海岛森林土壤碳通量日动态变化特征以北长山岛为例

利用LI-8100土壤呼吸自动观测系统于2013年5月和8月分别观测了北长山岛森林土壤碳通量以及土壤温度和湿度,并分析了土壤碳通量变化特征及其影响机制。结果表明:北长山岛森林土壤碳通量的昼夜变化均表现为单峰曲线,最高值出现的时刻大约在14:30,最低值出现的时刻大约在06:00。土壤碳通量日均值介于1.835~14.475 mol/(m2s)。5月份刺槐林、黑松林和8月份刺槐林、黑松林的土壤碳通量与10 cm深度处土壤温度都存在显著的指数型关系(P 0.05),其温度敏感系数Q10依次为1.448,1.301,3.254和3.445;与0~10 cm土壤湿度依次呈指数型、一元二次方程型、线性型关系。多元回归分析表明:北长山岛林地0~10 cm处的土壤温度和湿度均为土壤碳通量的重要调控因子,且其协同作用能解释土壤碳通量73.1%~91.5% 的变化情况。     

新疆巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸对水分条件的响应

为了揭示干旱半干旱区高寒湿地不同水分梯度对土壤呼吸规律的影响,以及土壤温度与含水量对土壤呼吸影响的差异性,以新疆巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为研究对象,在2014年植物生长季利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统对不同水分条件(常年积水区、季节性积水区、常年干燥区)下的土壤呼吸速率进行测定,分析土壤呼吸日变化、季节性变化特征及其与土壤温度、土壤体积含水量的关系. 结果表明:①不同水分条件下巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸速率日变化均呈明显的单峰曲线,常年积水区、季节性积水区、常年干燥区土壤呼吸速率最大值分别为1.97、7.39、8.83 μmol/(m2·s),均出现在13:00—15:00;土壤CO₂日累积排放量季节性变化明显,差异性达到极显著水平(P<0.01),三者的最大值分别为0.12、0.45、0.40 mol/m2,地表积水显著抑制了土壤呼吸,提高了土壤碳稳定性. ②不同水分条件下土壤呼吸速率与土壤温度、土壤体积含水量之间均呈极显著正相关(P<0.01),常年积水区、季节性积水区和常年干燥区的Q₁₀(土壤呼吸温度敏感性)差异性极显著(P<0.01),其大小表现为常年干燥区(1.54)<常年积水区(2.22)<季节性积水区(3.36),各水分区域6月典型日的Q₁₀最大,表现为常年干燥区(2.56)<季节性积水区(4.30)<常年积水区(4.75),说明水分条件显著影响Q₁₀. ③巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地土壤呼吸受地下5 cm处土壤温度(T)与0~5 cm土壤体积含水量(W)的综合影响,季节性积水区土壤呼吸速率与二者之间满足最佳拟合模型R_s=-1.113+0.041W-0.366T+0.008WT,常年干燥区则满足最佳拟合模型R_s=1.470+0.023W-0.027T+0.002WT.      

温度和水分对中亚热带人工林生态系统呼吸的调控作用

全球气候变化导致的降水格局改变影响陆地生态系统碳收支状况。陆地生态系统所固定的碳主要通过呼吸作用返回到大气中,而温度和水分是调节生态系统呼吸的重要因素。ChinaFLUX千烟洲中亚热带人工林通量站夏季雨热不同季而造成的季节性干旱为探讨温度和水分对生态系统呼吸的调控作用提供了天然的试验条件。研究利用该生态系统2003-2010年涡度相关和常规气象数据,阐述了生态系统呼吸对温度和土壤含水量的响应特征,对比分析了只考虑温度与同时考虑温度和土壤含水量对生态系统呼吸的季节模式和年呼吸量的影响。研究表明,生态系统呼吸的季节变异主要受土壤温度的控制,呈现指数响应特征。但是,在干旱胁迫条件下,土壤含水量对生态系统呼吸的季节变异起到明显的调控作用。参考温度下的生态系统呼吸(R_ref)明显受土壤含水量的影响。生态系统年呼吸量为1 289.4±73.9 gC·m^-2·a^-1,两类模型的估算结果没有显著差异。但是在生态系统的季节变异上,两类模型估算存在显著差异,同时考虑温度与土壤含水量的模型更适合模拟遭受干旱胁迫的生态系统呼吸。     

艾比湖流域不同植物群落土壤呼吸研究

利用开路式土壤碳通量测量系统LI-8100测定艾比湖流域4种植物群落土壤呼吸速率日变化,分析土壤温度、湿度和气温以及空气相对湿度对土壤呼吸速率的影响.结果表明:胡杨、梭梭、芦苇和盐节木4种植物群落的土壤呼吸速率日变化基本呈单峰曲线.胡杨、梭梭和盐节木群落的土壤呼吸速率与地上10 和150 cm处气温均表现为极显著相关.除芦苇群落外,各植物群落土壤呼吸速率与不同深度土壤温度呈极显著负相关.除沙地梭梭群落外,胡杨、盐渍地梭梭、芦苇和盐节木群落的土壤呼吸速率与地上10和150 cm处的空气相对湿度均呈极显著负相关.不同植物群落土壤呼吸速率与土壤湿度呈极显著负相关.多元逐步回归拟合的回归模型均达极显著水平,由土壤温度和湿度共同拟合出的回归模型能够解释土壤呼吸速率变化87%以上的原因.不同植物群落土壤呼吸差异原因的分析显示,细菌、真菌、放线菌以及根系干质量不是造成植物群落土壤呼吸差异的主要原因.      

黄河三角洲柽柳灌丛对周边土壤呼吸的影响研究

土壤呼吸是区域碳收支及全球变化的热点问题之一,植物作为碳循环重要的生物库对土壤呼吸有着深远的影响。本文以黄河三角洲柽柳灌丛周边土壤的CO₂通量变化的时空特征为研究目的,采用LI-8100A开路式土壤碳通量监测系统,分析了不同生境条件下柽柳对周边的土壤呼吸的影响,结果表明：（1）研究区生境可分为低盐-高养与高盐-低养。低盐生境中的柽柳灌丛,其周边土壤的土壤呼吸速率明显高于高盐生境,夏秋两季的日动态没有明显的“单峰曲线”特征,春季峰值具有明显的“滞后”现象。（2）柽柳灌丛的南（S）、北（N）方向上,S方向更容易获得光照与热量,表现为春秋两季S方向的土壤呼吸速率高于N方向,但夏季这种现象却恰好相反。土壤呼吸速率昼夜差异较大,但夜间土壤呼吸速率却不容忽视,接近总量的40%,春季土壤呼吸速率昼夜差异最大。（3）以柽柳灌丛中心为起点由近及远,呈现出随着距离的增加土壤呼吸速率逐渐降低的趋势,这种趋势在低盐生境的灌丛周边尤为明显。高盐生境中,S方向的土壤呼吸速率为远距柽柳处的较高,这种“逆反”现象与温度、湿度交替的较大变异有一定关系。     

塔里木河下游河道断流对土壤碳释放的影响

该文以塔里木河下游土壤碳释放为研究对象,利用LI-8100监测下游土壤碳释放速率,结合对塔里木河下游浅层地下水位、植被盖度、土壤容重等观测数据分析下游断流河道对土壤碳释放的影响,并分析研究人工应急输水工程对土壤碳释放/固定的反馈。结果表明:在极端干旱条件下,地下水位与土壤碳素释放速率之间存在密切关系,地下水位越深土壤碳素释放速率越慢;地表植被盖度与土壤碳素释放速率之间存在极其密切关系,地表植被盖度越低,土壤碳释放速率越小;塔里木河下游自断流以来至2015年,每年土壤有机碳损失195.42~323.44 t,自2001年实施应急输水工程以来,土壤有机碳损失趋势大大逆转,2000-2015年土壤有机碳每年固定164.03~320.5 t。下游生态输水工程不仅对拯救日益退化的塔里木河下游"绿色走廊"具有积极作用,而且对于区域碳源/汇功能具有重要意义。     

羊草草原和贝加尔针茅草原生态系统呼吸的差异分析

应用静态暗箱-气相色谱法对羊草草原和贝加尔针茅草原的生态系统呼吸CO2通量进行了测算,分析了生态系统呼吸的影响因素,比较了2种草原生态系统呼吸的差异并分析了产生差异的原因.观测期间羊草草原生态系统呼吸CO2通量平均为(12.03±2.10)mg·(m2·min)-1,显著低于贝加尔针茅草原[(20.09±4.41)mg·(m2·min)-1];而羊草草原生物量显著大于贝加尔针茅草原(p0.001).羊草草原和贝加尔针茅草原生态系统呼吸都与温度(箱内气温、5cm和15cm地温)具有显著的指数函数关系.通过偏相关分析发现,在地温作为控制变量时,生态系统呼吸与土壤Eh、pH间不再具有显著的相关性,Eh、pH对CO2通量的影响可能是由地温变化间接引起的,而CO2通量与活体生物量呈现出了一定的相关性,与凋落物生物量无显著相关性.2种草原的CO2通量都可以用温度指数模型进行很好地模拟,基于地温的模拟效果(R2为0.568～0.639)显著好于基于箱内气温的(R2为0.323～0.426).地温是2种草原生态系统呼吸最重要的影响因素,它掩盖了地上部植物体对生态系统呼吸的影响.在该区域,土壤呼吸占生态系统呼吸比例较高,贝加尔针茅草原较高的有机质含量导致了其生态系统呼吸CO2通量较高.     

祁连山高山草甸土壤CO2通量的时空变化及其影响分析

采用Li-6400便携式光合作用测量系统连接Li-6400-09土壤呼吸室,在2004年生长季节对祁连山高山草甸土壤CO2通量沿海拔梯度进行了野外定位试验,统计分析了水热因子及根系生物量对高山草甸土壤CO2通量特征的可能影响.结果表明,土壤CO2通量存在明显的空间变化规律,沿海拔梯度土壤CO2通量随着海拔梯度的增加而逐渐减小,其变异系数逐渐增加;就日变化而言,土壤CO2通量晚间维持在较低水平,02:00～06:00最低,在07:00～08:30开始升高,11:00～16:00达到峰值,16:00～18:30开始下降,整个过程呈单峰曲线.土壤CO2通量的日平均值介于(0.56±0.32)～(2.53±0.76)μmol·(m2·s)-1.从季节变化来看,土壤CO2通量均以夏秋季较高,春冬季排放量较低,7～8月份达到最大值[4.736 μmol·(m2·s)-1],6月与9月份次之,5月与10月份基本一致,整个生长过程总的变化趋势呈单峰曲线形式.高山草甸土壤CO2通量在植物生长季与10cm土壤温度、土壤含水量、根系生物量都存在不同程度的正相关关系,表明高山草甸土壤CO2通量的空间变异主要受温度、水分和植物根系的综合影响.     

黄土高原不同侵蚀区生物结皮土壤CO2通量日动态特征及其温度敏感性

利用LI-8100土壤碳通量自动观测系统监测了黄土高原不同侵蚀区(水蚀区、水蚀风蚀交错区、风蚀区)生物结皮土壤CO2通量的日变化,分析了土壤呼吸的温度敏感性.结果表明:以去除生物结皮为对照,具有生理活性的生物结皮降低了土壤CO2通量,其中,水蚀区、交错区和风蚀区土壤日平均CO2通量分别降低了5.0％、8.9％和20.5％.水蚀区、交错区和风蚀区生物结皮土壤CO2通量日动态均呈单峰型曲线,峰值出现在12:00-14:00左右,大小分别为1.64、1.64和1.37 μmol·m-2·s-1,但日变化幅度差异明显.土壤呼吸速率随温度的升高呈上升趋势,指数函数能够较好地描述二者的关系.生物结皮土壤呼吸的温度敏感性指数Q10在空间尺度上存在一定变异,其中,水蚀区、交错区Q10值变化范围为1.93～ 2.43,而风蚀区Q10值变化范围为4.80～ 5.56,说明风蚀区生物结皮土壤呼吸对温度的敏感性大于水蚀区和交错区.本研究表明,在探求黄土高原地区土壤碳交换时,应当考虑生物结皮的影响及不同侵蚀区生物结皮土壤CO2通量的差异性.     

北京西山侧柏人工林土壤呼吸组分及其影响因素

采用挖壕法,利用LI-8100土壤CO2通量自动观测系统,确定了北京西山侧柏人工林土壤呼吸中异养呼吸和根系自养呼吸的贡献率及其影响因子,分析了土壤呼吸的日、月际时间尺度的变异特征,并利用经验模型分析了土壤温度、土壤体积含水量对土壤呼吸的影响.结果表明:1土壤呼吸速率、异养呼吸速率的昼夜变化呈现单峰变化趋势,峰值出现在14:00—15:00;月际变化也呈单峰变化趋势,峰值出现在7—8月;观测期内土壤呼吸速率日均值变化范围在0.09~12.16μmol·m-2·s-1,异养呼吸速率日均值变化范围在0.02~10.86μmol·m-2·s-1,年均贡献率为69.59%;自养呼吸速率日均值为0.01~6.79μmol·m-2·s-1,年均贡献率为30.41%.2土壤温度的日、月际变化均呈单峰形曲线变化而土壤体积含水量变化规律不明显;整个观测期间土壤呼吸速率的温度敏感系数Q10为2.91,异养呼吸速率的Q10为3.52.3模型研究表明,相对于土壤温度、土壤体积含水量单因素模型,土壤温度与土壤体积含水量的复合模型对土壤呼吸速率变化解释能力为86.8%,对异养呼吸速率的解释能力为74.4%.该研究为森林生态系统碳收支估测及碳循环提供数据依据.     

长江口潮滩土壤呼吸季节变化及其影响因素

采用静态箱-气相色谱法,于2007年7月至2008年5月对长江口潮滩土壤呼吸通量进行了观测,同时对潮滩气温、土壤温度、近岸水体盐度等环境参数进行了观测.结果表明,长江口潮滩上壤是大气CO2的排放源.土壤呼吸速率具有明妊的季节变化规律,呈单峰形变化.并于7～8月出现排放峰值.气温和各层土壤温度与士壤呼吸速率作用之间具有显...     

六盘山林区几种土地利用方式土壤呼吸时间格局

测定分析了六盘山林区典型的天然次生林[灌木林、山杨(Populus davidanda dode)林和辽东栎(Quercesliaotungensis koiz)]林、农田、草地和人工林[13a、18a和25a华北落叶松(Larix principis-rupprechtil mayr)]土壤呼吸时间格局.结果显示:随着温度升高,土壤呼吸速率逐渐升高,温度最高值在13:00～15:00点钟、最低值在凌晨4:00～8:00点钟,土壤呼吸速度最高和最低值也在这个时间范围.5～10月,土壤呼吸速率呈现增加而又降低的趋势,在8～9月达最大值,10月下降,这种变化主要与土壤温度变化基本一致.农田和草地土壤呼吸速率的昼夜或月变化幅度比天然次生林和人工林中大,且农田和草地土壤呼吸速率在昼夜或月变化中的最高值比天然次生林和人工林高、最低值比天然次生林和人工林低.天然次生林土壤年呼吸量平均在3.96～4.51 t/(hm²·a)、农田在1.91 t/(hm²·a)、草地在5.08 t/(hm²·a)、人工林在4.11～5.55t/(hm²·a).结果说明天然次生林变成农田或草地后,将使土壤呼吸速率的昼夜或月变化幅度增大,而农田或草地上造林后又将使这些变化幅度减小.另外,土地利用变化也将使土壤的年呼吸量改变.     

西藏高原农田土壤CO2排放研究初报

根据１９９５～１９９６年作物生长季在中国科学院拉萨农业生态站进行的试验研究，西藏高原农牧地不同植被覆盖下的土壤ＣＯ２排放通量为１７～１０５ｋｇＣＯ２ｈｍ－２ｈ－１。各类植被覆盖下土壤ＣＯ２排放通量均表现为白天高于夜间，午后高于午前。在作物生长季，由于土壤排放的ＣＯ２补充了高原大气ＣＯ２含量的不足，作为光合作用原料的重要组成部分被植物同化，因而不会增加大气中的ＣＯ２浓度。影响土壤ＣＯ２排放速率的因子主要有植被发育期、植被类型及环境因子。在环境因子中，土壤ＣＯ２排放速率与地温（地面０ｃｍ、地中５ｃｍ、１０ｃｍ）及气温均呈明显正相关，与大气压及空气中ＣＯ２浓度呈明显负相关。     

库布齐沙漠油蒿灌丛土壤呼吸速率时空变异特征研究

利用Li-840红外气体分析仪和Li-6400-09土壤呼吸气室组装而成的动态密闭土壤呼吸测定系统,于2006年生长季对内蒙古库布齐沙漠油蒿(Artemisia ordosica)生态系统2种不同类型土壤的土壤呼吸速率进行了野外测定,分析了日动态、季节动态及其对环境因子的响应,并阐述了油蒿灌丛空间异质性的特征.结果表明,油蒿灌丛的土壤呼吸速率日动态呈单峰曲线,在12:00左右有最大值.在适宜的水分和温度条件下,生长季里土壤呼吸速率在7～8月份出现最大值.土壤呼吸速率的季节动态与土壤含水量有显著的相关关系,表明水分是限制生长季干旱区灌丛土壤呼吸的最重要因子,分别可以解释油蒿冠幅下土壤和裸地的土壤呼吸速率2006年主要生长季节(5～9月)变化的75%和77%.油蒿灌丛土壤呼吸速率在空间尺度上存在着显著的异质性.油蒿冠幅覆盖下的土壤呼吸速率季节平均值为(155.58±15.20) mg·(m²·h)^-1,要显著地大于灌丛间裸地的数值(110.50±6.77) mg·(m²·h)^-1.2种不同类型土壤的土壤呼吸速率是由于根生物量的差异引起的,根生物量可以解释2006年生长季库布齐油蒿灌丛土壤呼吸速率空间异质性的43%.结果表明,在植被覆盖度异质性较大的灌丛生态系统中,要准确定量生态系统碳的释放时,必须充分考虑小尺度上土壤呼吸的空间异质性.     

黄土丘陵区3种典型天然草地群落土壤呼吸对模拟降雨的响应

土壤呼吸是影响陆地生态系统碳循环的关键生态学过程之一,降雨是土壤呼吸变化的重要驱动因子.为探明黄土丘陵区退耕草地群落土壤呼吸对降雨的短期响应规律,选择白羊草(Bothriochloa ischaemum)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)、铁杆蒿(Artemisia gmelinii)为优势种的3种草地群落为研究对象,于2014年6月和7月,以未降雨群落为对照,对比测定了2种模拟降雨量(15 mm和50 mm)下连续8 d的土壤呼吸速率及土壤水分和土壤温度等.结果表明:2种模拟降雨量对3种草地群落土壤温度和土壤含水量均具有显著影响(p0.05).50 mm降雨下群落土壤呼吸速率增加量高于15 mm降雨.3种群落土壤呼吸对降雨的响应程度存在明显差异,其中,土壤呼吸速率峰值高低顺序为:白羊草(1.75 g·m~(-2)·h~(-1))铁杆蒿(1.69 g·m~(-2)·h~(-1))达乌里胡枝子(1.12 g·m~(-2)·h~(-1)).0~10 cm土壤含水量与土壤呼吸速率呈显著对数函数关系.3种群落土壤呼吸温度敏感性系数Q_(10)值变化范围是1.31~2.01,且月份和降雨量处理间均存在差异.研究表明,准确评估降雨格局改变背景下退耕草地生态系统碳收支需考虑群落类型的差异.