纳帕海流域不同植被类型土壤呼吸动态及其影响因子分析

土壤呼吸在生态系统碳循环过程中占有重要地位,为探讨纳帕海流域生态系统土壤呼吸过程,于2014年8月中下旬期间,采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对流域内7种植被类型土壤呼吸速率及其与土壤温度的响应规律进行了研究。结果表明:(1)各植被类型的土壤呼吸速率日变化都呈单峰曲线形式,最高值和最低值分别出现在13:00─16:00和2:00─8:00;(2)各植被类型土壤呼吸速率日均值为自然草地(5.506μmol·m~(-2)·s~(-1))轻度退化草地(4.322μmol·m~(-2)·s~(-1))高山灌丛(3.849μmol·m~(-2)·s~(-1))中度退化草地(3.226μmol·m~(-2)·s~(-1))重度退化草地(2.959μmol·m~(-2)·s~(-1))高山松Pinus densata林(2.260μmol·m~(-2)·s~(-1))青稞Hordeum vulgare Linn.var.nudum Hook.f.地(2.256μmol·m~(-2)·s~(-1));(3)当草地开垦为农田后,其土壤呼吸速率降为最低水平;(4)所有植被类型的土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈指数相关,其中在自然草地上,土壤温度对其土壤呼吸的影响最大,但温度敏感性却较低,重度退化草地的土壤温度对其土壤呼吸的影响最小,但温度敏感性最大。研究可见,区域内人类活动使草地退化、转变为农田等过程,导致其土壤呼吸速率显著下降。重度退化草地对温度变化所表现出的相对较高的敏感性,预示着在环境变化的影响下,生态系统过程及功能将会产生更大的波动。     

合肥市城乡梯度下麻栎林土壤呼吸特征及影响因素

以合肥市城乡梯度下3个森林公园为研究对象,于2017年4月-2018年6月开展中心城区—城郊—乡村梯度下麻栎林(Quercus acutissima)土壤呼吸速率及主要环境因子的野外观测。结果表明:城乡梯度森林土壤呼吸具有明显的季节性变化,其中夏季较高、冬季最低,呈单峰型曲线,年均土壤呼吸速率大小顺序为乡村(1.89μmol·m~(-2)·s~(-1))中心城区(1.86μmol·m~(-2)·s~(-1))城郊(1.80μmol·m~(-2)·s~(-1));土壤温湿度及土壤活性碳氮沿城乡梯度呈递减格局,土壤C、N在城乡梯度不同位置变异很大,3个区域的pH值差异不显著;不同城乡梯度下森林土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关(P0.01),中心城区和城郊森林土壤呼吸速率与含水量呈负相关,土壤理化性质对城乡梯度森林土壤呼吸的影响因区域不同而有差异;不同城乡梯度下森林的Q_(10)值存在一定程度差异,Q_(10)值大小顺序为:城郊(2.15)中心城区(2.10)乡村(1.86)。因此,土壤温度及土壤理化性质是造成城乡梯度森林土壤呼吸差异的主要原因。研究结果对于了解控制城乡梯度森林土壤呼吸的因素和更准确估测城市碳通量具有重要作用,可为管理和保护城市森林生态环境提供理论支持。     

鄱阳湖南矶湿地净生态系统CO_2交换量的日变化特征

利用涡度相关技术分未淹水期和淹水期对2015年4月—2016年10月鄱阳湖南矶湿地净生态系统CO_2交换量(net ecosystem CO_2exchange,NEE)进行观测,分析其日变化特征和影响因子。结果表明:在未淹水期,湿地NEE日变化呈现"U"型分布特征,日间最大CO_2吸收量为18.24μmol·m~(-2)·s~(-1),夜间最大CO_2释放量为24.92μmol·m~(-2)·s~(-1)。在淹水期,除较高洲滩及湖岸高地外,植被被水面覆盖,湿地NEE日变化无明显特征,日间最大CO_2吸收量为2.29μmol·m~(-2)·s~(-1),夜间最大CO_2释放量为12.66μmol·m~(-2)·s~(-1)。相关分析和主成分分析表明在未淹水期南矶湿地日间NEE月平均日变化与光量子通量密度相关性最高,与气温、降水、土壤含水量和土壤温度的相关性次之,夜间NEE月平均日变化与气温、土壤温度和土壤含水量相关性较高。在淹水期,南矶湿地日间NEE月平均日变化与光量子通量密度、土壤含水量有关,夜间变化与土壤温度、土壤含水量和气温有关。     

降雨减少对华北落叶松人工林土壤呼吸的影响

近年来随着降雨格局的变化,区域性干旱加剧,而干旱对土壤碳循环的影响情况仍不十分明确。为探究降雨减少对土壤呼吸的影响,2016年以华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)人工林为研究对象,设置对照(CK)、减少降雨30%(W1)和减少降雨60%(W2)3个处理水平,通过人工隔离降雨模拟干旱条件对土壤呼吸速率的影响。在6—10月份生长季,采用LI-8100土壤碳通量测量系统测定每月月中、月末土壤呼吸速率,并同时测定5 cm深度土壤温湿度。结果表明:减少降雨60%使土壤湿度显著降低17.8%(P0.05),而对土壤温度的影响不显著;减少降雨30%对土壤温湿度的影响均不显著;对照、减少降雨30%和减少降雨60%的平均土壤呼吸速率分别为2.45、2.29和2.16μmol·m~(-2)·s~(-1),与对照相比,减少降雨抑制了土壤呼吸,减少降雨60%使平均土壤呼吸速率降低了11.84%(P0.05),土壤呼吸通量减少了41.01 g·m~(-2),而减少降雨30%对土壤呼吸的影响不显著;土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关(P0.05),土壤温度解释了66.2%的对照处理的土壤呼吸变异,适当减少降雨能够提高土壤呼吸速率与土壤温度的相关性;在2~7℃土壤温度下,土壤呼吸速率与土壤湿度呈显著二元线性相关(P0.05),且在2~7℃土壤温度下减少降雨提高了土壤呼吸速率和土壤湿度的相关性;在13~17℃土壤温度下,减少降雨则降低了土壤呼吸速率和土壤湿度的相关性;减少降雨提高了土壤呼吸的温度敏感性,且随着降雨减少程度的增大而增大。可见,降雨是影响华北落叶松人工林土壤呼吸的重要因子。     

云南松林不同枯落物输入处理的土壤呼吸动态及其影响因素研究

为揭示枯落物输入变化对林地土壤呼吸的影响,采用枯落物添加和去除试验(DIRT),在对滇中高原磨盘山的云南松(Pinus yunnanensis)林6种不同枯落物处理(对照CK、双倍枯落物DL、去除枯落物NL、去除有机层和A层O/A-Less、去除根系NR、无输入NI)样地土壤呼吸(Rs)和理化性质的测定的基础上,对枯落物输入变化下云南松林地土壤呼吸和土壤理化性质及两者的关系进行了研究。结果表明,(1)不同枯落物处理及不同月份间土壤呼吸差异极显著(P0.01),不同枯落物处理样地的年均土壤呼吸速率分别为:R_(s(DL))=8.32μmol·m~(-2)·s~(-1)、R_(s(CK))=6.34μmol·m~(-2)·s~(-1)、R_(s(NL))=5.71μmol·m~(-2)·s~(-1)、R_(s(NR))=4.32μmol·m~(-2)·s~(-1)、R_(s(O/A-Less))=3.69μmol·m~(-2)·s~(-1)、R_(s(NI))=2.54μmol·m~(-2)·s~(-1)。(2)不同处理对0—10 cm土层土壤水分(φ_w)、土壤温度(t)、全氮(TN)、全碳(TC)、硝态氮(NO3~-)、有机碳(TOC)、p H值和土壤总孔隙度(SP)影响显著(P0.05)。(3)R_s与t和TN呈显著正相关关系(P0.05),而与p H呈极显著负相关关系(P0.01);R_s与φ_w、NO_3~-、TC、SOC、SP、容重和C/N无显著相关性(P0.05)。研究结果对于评估未来气候变化条件下云南松森林生态系统的碳平衡具有重要意义。     

不同植被类型对土壤理化性质和土壤呼吸的影响

不同植被类型影响地表覆盖和土壤特性,进而可能会改变生态系统碳循环。为了揭示植被类型对土壤理化性质和土壤呼吸碳排放的影响,本文通过测定并分析大兴安岭南段蒙古栎(Quercus mongolica)林、林缘草地、华北落叶松(Larix pricepis-ruprechtii)人工林、山杏(Armeniaca sibirica)灌丛和山荆子(Malus baccata)林5种植被类型的土壤理化性质和土壤碳通量,探讨了不同植被类型中土壤特性和土壤呼吸的变化。结果表明,土壤全氮、速效磷和有机碳均表现为山荆子林显著高于其他植被类型。生长季的土壤温度呈单峰趋势,在8月份达到最高;土壤含水量呈先升高后下降再升高的趋势,其范围在0.77~1.18 cm~3·cm~(-3)之间;土壤呼吸速率与土壤温度的变化趋势一致,各植被类型均在8月份达到峰值,以山杏灌丛的土壤呼吸速率最大(9.778μmol·m~(-2)·s~(-1)),分别是山荆子林、林缘草地、蒙古栎林和华北落叶松人工林的1.25、1.37、1.84和1.87倍。单因素方差分析表明,生长季的各个月份的土壤呼吸速率在不同植被类型间有显著差异;华北落叶松人工林生长季土壤呼吸的排放量最低;生长季土壤呼吸速率与土壤温度和含水量均呈显著正相关关系。因此,大兴安岭南段的不同植被类型是影响生长季土壤碳排放的主要生物因子,而土壤温度是其主要的非生物因子。该研究可为植被类型的科学管理提供科学依据,对植被碳排放的进一步理解具有一定的意义。     

短花针茅荒漠草原生态系统净碳交换对载畜率的响应

草地生态系统作为中国最大的陆地生态系统,其碳循环的动态变化在全球碳收支平衡中扮演着重要角色。为探讨短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原净CO_2交换的日变化和季节变化特征,阐明放牧及土壤温度和湿度的季节性变化对生态系统净CO_2交换的影响,采用便携式光合仪LI-6400(LI-COR,USA)和密闭式箱法于2013—2014年生长季(5—10月)测定了对照(CK)、轻牧(LG)、中牧(MG)和重度放牧(HG)4个处理的生态系统净碳交换。结果表明:短花针茅荒漠草原净CO_2交换具有明显的日变化规律。净碳交换的日动态主要受气温影响,昼间净碳吸收随温度升高而降低,甚至出现碳释放;夜间随气温降低,生态系统呼吸减弱。整个生长季,短花针茅荒漠草原表现为碳汇,在植物生长季的高峰期,净碳吸收达到峰值(-2.96mol·m~(-2)·s~(-1))。年际间生态系统净碳交换差异显著(P0.000 1),净碳交换主要受降水调控。净碳吸收与土壤温度在两年间均呈显著的二次多项式关系(P0.01),而与土壤湿度的关系则是2013年为显著的线性关系(P0.000 1),2014年为显著的二次多项式关系(P0.01)。土壤温度对生态系统净CO_2交换变化的解释能力为0.31~0.36,而土壤湿度对生态系统净CO_2交换变化的解释能力为0.26~0.51。HG区净碳吸收速率(-0.66mol·m~(-2)·s~(-1))显著低于CK区(-1.65mol·m~(-2)·s~(-1))。放牧减弱了荒漠草原的固碳潜力。     

实验增温对西藏高原玉米田土壤呼吸的影响

青藏高原农业区正经历着明显的气候变暖,但气候变暖如何影响高寒农业生态系统碳循环目前仍不明确。土壤呼吸是第二大陆地生态系统碳通量,高寒农业生态系统土壤呼吸对气候变暖的响应的不确定性限制了气候变化背景下人类对青藏高原高寒生态系统碳循环的预测能力。2015年4月在西藏玉米田采用开顶式生长箱进行模拟增温试验,旨在探究气候变暖对土壤呼吸及其温度敏感性的影响。在2015年玉米生长季节的5—8月份,利用Li8100土壤通量观测系统测定了6次土壤呼吸日变化(8:00—20:00),并利用HOBO微气候观测系统观测了5 cm深处的土壤温度和土壤湿度。结果表明,实验增温显著提高了5 cm深处的土壤温度(t=11.93,P=0.000),增幅为3.22℃,同时显著降低了5 cm深处的土壤含水量,降幅为0.04m~3·m~(-3)(t=4.87,P=0.008)。对照和模拟增温处理的土壤呼吸速率分别为6.79μmol·m~(-2)·s~(-1)和7.34μmol·m~(-2)·s~(-1),两者间无显著差异(F=1.65,P=0.235)。尽管如此,土壤呼吸仍存在着显著的日变化(F=137.66,P=0.000)和季节变异(F=54.48,P=0.000)。对照和模拟增温处理的土壤呼吸温度敏感性分别为1.70和1.77,两者间也无显著差异(t=2.69,P=0.100)。土壤温度解释了36%的对照处理的土壤呼吸变异,而土壤温度和土壤湿度共同解释了62%的土壤呼吸变异。因此,3.22℃的土壤增温没有显著改变土壤呼吸及其温度敏感性,这与3.22℃的土壤增温引起了土壤湿度的降低有关。     

喀斯特地区土壤CO_2扩散通量变化特征及其影响因素分析

土壤CO_2通量是全球碳循环的重要组成部分,研究土壤垂直剖面CO_2通量的分布是了解生态系统碳循环的重要途径。因此,对喀斯特地区土壤剖面CO_2扩散通量(F值)进行研究,有助于了解喀斯特地区碳循环过程。自2016年1月—2016年12月,对大风洞上覆土壤CO_2浓度、土壤温度等指标进行长期监测并采集土壤样品,利用环刀法对土壤孔隙度和自然含水率等指标进行测定。结合土壤CO_2浓度、土壤温度、土壤孔隙度和土壤含水率等指标,运用Fick定律对不同土层深度F值进行计算,并利用多元回归模型将各因子对F值的影响程度进行量化,从而探讨各个深度土壤CO_2扩散通量大小和各因子对F值的贡献率。结果表明:土壤CO_2浓度具有显著的季节变化特征,冬夏两季的差值范围可达0.245~0.817μmol·mol~(-1)。各土壤监测点的土壤孔隙度(包括总孔隙度和充气孔隙度)具有显著的浅层大于深层的垂直分布规律,浅层土壤总孔隙度和充气孔隙度可分别达61.85%和55.47%,而深层最高仅为49.07%和40.96%。土壤体积含水率和土壤容重在表层土壤的波动性较大,随着深度增加,波动性不断减弱。表层土壤的F值高于深层土壤,20 cm深度F均值可达0.39μmol·m~2·s~(-1),而80 cm深度F均值仅为0.23μmol·m~2·s~(-1)。对F值影响最大的因素包括运移距离、土壤充气孔隙度、土壤CO_2浓度,其贡献率均值分别可达32.49%,26.69%,18.74%;而土壤总孔隙度和土壤体积含水率,贡献率均值分别为6.76%和6.31%;土壤温度和土壤容重的贡献率较弱。     

沙质草地生长季土壤CO_2排放特征及水热因子分析

草地土壤CO_2排放是陆地生态系统碳循环的关键生态学过程之一,研究其通量特征可以定量评估和预测区域CO_2排放状况,服务于全球气候变化下的区域碳管理。应用LI-8150土壤碳通量测定系统,定位观测并分析科尔沁沙地沙质草地生长季(6—9月)土壤CO_2通量特征,探究水热因子(降水、土壤温度和土壤含水量)对碳排放的影响机制。结果表明,(1)在日动态变化尺度上,晴天和雨天土壤CO_2通量呈现不对称"单峰型"曲线,最高值出现在11:00—16:00,最低值在04:00—06:00。(2)在生长季动态变化尺度上,土壤CO_2日平均通量呈现明显的多峰和季节变化,土壤CO_2月平均日通量分别在7月和9月出现高峰值和低峰值;2016年6月1日—9月30日日平均排放通量最小值(0.35μmol·m~(-2)·s~(-1))出现在晴天(6月8日),最大值(2.68μmol·m~(-2)·s~(-1))出现在雨天(7月23日),生长季平均排放通量为1.26μmol·m~(-2)·s~(-1)。(3)土壤CO_2通量表现为雨天高于晴天,降水事件是扰动土壤CO_2排放的关键因子。(4)土壤CO_2通量与土壤温度和土壤含水量分别表现出不同的时间尺度效应。在日尺度上,无论晴天还是雨天,7月土壤CO_2月平均日通量与表层(5 cm)土壤温度和含水量均呈正相关关系,且相关系数高于其他月份;晴天和雨天土壤含水量和温度的协同作用分别可解释土壤CO_2排放的95.0%和85.5%。在生长季尺度上,晴天的土壤含水量和雨天的土壤温度分别能够解释土壤CO_2排放的63.6%和48.0%;当土壤含水量低于4.87%、土壤温度低于25.94℃时,土壤CO_2排放量随含水量、温度的增加而增加;晴天和雨天土壤含水量和温度的协同作用分别可解释土壤CO_2排放的61.6%和43.7%。     

城市绿化景观土壤呼吸变化规律及影响因素

采用便携式土壤碳通量自动分析仪ACE对天津国槐梨树(GL)和银杏紫叶李(YZ)2种城市绿化景观土壤呼吸速率(Rs)及其影响因子进行测定,分析了土壤呼吸与土壤温度、土壤湿度和土壤理化性质之间的关系。结果表明:(1)2种绿化景观Rs季节变化规律基本一致,均呈现较明显的单峰变化趋势且峰值同时出现。同时,不同月份Rs变化规律之间存在一定差异。在干季,2种绿化景观Rs较低且月变幅较小,GL和YZ的Rs变化范围分别为(0. 20±0. 03)～(1. 09±0. 16)和(-0. 06±0. 01)～(0. 26±0. 05)μmol·m~(-2)·s~(-1);在湿季,2种绿化景观Rs较高且变幅较大,GL和YZ的Rs变化范围分别为(-0. 05±0. 01)～(3. 62±0. 26)和(0. 38±0. 07)～(3. 17±0. 27)μmol·m~(-2)·s~(-1)。GL的Rs大于YZ。(2)2种绿化景观土壤10 cm处温度(T10)和5 cm处湿度(M5)对土壤呼吸过程均有重要影响,回归分析表明T10和M5对Rs变化规律的影响程度分别达45. 4%～64. 8%和21. 1%～52. 2%;(3)土壤理化性质与Rs具有一定的相关性,其中,土壤有机质含量与Rs的相关性达显著水平(P0. 05或P0. 01)。     

黑河中游绿洲化地表特征参数研究

绿洲化影响地表水热传输和植被生长等能量物质的变化。以空间代替时间的方法,选择绿洲内部、荒漠绿洲过渡带及荒漠的不同演化阶段,采用地面调查和遥感反演的方法,定量分析了土壤水分、植被覆盖度、地表温度、地表反照率及地表净辐射等参数的变化及其之间的关系,为该地区地气系统能量与水分交换提供理论基础。结果表明,(1)绿洲化改变了地表的植被类型和土壤水分,依次为裸露沙丘(2.1%)-泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)+沙拐枣(Calligonum mongolicum)(2.4%)-梭梭(Haloxylon ammodendron)+柽柳(Tamarix chinensis)(2.2%)-沙枣(Elaeagnus angustifolia)+沙柳(Salix psammophila)(3.8%)-杨树(Populus tremula)(4.6%)-制种玉米(7.8%)。(2)绿洲化增加了地表的植被覆盖度和净辐射,植被覆盖度由8%增加到85%,净辐射由480 W·m~(-2)增加到756 W·m~(-2),而降低了地表温度和地表反照率,地表温度由325 K降低到302 K,地表反照率由0.235降低到0.125。(3)植被覆盖度决定了地表能量的分配,改变了地表温度、地表反照率、地表净辐射,即植被盖度每增加1%,地表净辐射增加3.64 W·m~(-2),地表温度降低0.31 K,地表反射率降低0.002。绿洲化地表能量、水分和植被生长等参数的变化研究有助于理解绿洲可持续发展及水土气生相互作用,对荒漠绿洲过渡带生态系统稳定健康发展具有重要的参考价值。     

湿地松改造林分冠层结构及树种光合特征研究

低效林林分改造是提高森林效益的重要技术。为探讨南亚热带湿地松林分改造在冠层结构和光能利用上的效益,对广东省中山市五桂山区长命水村2个湿地松(Pinus elliottii)与乡土阔叶树种改造的混交林和对照湿地松纯林的冠层结构和光合作用进行了对比研究,结果表明,(1)在林冠结构方面,湿地松-荷木(Schima superba)等7种阔叶树种混交林改造效果明显,光能利用较为充分;林冠开度以对照样地最大,达38.75%,显著大于2个林分改造样地;叶面积指数以湿地松-荷木等7种阔叶树种混交林最大,达2.26,显著高于其他样地。(2)在光合作用方面,各改造树种之间各项光合指标均呈现显著差异。光能利用率以樟树(Cinnamomun camphora)和黎蒴(Castanopsis fissa)最好,樟树的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、环境光合有效辐射分别为12.08μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.18 mmol·m~(-2)·s~(-1)、2.43 mmol·m~(-2)·s~(-1)、302.60μmol·m~(-2)·s~(-1),黎蒴的净光合速率、气孔导度、环境光合有效辐射分别为7.98μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.11 mmol·m~(-2)·s~(-1)、309.66μmol·m~(-2)·s~(-1),这两个树种的这些光合指标在各树种中都排前两名。对照地湿地松光能利用率比改造地湿地松好,对照地湿地松的净光合速率、气孔导度、胞间CO_2浓度、蒸腾速率、环境光合有效辐射分别为3.13μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.06 mmol·m~(-2)·s~(-1)、267.19μmol·mol-1、0.83 mmol·m~(-2)·s~(-1)、85.87μmol·m~(-2)·s~(-1),均大于改造地湿地松。     

暖温带-中温带过渡区4种典型森林土壤呼吸的温度敏感性

温度是全球气候变化最重要的生态因子,过渡区生态系统的能量流动和物质循环过程极易受到气候变化的影响。为揭示暖温带-中温带过渡区森林土壤呼吸对温度变化的响应,选择在暖温带-中温带过渡区分布面积较大的长白落叶松(Larix olgensis)、红松(Pinus koraiensis)、油松(Pinus tabuliformis)人工林和天然阔叶混交林4种森林类型,利用Li-8100红外气体分析仪于2010─2013年连续观测土壤呼吸速率,同时利用森林小气候梯度观测系统连续同步观测大气温度、大气降水和土壤温度等环境因子,系统研究了土壤呼吸速率动态及其温度敏感性。结果表明:长白落叶松、红松、油松和阔叶混交林的年平均土壤呼吸速率(Rs,以CO_2计)分别为(2.31±0.01)、(2.07±0.71)、(1.55±0.03)和(2.24±0.02)μmol·m~2·s~(-1);4种森林类型的Rs与10 cm土壤温度(t_(10))均具有极显著的相关关系(P=0.0000.01);生长季期间落叶松、红松、油松人工林和天然阔叶混交林的Q_(10)值分别为3.32、4.46、4.12和3.59,其中红松人工林Rs对t10的温度变化最敏感,而天然阔叶林和落叶松人工林的敏感性相对较低。本研究还对非生长季(11月─翌年3月)期间长白落叶松人工林的土壤呼吸进行了连续监测,并依据非生长季期间土壤温度的变化,将非生长季期间的土壤呼吸分为冻结期(t_(10-mean):10.0~2.0℃)、冻融期(t_(10-mean):0.5~2.0℃)和非冻结期(t_(10-mean):2.0℃)3个阶段。结果显示:长白落叶松人工林在非生长季期间仍有微弱的呼吸作用(以CO_2计,0.01~1.38μmol·m~2·s~(-1)),整个非生长季期间Rs与t_(10)有极显著相关关系(r~2=0.586 3,P=0.0000.01),非生长季冻结期的Rs与t_(10)无显著相关关系(P=0.5030.5),冻融期的Rs变化较剧烈,且较冻结期有较明显的增加;整个非生长季落叶松人工林的Q_(10)值为4.65,是生长季的1.40倍。研究结果对进一步阐明气候带过渡区不同森林类型土壤呼吸对气候变化的响应具有重要意义。     

盐城海滨湿地不同盐沼土壤呼吸特征及温度响应

测定了盐城海滨湿地芦苇(Phragmites australis)盐沼、互花米草(Spartina alterniflora)盐沼和碱蓬(Suaeda salsa)盐沼土壤呼吸速率,结合盐沼土壤室内培养实验,比较3种盐沼土壤呼吸特征及温度响应。结果表明:(1)实验期内3种盐沼土壤呼吸均为CO_2排放状态,芦苇盐沼、互花米草盐沼和碱蓬盐沼土壤呼吸速率平均值分别为323.67、499.51和150.41 mg·m~(-2)·a~(-1)。3种盐沼土壤呼吸均呈现明显的季节性差异,由高到低依次为夏季、春季和秋季。(2)野外实验中,3种盐沼土壤呼吸出现峰值时的土壤温度由高到低依次为芦苇盐沼(28℃)、互花米草盐沼(22℃)和碱蓬盐沼(20℃)。室内培养条件下,土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关(P0.05),对温度变化的敏感性由大到小依次为芦苇盐沼(2.19)、碱蓬盐沼(2.15)和互花米草盐沼(1.58)。(3)实验期内3种盐沼土壤呼吸累积排放量由大到小依次为互花米草盐沼(3 400 g·m-2·a-1)、芦苇盐沼(2 330 g·m~(-2)·a~(-1))和碱蓬盐沼(1 082 g·m~(-2)·a~(-1)),不同季节累积排放量由大到小依次均为夏季、春季和秋季。     

模拟氮沉降对武夷山亚热带常绿阔叶林土壤呼吸的影响

大气氮沉降是全球变化的焦点问题之一,为研究大气氮沉降对森林生态系统土壤呼吸的影响,在武夷山亚热带常绿阔叶林进行人工模拟氮沉降,设置对照(N0,0 kg·hm~(-2)·a~(-1))、低氮(N1,50 kg·hm~(-2)·a~(-1))、中氮(N2,100 kg·hm~(-2)·a~(-1))和高氮(N3,150 kg·hm~(-2)·a~(-1)),采用Li-6400分析系统测定土壤呼吸速率,同时测定土壤温度和土壤含水量,探讨氮沉降的背景下土壤温度和土壤含水量与土壤呼吸的关系。结果表明,(1)亚热带常绿阔叶林土壤呼吸速率具有明显的季节动态变化,土壤呼吸速率均为1月最低,8月最高。(2)常绿阔叶林土壤总呼吸存在明显的季节格局,总体呈单峰型,其峰值均出现在8月,重复测量方差分析结果显示,在生长季,氮沉降对土壤总呼吸均无显著影响(P0.05)。(3)常绿阔叶林土壤总呼吸与土壤温度呈显著的指数关系,其响应具体表现在,低高氮(N1,N3)处理和中氮(N2)处理在一定程度上分别提高和降低了土壤呼吸Q_(10)。N0、N1、N2、N3处理下土壤总呼吸的Q_(10)分别为1.52、1.57、1.44、1.56;土壤呼吸速率与0~5 cm和5~10 cm土层土壤含水量之间的关系用二次曲线拟合的效果最好,其决定系数R~2分别为0.156~0.354和0.239~0.387,明显低于土壤呼吸速率与土壤温度关系方程的R~2值,这表明土壤呼吸速率与土壤含水量之间的相关性较弱,由此可知土壤含水量对土壤呼吸的影响远小于土壤温度对土壤呼吸的影响。(4)N0、N1、N2和N3处理的土壤总呼吸年碳排放量分别为5.67、5.98、6.22和4.22 t·hm~(-2)·a~(-1),低氮和中氮处理的排放比对照高出5.46%和9.70%,低氮促进了土壤呼吸年通量,而高氮抑制了土壤呼吸年通量;方差分析结果表明,氮沉降对土壤呼吸、异养呼吸年通量有显著影响,其中N2对土壤呼吸、异养呼吸年通量影响最大(P0.05)。     

杜鹃红山茶的光响应特性及其最适模型筛选

杜鹃红山茶(Camellia azalea)是我国特有的山茶原生种,仅见于广东省阳春市鹅凰嶂自然保护区内,其树形优美、四季开花,在园林绿化中具有广泛的应用。鉴于当前对杜鹃红山茶光响应曲线模型的适合性尚未见报道,本研究选用二次多项式回归模型、直角双曲线模型、非直角双曲线模型、直角双曲线修正模型、指数模型和指数改进模型对杜鹃红山茶叶片光响应曲线进行拟合,探讨不同光响应模型对杜鹃红山茶光合特性的适用性,筛选最佳光响应模型。结果表明,杜鹃红山茶叶片光合速率与光强之间存在非线性关系,直角双曲线修正模型的拟合效果最佳;对光响应曲线实测值与拟合值比较,发现二次多项式模型的拟合值与实测值相差较大,而其余5种模型的拟合值与实测值较为接近,但只有直角双曲线修正模型的拟合曲线出现光抑制现象;在各拟合曲线的光合参数中,只有直角双曲线修正模型拟合的P_(max)、I_(sat)、I_c、R_d值与实测值较吻合,相关系数R~2值最大,为0.998;利用直角双曲线修正模型拟合出杜鹃红山茶叶片最大净光合速率(P_(max))为5.56μmol·m~(-2)·s~(-1),饱和光强(I_(sat))为1327.30μmol·m~(-2)·s~(-1),光补偿点(I_c)为29.44μmol·m~(-2)·s~(-1),暗呼吸速率(R_d)为1.909μmol·m~(-2)·s~(-1),初始量子效率(α)为0.065,光合参数值表明,杜鹃红山茶具有较强的光能利用能力,符合阳生喜光植物的特性,同时又具有一定的耐荫能力,对光照的适应范围较宽。     

秸秆覆盖和施肥对关中灌区夏玉米生长后期土壤呼吸速率的影响

土壤呼吸是农田层面影响全球尺度碳循环的关键因素之一,对全球大气二氧化碳浓度的影响不可忽视.前人研究显示土壤呼吸与农田耕作模式及施肥有密切的关系,但目前对于免耕条件下秸秆覆盖和施肥对土壤呼吸的影响研究较少.通过大田定位试验,采用GXH-3010E1型便携式红外线分析器测量土壤CO2排放速率,进而分析探讨关中灌区免耕条件下秸秆覆盖和施肥对土壤呼吸的影响以及土壤呼吸对水热因子的敏感性.结果表明,夏玉米(Zea mays L.)秸秆不覆盖不施肥、施氮肥、秸秆覆盖、秸秆覆盖+施氮肥和夏闲5种处理条件下土壤呼吸速率存在明显规律,从8月9日到9月25日土壤呼吸速率整体呈下降趋势,土壤呼吸平均速率表现为施氮肥(7.78μmol·m-2·s-1)>秸秆覆盖+施氮肥(6.06μmol·m-2·s-1)>秸秆不覆盖不施肥(4.81μmol·m-2·s-1)>秸秆覆盖(4.68μmol·m-2·s-1)>夏闲(2.46μmol·m-2·s-1).施氮肥可以明显提高土壤呼吸速率,施氮肥处理较不施肥不覆盖处理提高61.75%,秸秆覆盖+施氮肥处理较秸秆覆盖处理提高29.49%.秸秆覆盖可以降低土壤呼吸速率,秸秆覆盖+施氮肥处理较施氮肥处理降低22.11%,秸秆覆盖处理较不覆盖不施肥处理降低2.70%.5种处理下秸秆不覆盖不施肥处理、秸秆覆盖+施氮肥和夏闲处理土壤呼吸速率与5 cm耕层土壤温度的相关性最大,秸秆覆盖处理和施氮肥处理分别与10和15 cm耕层土壤温度的相关性最大;秸秆覆盖处理各土层土壤含水率对土壤呼吸速率有显著影响(P<0.05).研究表明,秸秆覆盖和施氮肥对土壤呼吸有重要影响,施氮肥可以增加温室效应,秸秆覆盖对温室效应有缓解作用.     

鸡公山麻栎林和水杉林不同凋落物处理下土壤呼吸对降雨强度的响应

降雨脉冲对土壤呼吸具有瞬间的激发效应,地表凋落物是土壤有机碳的重要来源,并影响降雨的下渗过程和土壤含水量。降雨对土壤呼吸的激发效应是否受地表凋落物的影响?这一问题目前尚不清楚。针对我国亚热带-暖温带气候过渡区麻栎(Quercus acutissima)林和水杉(Metasequoia glyptostroboides)林2种林型开展不同凋落物输入水平(对照、添加凋落物和去除凋落物)下模拟降雨事件对土壤呼吸影响研究,以阐明不同凋落物条件下土壤呼吸对降雨脉冲的响应规律。结果表明:就麻栎次生林而言,对照、添加凋落物和去除凋落物处理土壤呼吸速率在降雨10 min时均达到峰值,分别为4.72、11.68和5.12μmol·m~(-2)·s~(-1),添加凋落物增强了降雨脉冲的激发效应,去除凋落物与对照处理土壤呼吸速率在降雨事件后无显著差异(P0.05)。地表凋落物层对麻栎次生林在降雨后的土壤呼吸速率变化具有重要影响。水杉林3种凋落物水平下土壤呼吸均不存在降雨激发效应,且凋落物添加与去除均显著降低水杉林土壤呼吸速率(P0.05)。麻栎林土壤呼吸与土壤湿度呈显著正相关关系(P0.05或P0.01)。水杉林添加凋落物条件下土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关关系(P0.05)。该研究表明土壤呼吸对降雨脉冲的响应与森林类型、地表凋落物覆盖与否有密切关系,因此森林生态系统碳循环的变化除了考虑气候变化以外,还必须考虑林型和地表凋落物状况。     

施肥及环境因子对海南热带橡胶林土壤呼吸的影响

以海南热带成熟橡胶林(Hevea brasiliensis)土壤为研究对象,设置了3个实验处理,分别为施用有机肥(T1)、无机肥(T2)和不施肥(CK),通过采用红外气体分析法,结合对实验胶园环境要素的定位观测和人工施肥措施,研究土壤呼吸与环境要素和施肥措施间的关系,试图揭示热带橡胶园土壤呼吸的形成机制与过程机理,为未来精确模拟热带土壤碳循环过程,及实现通过土壤管理措施和环境要素调控来调节橡胶园土壤的CO2排放和土壤碳吸收提供科学依据。研究结果表明,(1)3种处理的橡胶林土壤呼吸速率日变化均呈单峰曲线,最高峰出现在13:00左右,T1、T2和CK值分别为:2.63μmol·m-2·s-1、3.74μmol·m-2·s-1和2.98μmol·m-2·s-1;最低点在凌晨4:00左右,值分别为:0.43μmol·m-2·s-1、0.89μmol·m-2·s-1和0.51μmol·m-2·s-1。(2)在周期变化中,3种处理的橡胶林土壤呼吸速率均随温度升高而加快,与温度的变化趋势同步;土壤呼吸与温度存在显著的指数关系,其中5 cm地温同土壤呼吸相关性最好(0.572R20.737),该结果能较好地解释土壤呼吸的变化。(3)土壤呼吸与土壤水分的相关关系较弱(0.189R20.367),P值没有达到显著水平(P0.05),未表现出明显的规律性。(4)在不同施肥处理的橡胶林土壤呼吸速率变化中,施有机肥处理的土壤呼吸速率最高(2.07μmol·m-2·s-1),其次是施无机肥处理的(1.59μmol·m-2·s-1),最低的是不施肥处理的(1.16μmol·m-2·s-1)。