均呈现出非均质特征,具有多重分形特性.不同土地利用类型土壤粒径分布多重分形参数差异显著,从裸地、草地、灌丛到林地,土壤质地逐渐变细,土壤粒径分布非均匀程度逐渐减弱.本研究中粉粒体积分数与土壤粒径分布局部密集程度和非均匀性呈显著相关.上述研究表明多重分形参数可揭示泥石频发区土地利用变化时土壤体积分数的微小差异,研究结果可为泥石流频发区土壤结构改良和土地利用优化提供理论依据.(图3表5参32)     

凋落物处理对森林地表CO2通量的影响及其调控机理

全球变化和森林演替可以导致森林地表凋落物数量和质量的变化,从而对森林地表 CO2通量产生影响。本实验对亚热带不同演替阶段的3种,即马尾松林（前期）、混交林（中期）和季风林（后期）进行地表凋落物去除、加倍与置换处理,利用静态箱气相色谱法测定地表CO2通量,并同步测定气温、土壤温度和湿度,分析凋落物质量和数量变化对森林地表CO2通量的影响及其调控机理。结果表明,（1）去除凋落物处理显著降低了不同演替阶段的3种森林地表CO2通量,而加倍凋落物处理可以增加森林地表CO2通量,但不同演替阶段增加的幅度不同,依次为：季风林＞马尾松林＞混交林。（2）置换凋落物对不同演替阶段的森林地表 CO2通量的影响不同,在演替后期的季风林中,置换混交林和马尾松林凋落物处理均增加地表CO2通量;在演替中期的混交林中,置换季风林和马尾松林凋落物均降低地表CO2通量。在演替前期的马尾松林中,置换季风林凋落物增加地表CO2通量,而置换混交林凋落物降低了地表CO2通量（3）结合测定的土壤温度和水分数据分析得出,凋落物处理引起森林地表 CO2通量的变化是通过处理凋落物质量和数量后改变森林地表水热条件来实现的。（4）3个林型的各种处理,地表 CO2通量与土壤温度均呈显著的指数相关关系,但不同处理不同地改变了森林地表土壤 CO2通量对温度的敏感性,即Q10值。     

典型菜地土壤剖面N_2O浓度、扩散通量与净周转率变化

利用地下气体原位采集系统-气相色谱法,周年监测休耕裸地与轮作菜地(茼蒿-空心菜-大青菜)7、15、30和50 cm土层N_2O浓度变化,旨在探究菜地土壤剖面N_2O扩散通量变化和净周转率.结果显示:菜地土壤剖面N_2O浓度呈现较大的时空变异性,轮作菜地7、15、30和50 cm土层N_2O平均浓度分别达到休耕裸地对应土层的1.9、8.7、9.2与26.7倍,0-30 cm土层土壤N_2O浓度随土层深度增加而增加,30-50 cm土层逐渐降低,表明氮肥施用显著促进了上层土体内N_2O的产生.休耕裸地与轮作菜地4个土层N_2O扩散通量(以N计)变幅分别为-354-420μg m~(-2)h~(-1)与482-1 510μg m~(-2)h~(-1),其中休耕裸地30-50 cm土层N_2O扩散通量为负值,表明该土层N_2O以吸收为主.轮作菜地7-15 cm土层N_2O扩散通量最高为1 510μg m~(-2)h~(-1),分别比0-7 cm、15-30 cm与30-50 cm高68.1%、2.5%与36.6%,表明7-30 cm为N_2O的主要产生位点.休耕裸地与轮作菜地0-15 cm土层间N_2O净周转率以负值为主,15-50 cm以正值为主,表明N_2O的周转在土壤剖面中层(7-30cm)最快.综上,N_2O浓度在土层中的分布情况为从上到下先增加后减少,主要产生位点于30 cm土层并从该层向其上下层扩散输送;结果可为菜地土壤N_2O产生位点的定位及其转化过程的研究提供参考.(图4表2参33)     

凋落物处理对森林地表CO_2通量的影响及其调控机理

全球变化和森林演替可以导致森林地表凋落物数量和质量的变化,从而对森林地表CO2通量产生影响。本实验对亚热带不同演替阶段的3种,即马尾松林(前期)、混交林(中期)和季风林(后期)进行地表凋落物去除、加倍与置换处理,利用静态箱气相色谱法测定地表CO2通量,并同步测定气温、土壤温度和湿度,分析凋落物质量和数量变化对森林地表CO2通量的影响及其调控机理。结果表明,(1)去除凋落物处理显著降低了不同演替阶段的3种森林地表CO2通量,而加倍凋落物处理可以增加森林地表CO2通量,但不同演替阶段增加的幅度不同,依次为:季风林马尾松林混交林。(2)置换凋落物对不同演替阶段的森林地表CO2通量的影响不同,在演替后期的季风林中,置换混交林和马尾松林凋落物处理均增加地表CO2通量;在演替中期的混交林中,置换季风林和马尾松林凋落物均降低地表CO2通量。在演替前期的马尾松林中,置换季风林凋落物增加地表CO2通量,而置换混交林凋落物降低了地表CO2通量(3)结合测定的土壤温度和水分数据分析得出,凋落物处理引起森林地表CO2通量的变化是通过处理凋落物质量和数量后改变森林地表水热条件来实现的。(4)3个林型的各种处理,地表CO2通量与土壤温度均呈显著的指数相关关系,但不同处理不同地改变了森林地表土壤CO2通量对温度的敏感性,即Q10值。     

纳帕海流域典型植被类型的土壤水分状况及其影响因素

以纳帕海流域荒草地、松树林地、裸地、3 a修复区和1 a修复区5种典型植被类型为研究对象,测定其土壤水分、产流产沙、容重和有机碳含量等,研究不同植被类型土壤含水量差异及其影响因素,对当地脆弱生态水文环境的保护和区域可持续发展的实现具有积极意义。结果表明,不同植被类型土壤含水量φ差异明显,荒草地最高,为50.7%,3 a修复区和松树林地分别为34.5%和28.7%,而裸地和1 a修复区仅有20%左右;不同植被类型土壤理化特性无明显规律性;地表径流系数差异明显,荒草地最低,仅1.21%,而松树林地为5.73%;荒草地和松树林地泥沙产量低于裸地和1 a修复区。除容重外,土壤含水量与其他理化性质和产流产沙相关性均不显著。先种草迅速增加地表覆盖度的植被恢复方式可快速改善表层土壤性质,增强土壤保水能力。     

三江源区退化高寒草甸浅层土壤冻融作用特征

在三江源区退化高寒草甸设置研究样地,通过野外连续观测,利用不同退化程度草地、不同土层一个完整冻融周期的土壤温度数据,探讨退化高寒草甸浅层土壤冻结和消融的发生时间、土壤温度的时空变化以及土壤温度与气温的相关性等规律。结果表明:在一个冻融周期内,退化高寒草甸土壤冻结至消融历时179～196 d,土温总体呈近似正弦曲线的变化趋势;随着退化程度的加剧,0～40 cm各土层土壤更早冻结和消融,与未退化草地相比,重度退化草地各土层冻结、消融起始日期分别提前7～23和18～38 d,土壤冻结锋面自地表向较深土层下移速度更快,土温梯度和变化速率更大,土壤更易升温和降温;从未退化到重度退化,土温对气温的响应增强,各土层土温与气温的相关系数分别为0.646～0.876、0.751～0.901、0.821～0.930和0.854～0.951;9月和3月是不同土层土温的过渡交替期。在退化高寒草甸研究样地,退化程度、土层深度和气温是影响浅层土壤冻融过程的因素,由退化导致的土壤冻融作用特征的改变,不利于高寒草甸生态系统和冻土环境的稳定。     

北京灵山草地土壤CO2源汇和排放通量与温度湿度昼夜变化的关系

大气中温室气体含量不断升高是造成目前全球变暖的主要原因,而土壤CO2是大气CO2的重要来源之一。研究表明温度、湿度是土壤CO2最主要的气候影响因素,通过对植物夏季雨后次日对土壤CO2排放过程中的源(不同深度土壤CO2体积分数)、汇(大气CO2体积分数)和中间CO2气体交换通量(土壤CO2排放通量)、气温、土温以及表土湿度进行同步连续的昼夜观察,研究日和小时变化尺度上温度和土壤湿度对CO2地气交换的影响。结果表明土壤CO2排放通量、大气CO2和土壤CO2体积分数的昼夜变化特征不一致,只有土壤CO2排放通量与气温变化存在明显的正相关关系,在日变化尺度上随表土湿度增加而增加;表土湿度在日变化尺度和小时变化尺度上与草丛空气CO2体积分数正相关;土壤CO2体积分数则在日变化尺度上当表土湿度较小时与表土湿度正相关。气温主要影响土壤CO2向大气的扩散和对流过程,而不是昼夜尺度上影响土壤CO2体积分数变化的主要环境因素。     

水旱轮作土壤-小麦系统CO2排放及其影响因素

利用静态箱/气相色谱法对川中丘陵区水旱轮作区的小麦进行全生长季CO2排放观测.结果表明,(1)土壤-小麦系统的CO2排放通量存在着明显的日变化.凌晨400～600排放量最低,随着温度的升高,CO2的排放量逐渐增大,在午后100～300达到峰值.分析表明,气温和地表温度与土壤-小麦系统CO2排放通量之间存在显著的相关关系.(2)土壤-小麦系统CO2排放都有明显的季节变化.分析表明,小麦生物量和气温与土壤-小麦系统CO2排放季节变化之间存在显著的相关关系.(3)在小麦各个生育期中,CO2平均排放通量常规处理>无氮处理>空白>裸地.水旱轮作区小麦常规处理、无氮处理、空白点和裸地的CO2排放通量的平均值分别为574.51、362.23、239.91、129.47 mg/(m2·h).在小麦的各个生育期中,RH、RAR和RAS对土壤-小麦系统CO2排放的贡献率分别为20%、20%和60%.     

Field measurements of soil CO2 efflux in Heteropogon contortus dominated grassland of semi-arid eco-system

Seasonal changes in soil respiration (SR), soil temperature (ST) and soil moisture (SM) were compared between a barren land with no vegetation (control) and grassland dominated by Heteropogon contortus (L.) of a semi-arid eco-system during 2005-2006. A statistically significant (p<0.001) seasonal change in SR was observed between the two sites. The variation characteristics of soil CO2 effiux rates were observed during wet periods along precipitation gradients and it was consistently higher in grasslands than in control.A maximum soil CO2 efflux of 13.35 +/- 0.33 micromol m2 s-1 in grassland and 7.33 +/- 0.8 micromol m2 s- in control was observed during rainy season-ll, i.e., from October to December, a minimum of 1.27 +/- 0.2 micromol m-2 s-1 in grassland and 0.67 +/- 0.5 micromol m-2 s-1 in control during summer season, i.e., from March to June. A positive significant relation observed between soil respiration and soil moisture (r2above 0.8) and no significant relation was observed between soil CO2 efflux and soil temperature (r2 below 0.3). In water-limited semi-arid ecosystem, rewetting of the soil due to precipitation events triggered the increased pulses of soil respiration especially in grassland when compared to the barren land. The observed soil respiration rates during summer and after the subsequent precipitation events strongly indicated that the soil water-deficit conditions reduce the efflux both in barren land (control) and in grassland of semi-arid eco-system.     

西南喀斯特典型土壤在不同植被类型下的土壤呼吸特征

为了研究喀斯特地区不同植被类型覆盖下的典型土壤呼吸变化规律,采取野外原位观测的方法,监测了2种典型植被类型（林地和灌草地）下的红壤、棕色石灰土、黑色石灰土在不同时刻的土壤呼吸过程。通过对土壤呼吸的日变化、季节变化和在旱季、雨季的差异的分析,探讨了喀斯特典型土壤的土壤呼吸规律。结果表明,3种土壤不同植被呼吸速率相比,旱季红壤和棕色石灰土的土壤呼吸速率均有：林地〉灌草地（P〈0.05）,黑色石灰土的土壤呼吸速率有：灌草地〉林地（P〈0.05）;雨季为红壤：灌草地〉林地（P〈0.05）,石灰土：林地〉灌草地（P〈0.05）。灌草地土壤呼吸速率对温度湿度的响应比林地敏感。西南喀斯特地区土壤呼吸特征的变化因植被类型不同而存在差异。不同的植被覆盖状况会影响到土壤呼吸对不同土壤类型的敏感程度。     

贵州喀斯特地区不同土地利用方式土壤CO_2体积分数变化及影响因素

为了解不同土地利用方式对土壤剖面CO2体积分数的影响,采用气相色谱法对贵州喀斯特地区土壤不同深度空气CO2体积分数进行观测。结果表明：不同土地利用对土壤平均CO2体积分数影响较大,其次序为：次生林（0.35%±0.06%）〉草地（0.34%±0.05%）〉人工林（0.27%±0.03%）〉农田（0.16%±0.03%）。次生林、草地与农田之间土壤CO2体积分数差异性显著,而人工林与农田之间无显著性差异。不同土地利用方式土壤剖面CO2体积分数的时空变化特征比较一致：从春季到夏季逐渐增加而从秋季到冬季又逐渐降低,与该区域的温度和降雨量变化趋势一致。同时随着土壤剖面深度增加CO2体积分数逐渐增大,但在土层12 cm处有突然降低现象（农田除外）。不同土地利用方式土壤空气CO2体积分数变化与大气、土壤温度密切相关（r=0.602~0.886,P〈0.05）,土壤温度升高会导致土壤CO2体积分数上升。土壤湿度虽然也在一定程度上影响了剖面CO2体积分数,但相关性分析表明二者之间并不显著（r=0.105~0.393,P〉0.05）,说明在贵州喀斯特地区,土壤温度对土壤空气CO2体积分数的影响大于土壤湿度。     

围湖造田不同土地利用方式土壤有机碳和易氧化碳

围湖造田是我国20世纪50年代后期开始大量出现的与水争地的人类干扰活动。以太湖流域肖甸湖区为试验地,测定分析了该围湖造田区香樟（Cinnamomum camphora）林、水杉（Metasequoia glyptostroboides）林、毛竹（Phyllostachys heterocycla）林和农田4种不同典型土地利用方式35年后0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm土壤有机碳和易氧化碳含量的差异,以及土壤易氧化碳的季节动态。结果表明：表层（0～10 cm）土壤有机碳含量林地显著高于农田,阔叶林高于针叶林。土壤易氧化碳含量随季节与土层深度的变化而变化,香樟林与毛竹林春夏季节大于冬季,水杉林与农田季节波动较平缓。4种土地利用方式下土壤有机碳和易氧化碳均随土层增加含量递减。与围湖地区内的溪流底泥相比,林地与农田表层土壤有机碳含量均有明显增加;与旱地发育的植被土壤相比,围湖后的土壤有机碳含量较低,易氧化碳含量较高,土壤有机碳稳定性较差。围湖造田作为人类对自然生态系统的一种干扰方式,显著改变了原有生态系统的碳循环特征,因此在研究全球碳循环中,围湖造田对生态系统碳循环的影响应该给予充分考虑。     

深圳市农林土壤重金属累积现状及风险评价研究（Heavy Metal Accumulation Characters and Risk Assessment in the Soil of Agriculture and Forest of Shenzhen Area）

为探讨深圳市农林土壤重金属的污染现状,系统采集了深圳市菜地、果园、林地和荒地4种土地利用的52个土壤样品,测定了Cu、Pb、Cd、Zn、Cr、Ni6种重金属的全量,对深圳市农林土壤重金属20余年来的累积状况进行了分析并进行了初步的风险评价.结果发现,深圳农林土壤均存在不同程度的重金属累积,总体而言,Cu、Pb、Zn、Cr和Ni的累积较轻,Zn的最大含量尚未超过其80年代末背景值的最大值;Cd的累积最为严重,其最大含量已为背景最大值的16倍.以GB15618-1995为标准,对深圳农林土壤的重金属风险进行评价后发现,Cu的污染最轻,仅20%的菜地土壤超过国家一级标准,Pb50%超过国家一级标准,但尚未超过二级标准;Zn、Cr和Ni均有一定比例的样点超过二级标准,最少4%,最高50%,但未有超过三级标准的样点;Cd的风险最大,不仅有大量超过一、二级标准的样点,而且超过三级标准的样点也占有一定的比例(菜地、果园、林地和荒地土壤中Cd含量超过三级标准的比例分别为10%、23%、29%和50%).深圳农林土壤中的Cd污染应该引起相关部门的重视.     

气候变化对亚高山暗针叶林土壤温室气体排放的影响

利用生物地球化学模犁Forest-DNDC模拟气候变化对贡嘎山亚高山暗针叶林土壤温室气体的释放的影响.以位于贡嘎山东坡海拔3 000 m的峨眉冷杉(Abies fabri)中龄林为研究对象,以1999-2006年8年的日气候数据进行平均得到的日平均最高温度、日平均最低温度和日平均降水总最作为基线(Base)气候情景,另外设置了温度+2℃(升)、温度.2℃(T-)、降水量+20%(P+)、降水量-20%(P-)、温度十2℃同时降水量+20%(T+P+)、温度-2℃同时降水量-20%(T-P-)、温度+2℃同时降水量-20%(T+P-)、温度-2℃同时降水量+20%(T-P+)8种气候变化情景.结果显示:贡嘎山峨眉冷杉林土壤CO_2释放随着温度增加而增加,土壤N_2O释放对降水量改变敏感,而土壤NO的释放对温度和降水的改变均比较敏感,二者表现为协同作用.温度+2℃同时降水量+20%(升P+)情景下土壤CO_2释放最高,高于基线情景的36.08%;温度-2℃同时降水量+20%(T-P+)情景下土壤CO_2释放最低,低于基线情景的36.89%.土壤N_2O释放随着降水量的增加而升高,随着降水量减少而降低;温度和降水最同时增加时土壤NO释放均高于单一增加温度或降水量情景,而温度和降水量同时降低时土壤NO释放均低于单一降低温度或降水量情景.     

马鬃岭自然保护区土壤碳蓄积的研究

以金寨马鬃岭自然保护区为研究对象,布置56个采样点,分析该区森林土壤有机碳质量分数时空分布特征和碳储量。结果表明：研究区有机碳含量丰富,随着土壤深度、植被类型、海拔高度的变化而变化。0~20cm土层有机碳质量分数最高为90.88 g·kg-1,平均为32.47 g·kg-1,土壤有机碳质量分数随着深度的增加而递减,表层有机碳变化幅度高于深层土壤,不同测点递减的程度不同;有机碳质量分数随海拔高度的增加呈递增趋势;土壤有机碳质量分数存在明显的季节变化,表层土壤秋季有机碳质量分数最高,冬春季次之,夏季最低,越往表层季节变化越明显。0~20 cm土层有机碳密度平均为6.52 kg.m-2,0~100 cm土层有机碳平均密度为23.26 kg.m-2,有机碳密度分布与有机碳质量分数分布基本一致。0~20 cm土层土壤碳储量为2.258×105~2.265×105 t,0~100 cm土层土壤碳储量为6.91×105~8.76×105 t,碳储量丰富。最后提出该自然保护区封山育林,对温室气体减排意义重大。     

Litter decomposition and nitrogen mineralization from an annual to a monthly model

The forest litter decomposition model (FLDM) described in this paper provides an important basis for assessing the impacts of forest management on seasonal stream water quality and export of dissolved organic carbon (DOC). By definition, models with annual time steps are unable to capture seasonal, within-year variation. In order to simulate seasonal variation in litter decomposition and DOC production and export, we have modified an existing annual FLDM to account for monthly dynamics of decomposition and residual mass in experimental litterbags placed in 21 different forests across Canada.The original annual FLDM was formulated with three main litter pools (fast, slow, and very slow decomposing litter) to address the fact that forest litter is naturally composed of a mixture of organic compounds that decompose at different rates. The annual FLDM was shown to provide better simulations than more complex models like CENTURY and SOMM.The revised monthly model retains the original structure of the annual FLDM, but separates litter decomposition from nitrogen (N) mineralization. In the model, monthly soil temperature, soil moisture, and mean January soil temperature are shown to be the most important controlling variables of within-year variation in decomposition. Use of the three variables in a process-based definition of litter decomposition is a significant departure from the empirical definition in the annual model. The revised model is shown to give similar calculations of residual mass and N concentration as the annual model (r² = 0.91, 0.78), despite producing very different timeseries of decomposition over six years. It is shown from a modelling perspective that (i) forest litter decomposition is independent of N mineralization, whereas N mineralization is dependent on litter decomposition, and (ii) mean January soil temperature defines litter decomposition in the summer because of winter-temperatures’ role in modifying forest-floor microorganism community composition and functioning in the following summer.