土壤呼吸和有机碳对增温的响应及其影响因素分析

增温是影响土壤呼吸和有机碳变化的一个重要因素，但近年来关于增温对土壤呼吸和有机碳影响的研究结果存在不一致的情况。本研究利用从国内外已发表的128篇研究论文中提取的有效数据进行Meta分析，探讨了增温对土壤呼吸和有机碳的影响。结果表明：（1）增温促进了土壤二氧化碳的排放并降低了土壤有机碳的含量，增温对土壤呼吸的影响程度（11.7%）明显大于对土壤有机碳的影响程度（4.4%）。（2）相较于其他生态系统，增温对森林生态系统的土壤呼吸和有机碳的影响程度最小，分别为9.3%、4.1%。（3）土壤呼吸对增温的响应与增温幅度之间呈二次负相关，且＜2℃的增温对土壤呼吸和有机碳的影响最大；增温时间的延长不利于土壤碳的释放，土壤呼吸作用随着增温时间延长对温度升高产生了一定的适应性。以上研究结果进一步强化了增温对土壤呼吸和有机碳影响的理解。     

增温施肥对稻麦农田土壤有机碳及其活性组分的影响

农田是重要的陆地生态系统土壤碳库和作物生长的有机养分库.为明确气候变暖对稻麦轮作农田土壤碳库的影响,利用田间开放式增温平台,分析了增温、施肥和其交互作用对土壤有机碳和其活性组分的影响,并评估了土壤碳库管理指数的变化.结果表明,增温、施肥对土壤有机碳含量和其活性有机碳组分的影响均无显著交互作用.增温增加了土壤有机碳含量,且总有机碳(TOC)和惰性有机碳(ROC)含量差异显著.与不增温对照相比,增温处理的TOC、 ROC和活性有机碳(LOC)含量分别增加了7.72%、7.42%和10.11%.土壤微生物量碳(MBC)含量的增加(20.4%)和颗粒有机碳(POC)含量的降低(36.51%)可能是增温下土壤有机碳含量变化的主要原因.增温对土壤可溶性有机碳(DOC)含量无显著影响,但显著降低了其可溶性微生物副产物组分含量(41.89%).结果同时表明,施肥对土壤有机碳含量均无显著影响,但显著降低了活性碳组分的DOC和POC含量,增加了MBC含量.与不施肥对照相比,施肥处理的土壤DOC和POC含量分别降低了35.44%和28.33%,MBC含量增加了33.38%.此外,施肥有增加可溶性有机物中人为...     

增温和增雨对黄土丘陵区撂荒草地土壤呼吸的影响

明确气候变化背景下脆弱生境地区生态系统土壤呼吸的变化趋势及驱动因素,对理解区域碳循环以及生态系统碳源汇功能转换具有重要意义.以陕北黄土丘陵区自然撂荒恢复12 a的草地为研究对象,采用人工气候箱（OTC）和人工增加自然降雨的方式模拟了气候变暖、降水增加及其交互作用.通过结合野外监测与室内分析,探究了土壤水热、养分和土壤呼吸速率对增温增雨的响应特征,并进一步分析了影响土壤呼吸改变的关键因素.结果表明：（1）增温显著提高了5 cm土壤温度,在整个取样年平均增加1.34℃,而增雨显著降低了5 cm土壤温度,在整个取样年平均降低了0.88℃,同时增加了土壤水分含量,2018年和2019年增雨处理土壤水分含量分别高出对照13.12%和16.45%.此外,与对照相比,增温增雨的交互作用既增加了土壤温度,也提高了土壤水分,增温和增雨在影响土壤温度和水分含量上起到了相互拮抗的作用.（2）增雨显著增加了土壤有机碳、可溶性有机碳和活性有机碳含量,改变了土壤元素计量比以及活性-惰性碳组分的分配特征,而增温对有机碳的影响不显著.此外,土壤全氮全磷以及速效氮磷养分在不同处理间差异不显著.（3）增雨显著增加了土壤呼...     

黄土丘陵区不同有机碳背景下侵蚀坡面土壤呼吸特征

以黄土丘陵区5个不同有机碳背景的坡面S型小区(坡顶为对照区、坡中为侵蚀区、坡脚为沉积区)为研究对象,通过对土壤呼吸速率的动态观测,分析坡面不同类型区土壤呼吸特征及其与土壤温湿度、有机碳和坡位的关系.结果表明,土壤温度的变化对沉积区土壤呼吸影响较大,土壤湿度的变化对侵蚀区土壤呼吸影响较大.有机碳是影响土壤呼吸的首要因子,可解释土壤呼吸变异的54.72%;其次是土壤湿度、坡位和土壤温度,分别可解释土壤呼吸变异的18.86%、16.13%和10.29%.侵蚀对坡面土壤呼吸的影响具有明显的原位和异位效应,侵蚀导致坡面侵蚀区土壤呼吸减小了21.14%,沉积区土壤呼吸增大了21.93%.侵蚀坡面土壤碳排放的源汇效应与有机碳水平有关,当土壤有机碳含量大于6.82 g·kg-1时,坡面侵蚀趋向于碳汇过程;当有机碳含量小于3.03 g·kg-1时,坡面侵蚀趋向于碳源过程.文中模型可以较好地反映有机碳和土壤温湿度与土壤呼吸的关系.     

模拟增温对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸的影响

为研究模拟增温对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸的影响,设置了随机试验,观测增温和对照处理的农田土壤呼吸速率.采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率进行观测,并采用气压过程分离技术（BaPS）测定土壤CO2产生速率.在观测土壤呼吸速率的同时,观测了两处理的土壤温度、湿度.结果表明,不同增温处理下土壤呼吸速率的季节变异趋势基本一致,其季节变异与土壤温度的变异具有一致性.冬小麦田增温和对照处理的平均土壤呼吸速率分别为（3.54±0.60）μmol·（m2·s）-1和（2.49±0.53）μmol·（m2·s）-1,大豆田增温和对照处理平均土壤呼吸速率分别为（4.80±0.46）μmol·（m2·s）-1和（4.14±0.29）μmol·（m2·s）-1.模拟增温显著促进了冬小麦田和大豆田的土壤呼吸作用,在冬小麦生长后期（抽穗-成熟期）增温和对照处理的土壤呼吸速率差异最为明显（P〈0.05）;在大豆开花-结荚期以及鼓粒-成熟期增温与对照的土壤呼吸速率分别存在极显著性（P〈0.01）和显著性（P〈0.05）差异.进一步的研究表明,模拟增温和对照处理土壤呼吸均与土壤温度存在极显著（P〈0.01）的指数回归关系,但增温处理的土壤呼吸的温度敏感性明显高于对照,小麦生长季增温和对照处理的土壤呼吸温度系数Q10值分别为1.83和1.26,大豆生长季两处理的土壤呼吸温度系数Q10值分别为2.85和1.70.本研究表明,增温显著促进了农田土壤呼吸作用。     

增温对农田土壤碳氮循环关键过程的影响

为研究模拟增温对农田土壤碳氮循环关键过程的影响,设置了包含增温和对照两个处理的随机区组试验.采用气压过程分离技术(BaPS)测定土壤CO2产生速率、硝化速率、反硝化速率,并测定了根生物量、水溶性有机碳(DOC)、亚硝酸根、硫酸根、硝酸根等指标.结果表明,在冬小麦-大豆轮作生长季,增温和对照处理的平均土壤CO2产生速率分别为(149.7±19.6)和(114.5±11.6) μg/(kg·h),增温和对照处理的平均土壤硝化速率分别为(563.6±119.56),(399.9±98.2)μg/(kg·h),增温和对照处理的平均土壤反硝化速率分别为(319.7±94.6), (216.2±44.7) μg/(kg·h).研究表明,无论是在冬小麦生长季还是在大豆生长季, 模拟增温均促进了土壤CO2产生速率,增温对大豆田土壤CO2产生速率的促进作用高于冬小麦田,并且这种促进作用主要体现在作物生长后期.模拟增温显著促进了冬小麦–大豆田的土壤硝化、反硝化速率,夏季增温对土壤硝化、反硝化速率的促进作用最明显.模拟增温对土壤中根生物量、DOC、亚硝酸根、硫酸根、硝酸根含量无显著影响.     

土壤呼吸对模拟增温的响应与不确定性

温度升高是全球变化的主要表现方式之一，生态系统的许多物理、化学过程都和温度相关，因此温度的变化必然会引起一系列生态系统过程发生变化。土壤碳库在全球变化研究中的地位日益突出，土壤呼吸是土壤碳库碳平衡中一个不容忽视的重要过程，研究土壤呼吸有助于揭示土壤碳库动态机理。土壤呼吸是陆地生态系统把植物通过光合作用固定的CO₂返回到大气的主要途径。本文综合分析了近年来的研究论文和已有的整合分析研究结果，以期：（1）讨论引起土壤呼吸变化的主要原因；（2）总结近年来土壤呼吸对模拟增温响应的不确定性；（3）展望未来土壤呼吸的研究方向及难点。     

气候变暖对冻结期黑土碳氮循环关键过程及指标的影响

冬季土壤碳氮循环是全球生物地球化学循环的重要组成部分,对气候变暖的响应极为敏感.为更好地了解气候变暖对冻结期黑土碳氮动态的影响,本试验采用红外辐射仪模拟土壤增温,并进行了两种不同水平的增温研究（W1和W2）.结果表明,在冻结期（2019年11月至翌年1月）,与对照处理（C）相比,模拟增温使表层土壤温度（0 cm土壤温度）分别上升1.54℃（W1）和4.10℃（W2）,并显著增加了土壤含水量,这很可能是由于积雪融化造成的.两种增温水平均降低了积雪覆盖厚度、土壤冻结深度、土壤有机碳（SOC）含量及活性有机碳（LC）含量.而冻结期增温对黑土氮循环关键过程及指标的影响则相对更复杂,随着增温幅度的提升,硝态氮（NO₃^--N）含量显著降低、全氮（TN）含量及净氮硝化速率明显增加,而铵态氮（NH₄⁺-N）、总无机氮（TIN）含量及净氮矿化速率则显著地呈现出先增加后降低的趋势.气候变暖将给冻结期黑土带来更为温暖湿润的环境,并且由此引起的土壤碳氮含量及转化过程的变化将会对随后生长季植物和微生物群落的结构组成、生产力及碳氮循环等过程产生深远的影响.这为研究冻结期东北黑土碳氮循环机制提供了一定的科学依据.     

西藏色季拉山两种典型天然林分土壤活性有机碳组分与土壤呼吸特征研究

森林土壤活性有机碳和土壤呼吸及其组分区异是森林土壤碳循环过程研究的关键问题.青藏高原亚高山原始森林植被是我国重要的生态屏障,对全球陆地生态系统的碳收支平衡具有举足轻重的作用.本研究选取西藏色季拉山两种最典型的天然林分(急尖长苞冷杉和林芝云杉)为研究对象,测定了这两种林分的土壤活性有机碳含量和同期的土壤呼吸速率及其组分速率,分析了土壤呼吸及其组分与土壤活性有机碳组分之间的关系,结果表明,西藏色季拉山两种天然林分土壤总有机碳(TOC)、土壤颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(LOC)和微生物量碳(MBC)含量均具有显著的表聚性.急尖长苞冷杉林土壤活性有机碳含量较高,其TOC、POC、LOC、MBC含量分别为57.05 g·kg-1、17.9 g·kg-1、12.2 g·kg-1和365.6 mg·kg-1.两种林分的土壤总呼吸速率(Rt)和微生物呼吸速率(Rh)差异不显著(p0.05),但它们与枯枝落叶呼吸速率(Rl)和根系呼吸速率(Rr)差异极显著(p0.01),同时,Rl和Rr之间差异极显著(p0.01).从不同林分来看,林芝云杉林的土壤总呼吸速率(Rt)和微生物呼吸速率(Rh)高,而急尖长苞冷杉林的枯枝落叶呼吸速率(Rl)和根系呼吸速率(Rr)高.两种林分土壤呼吸各组分对土壤总呼吸速率(Rt)的贡献率大小依次为:RhRlRr.两种林分均表现为微生物呼吸对总呼吸的贡献比例最高,林芝云杉为92.42%,冷杉为70.81%.两种林分的土壤活性碳组分与土壤呼吸关系最密切的是MBC,其次是LOC,最不密切的是POC.     

有机无机肥长期配施对果园土壤碳库及温室气体排放的影响

有机肥的施用可以提高土壤总有机碳和活性有机碳含量,在改善土壤质量,提升土壤肥力方面有重要意义.设4个处理：不施肥（CK）、单施有机肥（M）、单施化肥（NPK）和有机无机肥配施（MNPK）,研究长期有机无机配施下土壤有机碳和其活性组分含量变化,分析不同施肥措施对温室气体排放的影响,并评估了土壤碳库管理指数的变化.结果表明,与CK处理相比,MNPK处理的土壤总有机碳（TOC）、微生物量碳（MBC）、可溶性有机碳（DOC）、易氧化有机碳（EOC）和颗粒有机碳（POC）含量分别增加了82.84%、66.30%、21.12%、93.28%和145.80%.NPK处理对土壤总有机碳和有机碳组分含量无显著差异.有机无机配施有利于提高土壤碳库活度指数（LI）、土壤碳库指数（CPI）和土壤碳库管理指数（CPMI）,LI和CPI的增加是CPMI增加的主要原因.相关分析表明土壤有机碳组分和CPMI与温室气体排放呈显著正相关关系;有机无机配施增加了CO₂累积排放量和增温潜势（GWP）,但却能够降低温室气体排放强度（GHGI）;MNPK处理产量最高,为56365 kg ·hm^-2,较CK处理（29073 kg ·hm^-2）提高了93.87%.因此,旱地苹果园有机无机肥配施,可促进有机碳的累积,稳定土壤碳库,更有利于果园的可持续发展.     

小流域土壤有机碳的分布和积累及土壤水分的影响

地形和土地利用决定的土壤水分和土壤有机碳(Soil Organic Carbon,SOC)的空间分布格局为研究水碳关系提供了重要的线索,但土壤水分的强变异性和SOC的相对稳定性对土壤水碳关系的研究提出了挑战。研究基于陆地水量平衡角度,选择雨季后土壤水分恢复期在晋西黄土丘陵小流域尺度进行了重复采样,按照3种地貌类型(沟底、 沟坡、 峁坡)和3种土地利用方式(农地、 林地、 草地)共布置37个样点,采集0~100 cm土壤样品测定土壤水分和SOC,探讨土壤水分与SOC分布特征及其相互关系。结果表明:同一土地利用方式下,土壤水分和SOC总体上沟底>沟坡>峁坡;同一地貌类型下,土壤水分农地>草地>林地,SOC农地<草地<林地。SOC与土壤水分呈现正相关关系,二者符合指数增长(y=y₀+log a×a^x,y为SOC,x为土壤水分)关系,因地貌部位和土地利用方式的不同决定系数在7%~37%之间变化。这一结果为基于土壤水分变化预测SOC积累和分布提供了参考。     

不同改良剂对酸性紫色土团聚体和有机碳的影响

研究不同改良剂对酸性紫色土团聚体和有机碳变化特征的影响,为酸性紫色土修复提供科学依据.以紫色土为研究对象,设置不施肥（CK）、单施化肥（F）、化肥配施石灰（SF）、化肥配施有机肥（OM）、化肥配施生物炭（BF）和化肥配施酒糟灰渣（JZ）共6个处理.比较不同改良剂施用下酸性紫色土的团聚体组成情况,以及各粒级团聚体有机碳分布规律,结合团聚体稳定性指标,明确不同改良剂对酸化紫色土团聚体结构的影响.结果表明,施肥处理均显著提高土壤pH,以JZ处理效果最显著,施肥均显著提高土壤有机质含量,以OM处理效果最好,BF和OM处理显著降低土壤容重,同时SF和BF处理显著提高土壤含水率（P < 0.05）;各处理均以 < 0.25 mm粒级团聚体为优势粒级,施肥能显著提高大团聚体（直径 > 0.25 mm的团聚状结构单位）的含量,同时施肥处理均显著提高了土壤几何平均直径（GMD）、平均重量直径（MWD）和R_0.25值（> 0.25 mm团聚体含量）,降低分形维数（D）和团聚体破坏率（PAD）值（P < 0.05）,促进了土壤团聚体的团聚化和稳定性,以OM处理效果最好;与CK处理相比,施肥能显著提高土壤有机碳含量31.71%~209.67%,其中以OM处理最显著;不同处理土壤有机碳主要分布在大团聚体中,与CK处理相比,各处理显著提高大团聚体中有机碳贡献率为19.34%~47.76%,其中OM处理效果最为显著（P < 0.05）.综合来看,化肥配施有机肥能促进酸性紫色土大团聚体的形成,提高土壤团聚体稳定性,增加土壤有机碳含量,是改善酸性紫色土土壤结构和提升土壤质量的有效措施.     

生物炭对塿土土壤容重和团聚体的影响

通过比较生物炭施入土壤2 a和5 a的试验结果,研究随年限的增长生物炭的添加对塿土容重和土壤团聚体含量及稳定性的影响.采用田间定位试验和室内分析,试验设生物炭用量为0 t·hm~(-2)(B0)、20 t·hm~(-2)(B20)、40 t·hm~(-2)(B40)、60t·hm~(-2)(B60)和80 t·hm~(-2)(B80)这5个处理,将果树树干、枝条生物炭(450℃、限氧条件下)施入土壤,与耕层土壤混匀.经过5 a,分3层测定0～30 cm土层(即0～10、10～20和20～30 cm)的土壤容重、团聚体及有机碳含量.结果表明:①生物炭施入土壤5 a与施入2 a的结果相比,其对0～10 cm和10～20 cm土层团聚体影响相对减弱,对20～30 cm土层土壤容重和团聚体的影响显著增强.②随着年限的增长,在0～10 cm土层,生物炭施用量为40 t·hm~(-2)时, 0. 25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强,容重显著减小;在10～20 cm和20～30 cm土层,生物炭施用量为60～80 t·hm~(-2)时, 0. 25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强,容重显著减小.③当生物炭施用量为60 t·hm~(-2)时,对土壤有机碳的增加效果表现最优.说明生物炭对土壤团聚体的影响是一个渐进的过程.生物炭施入土壤5 a,其对深层土壤的影响更为显著,20～30 cm土层的土壤容重显著降低, 0. 25 mm团聚体的含量及团聚体稳定性显著增强.从经济效益和改善效果综合考虑,在耕层土壤施入40～60 t·hm~(-2)的生物炭最适.     

土壤重金属污染及修复技术

土壤是环境的重要组成部分,而土壤的重金属污染是当今危害人类健康的重要因素,重金属的迁移性不仅和重金属的总量有关,还与其在土壤中的不同形态有密切联系.介绍了Teesier的重金属形态五步分级法,影响重金属在土壤-植物体系中迁移的因素,土壤污染评价方法以及目前比较成熟的土壤修复方法,并对未来的研究方向提出了看法.     

黄土高原土壤水资源与植树造林

论文在对黄土高原土壤水分资源的赋存条件和土壤水分循环与平衡分析基础上，讨论了人工林系统的土壤水文效应、土壤干燥化──土壤干层的形成与植树造林问题。     

土壤呼吸与土壤有机碳对不同秸秆还田的响应及其机制

以黄豆、玉米、水稻这3种农业秸秆为原料,崇明东滩围垦土地为试验样区,以景观植物地肤草为目标植物,研究土壤呼吸和土壤有机碳对不同秸秆还田的响应及其可能的机制.结果表明,不同秸秆直接还田的土壤呼吸和地上植物量均高于对照组;黄豆秸秆还田后土壤呼吸相对最低,土壤有机碳最高,因此黄豆秸秆还田的土壤碳封存能力高于玉米和水稻秸秆.秸秆还田显著促进土壤微生物活性,增加了土壤微生物量以及β-糖苷酶、脱氢酶活性,脱氢酶活性与土壤呼吸相关性最显著.黄豆秸秆还田脱氢酶活性最低,相应的土壤呼吸也最低.黄豆秸秆纤维素、木质素和C/N含量最高,可降解性最低,表明黄豆秸秆难以被微生物降解利用,因而还田后其土壤微生物活性最低,最终导致最低的土壤呼吸和较高的土壤有机碳.     

苹果园土壤呼吸的变化及生物和非生物因素的影响

了解果园土壤呼吸变化及其影响因素,有利于深入理解退耕还果条件下黄土高原地区土壤碳源汇功能.在长武农田生态系统国家野外站,以盛产期果园(2000年建成)为对象,利用土壤碳通量测量系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)于2011、2012年监测了果树冠幅下距树干不同距离处土壤呼吸、土壤水分和温度变化,分析了土壤呼吸的时空变化及其影响因素.结果表明:①土壤呼吸速率随着距树干距离延长而降低.与2 m处相比,0.5 m处土壤累积呼吸量2011年提高20%,2012年提高31%;0.5 m和2 m处土壤呼吸的温度敏感性(Q10)2011年相应依次为1.79和1.56,2012年依次为1.79和1.38.②距树干2 m处温度和水分稍高于0.5 m处,但差异不显著(P>0.05).土壤呼吸与土壤温度均呈显著的指数关系,而与土壤水分的相关性不显著.温度变化可解释土壤呼吸的季节性变化,但并不能解释距离树干不同处的差异.③距离树干不同位置处的根系密度差异是影响果园土壤呼吸空间变化及其温度敏感性的重要生物因素;④冠幅下土壤呼吸的变异系数为23%~31%.估算果园土壤呼吸需考虑其距离树干的空间差异性.     

Soil CO2 flux in relation to dissolved organic carbon, soil temperature and moisture in a subtropical arable soil of China

IntroductionCarbondioxide(CO2 ) ,concentrationofwhichinatmosphereisincreasingat 0 5%annually ,isthemostimportantgreenhousegascausingglobalwarming(Lal,1 995) .SoilCO2 evolutionfromsoilsisoneoftheimportantsourcesofatmosphericCO2 aswellasamainoutputpathwayofsoilorganiccarbonpool(SOC) (Eswaran ,1 993 ;Batjes,1 996;Mosier,1 998) .ApartfromcontributingCtotheatmosphere ,soilCO2 evolutioncanalsobeusedasanindexofunder groundprocesses,andoftheCcyclingcapacityofsoilecosystems.SoilCO2 evolutionge…     

复合菌剂秸秆堆肥对土壤碳氮含量和酶活性的影响

秸秆资源化利用对于农业环境保护和可持续农业发展具有重要意义.利用实验室分离获得的15株高效纤维素降解菌,筛选出可有效降解秸秆的复合菌剂JFB-1,研究了复合菌剂秸秆堆肥对土壤碳氮含量和酶活性的影响.结果表明,接种该复合菌剂能将秸秆堆肥的单个发酵周期缩短1~2 d,堆肥中有机质含量达到403.5~515.1 g·kg-1,C/N比降低至15.30~10.53.盆栽试验发现,施用水稻秸秆堆肥的效果总体好于相应的芦笋秸秆堆肥.与水稻秸秆对照堆肥比较,施用复合菌剂处理的水稻秸秆堆肥150 g·kg-1时,土壤中有机质和全氮含量分别提高33.5%和7.3%,土壤脲酶和纤维素酶活性分别提高16.7%和30.8%;与不施肥处理比较,施用秸秆堆肥可改善土壤微生物群落结构,增加微生物多样性指数.当施用复合菌剂处理的水稻秸秆堆肥100 g·kg-1时,栽培30 d的普通白菜生物量比水稻秸秆对照堆肥提高46.4%,表明复合菌剂JFB-1在秸秆堆肥中具有很大的应用潜力.     

楚雄市水土流失状况及其防治

楚雄市现有水土流失面积2268.31km2,占土地总面积的51.2%,全市平均土壤侵蚀总量为833.12万t,平均侵蚀模数为1880.51t/km2@a.降雨是形成水土流失的重要自然因素,毁林开荒、开矿、修路则是人为因素.详述了所造成的经济损失分析,以及水土保持防治工作情况.