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。     

林窗对川西亚高山云杉人工林土壤呼吸的影响

为了解林窗对川西亚高山粗枝云杉(Picea asperata)人工林土壤呼吸的影响,采用CO2通量全自动监测系统对川西亚高山粗枝云杉人工林林窗和林内土壤呼吸及土壤温度、水分进行为期两年的连续观测,比较分析林窗和林内环境因子和土壤呼吸速率的变化.结果表明:川西亚高山粗枝云杉人工林林窗和林内的土壤温度、土壤水分和土壤呼吸速率均具有显著的季节动态.在生长季节(4-10月),林窗效应使土壤温度、土壤水分和土壤呼吸速率较林内分别增加了48.8%、19.3%和18.6%;而冬季(11月-翌年3月)两种环境之间并无显著差异.林窗和林内土壤呼吸速率和土壤温度均呈显著指数相关(P0.01),与土壤水分呈显著线性相关(P0.05).林窗和林内的土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))分别为2.46和3.01.综上所述,林窗效应对川西亚高山森林土壤呼吸具有显著刺激作用,且有明显的季节动态特征.(图3表1参33)     

太岳山华北落叶松林土壤呼吸特征对模拟氮硫沉降的短期响应

为探讨氮硫沉降对华北暖温带森林土壤呼吸的影响规律以及与温度、湿度的关系,在落叶松人工林中开展了野外模拟氮硫沉降试验.结果表明:在生长季,各氮硫水平样地月平均土壤呼吸有明显的季节变化特征,模拟氮硫复合沉降对华北落叶松林土壤呼吸产生显著影响(P0.05).生长季内,氮沉降促进土壤呼吸速率,其中高氮与CK产生显著差异(P0.05).土壤呼吸速率与硫沉降水平呈正相关关系(P0.05).氮硫复合沉降促进了土壤呼吸速率,高氮高硫与CK土壤呼吸速率产生显著差异(P0.05),而中氮中硫水平抑制土壤呼吸速率,但未达到显著水平(P0.05).中氮和中硫对土壤呼吸速率的影响大于二者的共同作用,产生拮抗作用,而高氮高硫产生协同作用.各处理土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈极显著正相关关系.土壤温湿度双因子模型预测土壤呼吸的准确性和稳定性高于单因子模型.模拟氮硫沉降增加了土壤Q_(10)值,而高氮高硫降低了土壤Q_(10)值.试验结果揭示了太岳山华北落叶松林土壤呼吸特征对氮硫复合沉降的响应,即除中氮中硫外,复合沉降不同程度地促进了土壤呼吸速率,其复杂的响应机制仍有待进一步研究.     

兴安落叶松林土壤呼吸及组分的变化特征

采用挖壕法断根对兴安落叶松（Larix gmelinii）林土壤呼吸的组分进行分离,利用静态箱/碱液吸收法对土壤呼吸以及各组分的呼吸速率及10 cm土层的土壤温度和土壤含水量进行测定。研究兴安落叶松林土壤呼吸及其组分的日动态和季动态变化特征,阐明大兴安岭地区兴安落叶松林土壤呼吸及其组分的变化规律及其与土壤温度、土壤含水量两个影响因子之间的关系。研究结果显示,①兴安落叶松林土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸都呈现明显的日变化和季节变化规律,日变化曲线均呈单峰型,自养呼吸速率的日变化较平缓,其最大值与土壤呼吸、异养呼吸和土壤温度的时间比较出现滞后现象：在生长季土壤呼吸和异养呼吸月平均呼吸速率值的排列顺序依次为：7月>8月>9月>6月,而自养呼吸月平均呼吸速率值的排列顺序依次为：8月>7月>9月>6月。②兴安落叶松林中土壤呼吸速率、异养呼吸速率和自养呼吸速率与10 cm土壤温度之间均成指数相关关系,通过计算得出Q10值分别为1.69、1.97和1.24,与其他地区的研究结果相比温度敏感性偏低。土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸与土壤含水量有相关性但不显著。③异养呼吸和自养呼吸对土壤总呼吸的贡献率分别约为63％、37％,该地区土壤异养呼吸所占比例接近于自养呼吸的两倍。     

黄土丘陵区4种植被类型土壤呼吸季节及年际变化

土壤碳库是陆地生态系统中的最大碳库,通过土壤呼吸向大气排放CO2是土壤碳固存的重要支出项.以黄土丘陵区4种典型植被类型(天然辽东栎林、人工刺槐林、天然侧柏林、天然灌丛)为研究对象.在各植被类型中设置20m×20 m的样方,在每个样方的四角和中心分别设立一个PVC环,测定分析3个生长季(2011、2013、2014年)林地土壤呼吸特征及其对主要环境因子的响应.结果表明,各林地生长季内土壤呼吸表现出明显的季节变化规律,前期较低,中后期达到较高水平,4种植被类型呈现大致相同的变化趋势.不同植被类型间土壤呼吸水平存在一定差异,总体表现为辽东栎林侧柏林灌丛刺槐林.3个生长季土壤呼吸速率在植被类型间的变异系数较年际的变异系数低.4种植被类型的土壤温湿度与土壤呼吸的相关关系都极显著(P0.01),但土壤呼吸速率对土壤湿度的响应更敏感,刺槐林尤为突出.用土壤温度和土壤湿度共同拟合土壤呼吸速率效果良好,可以较好地解释某种植被类型对环境条件的响应规律.综上,在黄土丘陵区,4种植被类型土壤呼吸具有明显的季节性;就年际变化来看环境因素对其影响大过植被类型间的影响;干旱半干旱地区土壤湿度对土壤呼吸的影响更显著,且土壤温度与土壤湿度共同拟合对土壤呼吸解释性更强.     

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)。     

施氮对海南橡胶林土壤碳排放的影响

阐明不同生态系统土壤呼吸碳排放特征及其影响因子,对于评估陆地生态系统碳平衡具有重要作用。当前,人们对不同生态系统土壤呼吸对施氮或氮沉降的响应的认识还很不一致。虽然目前已对橡胶(Hevea brasiliensis)林土壤呼吸进行了较多的研究,但对施氮对橡胶林土壤呼吸的影响还了解得不多。采用静态碱液吸收法,研究了4种施氮水平下(不施氮,N0;低氮100 kg·hm~(-2),N100;中氮230 kg·hm~(-2),配施有机肥氮30 kg·hm~(-2),N230;高氮400 kg·hm~(-2),N400)海南橡胶林土壤呼吸的碳排放速率、通量及其影响因子。结果表明,橡胶林土壤呼吸的碳排放速率具有明显的季节变化特征,全年呈多峰型曲线。土壤呼吸碳排放速率与施氮量、土壤湿度和土壤温度均存在显著或极显著相关性。不同施氮处理土壤碳排放速率介于1.27~1.96 g·m~(-2)·d~(-1),年排放通量介于4.62~7.12 Mg·hm~(-2)·a~(-1)。与不施氮处理相比,较低的施氮水平(N100)并没有显著影响土壤呼吸,而继续增施氮肥则显著激发了橡胶林土壤碳排放。与N100和N400相比,N230化肥配施有机肥并没有引起土壤碳排放的显著增加。综上所述,施氮能促进橡胶林土壤呼吸碳排放,但其促进程度与施氮量有关。     

长白山四种森林土壤呼吸的影响因素

2004年5-10月,研究了非生物因素(温度、土壤含水量)和生物因素(微生物量碳和植被类型)对长白山北坡四个垂直植被带阔叶红松(Pinus koraiensis)林、红松云冷杉(Picea jezoensis,Abies nephrolepis)林、岳桦(Betula ermani)云冷杉林和岳桦林的土壤呼吸的影响.结果表明:4种森林的土壤呼吸与土壤温度、大气温度之间都呈极显著(p<0.01)指数相关关系;土壤呼吸与土壤含水量没有明显的相关关系;土壤微生物最碳随季节变化有相似的变化规律,即单峰型曲线,峰值出现在8月份;土壤呼吸的月平均值和土壤微生物量碳之间都呈线性相关,但均未达刘显著水平;不同月份植被类型对土壤呼吸的影响没有明显的规律.     

西双版纳热带季节雨林土壤呼吸季节动态及驱动因素

季节雨林是西双版纳热带森林生态系统中原始林,本研究采用挖壕沟法与红外气体分析法研究了西双版纳热带季节雨林土壤呼吸,包括根系呼吸、异养呼吸的干湿季动态变化,旨在为准确估算中国热带碳收支提供基础数据。结果表明,(1)西双版纳热带季节雨林所在的土壤温度和土壤湿度存在显著的季节变化规律,均呈倒"V"型变化趋势。不同季节0-5 cm土壤温度和湿度均显著高于5-10cm;土壤温度和湿度随着季节的变化呈先增加后降低趋势,在夏季达到最大,在冬季最小。(2)西双版纳热带季节雨林土壤总呼吸(R_s)、自养呼吸(R_a)及异养呼吸(R_h)具有明显的分层现象和季节性规律,从分层来看,不同季节0-5cm土壤总呼吸(R_s)、自养呼吸(R_a)及异养呼吸(R_h)均高于5-10cm土层;从季节性规律来看,土壤总呼吸(R_s)、自养呼吸(R_a)及异养呼吸(R_h)随着季节的变化呈先增加后降低趋势,在夏季达到最大,在冬季最小。(3)西双版纳热带季节雨林土壤总呼吸与土壤温度呈显著的指数关系,与土壤湿度呈显著的二次曲线关系,其决定系数R~2分别为0.32-0.46和0.29-0.40(P0.05),明显低于土壤呼吸速率与土壤温度关系方程的R2值,这表明土壤呼吸速率与土壤含水量之间的相关性较弱。(4)主成分分析表明,第一主成分对原始变量的解释贡献了总方差的64.18%,负荷值最高的几个指标分别为有机碳、全氮和转化酶,第二主成分为全氮、全钾和转化酶,说明土壤温度、有机碳、全氮和蔗糖酶是西双版纳热带季节雨林土壤呼吸的主要影响因子。     

中亚热带森林土壤呼吸日变化及其与土壤温湿度的关系

森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分,其动态变化对全球碳平衡有着重要的影响。目前对中亚热带森林土壤呼吸的研究还比较薄弱。本次研究采用Li-8100采集土壤呼吸速率,同时测定土壤0-10 cm土壤含水量和15 cm处的土壤温度。通过分析所测数据研究井冈山国家级自然保护区中亚热带森林生态系统主要森林类型生长季土壤呼吸速率的日变化特征,并分析土壤温湿度与土壤呼吸的相关关系。结果表明,①各个森林类型的土壤呼吸作用在白天比较活跃,夜晚波动很小。峰值一般出现在10：00到14：00之间。日土壤呼吸强度曲线基本遵循倒U型。②阔叶林（优势种：甜槠Castanopsis eyrei（Champ.）Tutch）、针叶林（优势种：台湾松Pinus taiwanensis）、混交林（优势种：银木荷Schima argenteaPritz.和杉木Cunninghamia lanceolata（Lamb.）Hook）和竹林（优势种：毛竹Phyllostachys heterocycla cv.Pubescens）的土壤呼吸范围依次为：2.1~5.3、2.19~4.02、1.27~4.23、1.8~6.35μmol·m-2·s-1。混交林的平均土壤呼吸值远小于其他三种林,但其土壤温度相对较低,土壤温湿度的浮动范围较小。竹林和阔叶林虽然土壤呼吸均值较高,但其浮动范围较大,受环境影响较大,土壤温湿度变化较低。③用Excel和Sigmaplot软件统计分析4种林型的土壤呼吸数据,研究结果表明,阔叶林土壤呼吸和土壤温度相关性不显著;针叶林林型土壤体积含水量为25.02%是影响土壤呼吸速率的分界点;混交林林型土壤呼吸和温度存在倒U关系,会随着土壤体积含水量升高而降低;竹林的土壤呼吸速率也随着土壤体积含水量的增加而降低。总而言之,可能由于降雨量过大造成土壤孔隙度变小,进而影响了土壤呼吸作用的活跃度导致各个森林类型的土壤呼吸作用与土壤温湿度的相关性不大。     

土壤温湿度对北京大兴杨树人工林土壤呼吸的影响

采用Li-cor-8150土壤呼吸测定系统,对北京大兴杨树人工林(欧美107,Populus×euramericana cv."74/76")土壤CO_2释放通量、土壤温度和水分进行了为期1年(2007)的定位连续观测,系统研究土壤温度(T_S)和土壤含水量(w)对土壤呼吸速率(R_s)的影响.结果表明:(1)土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线,具有明显的白天高,夜间低的规律.非生长季土壤呼吸速率较低,自5月份土壤呼吸速率上升,8月份达到最大值.(2)土壤温度是影响土壤呼吸速率的主要因素,用指数模型解释全年过程中土壤温度对土壤呼吸速率变化的能力为69%.在低温段(<0℃)土壤呼吸速率随土壤温度升高而下降,而在土壤温度>0℃条件下土壤呼吸速率与土壤温度表现为正相关.土壤呼吸速率随土壤含水量上升表现出先升高后降低的趋势,三次方程模拟表明土壤水分的贡献率为33%,而当土壤含水量低于9.5%时,土壤水分的贡献率上升到51%.(3)土壤温、湿度共同作用于土壤呼吸,在不同含水量区间土壤呼吸对土壤温度的响应程度不同:在4%～10%土壤含水量范围内.土壤温度与土壤呼吸的指数模型的R~2达到0.86,而在土壤水分较高或较低时,其相关系数仅为0.6.土壤温度是影响土壤呼吸速率变化的主导因素,当土壤含水量过低或过高时,土壤温度的主导作用相对减弱,土壤含水量的影响作用相对加强.土壤呼吸的温度敏感性受土壤温度区间和水分区间的综合影响,用指数模型模拟土壤温湿度对土壤呼吸的影响不能很好的模拟土壤湿度的作用,所以单一模型并不是描述土壤温湿度对土壤呼吸的共同影响的最优模型,而多种模型复合的数学模型有待进一步研究.     

川中丘陵柏木低效林开窗补阔初期土壤养分和酶活性变化

以川中丘陵区德阳市旌阳区37年生柏木人工低效林为研究对象,采用不同开窗补阔面积(50、100、150、200m~2)的改造方式,研究该林地土壤养分和酶活性初期变化规律.结果表明:与对照林分相比,开窗补阔之后0-5 cm土层p H值、全磷和速效磷含量均有升高,开窗补阔面积150 m~2时土壤多酚氧化酶和脲酶活性较对照林有显著提高(P0.05),但同土层全碳含量和碳氮比随开窗补阔面积增大而减少,全氮含量和碱性磷酸酶活性则呈先减少后升高的折线趋势;开窗补阔面积为100 m~2时在5-20 cm土壤中各全量养分在各处理间处于较高水平,β-葡萄糖苷酶/全碳、碱性磷酸酶/全碳、脲酶/全碳和土壤酶/全氮在开窗补阔面积为50 m~2样地的5-20 cm土壤较对照林均有显著升高(P0.05);土壤全碳、全氮与土壤酶关系密切;各种养分和酶活性的盈缺关系揭示了开窗补阔改造的重要性.综合来看,开窗补阔面积为100 m~2对土壤养分和土壤酶活性影响效果最佳.     

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。     

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。     

生物黑炭输入对茶园土壤呼吸的影响

生物黑炭是化石燃料或生物质不完全燃烧产生的一种非纯净碳的混合物,施入土壤后能有效减少温室气体排放、改良土壤性状、促进植物生长,但生物黑炭施用对土壤碳排放的影响仍存在不确定性。茶园是我国南方地区主要土地利用类型之一,为明确生物黑炭输入对茶园土壤碳排放的影响,本文采用田间试验研究生物黑炭施用对茶园土壤呼吸的影响。试验设置生物黑炭施用量0 t·hm^-2（CK）、8 t·hm^-2、16 t·hm^-2、32 t·hm^-2和64 t·hm^-25个水平,采用LI-Cor8100开路式土壤碳通量测定系统对不同生物黑炭施用水平处理下茶园土壤呼吸速率进行长期定位观测。结果表明,茶园土壤呼吸速率的季节变化规律呈现单峰曲线特征,最高值出现在8月份,最低值出现在1月份;土壤呼吸速率与土壤10 cm温度呈极显著的指数相关关系,土壤10 cm温度能够解释各处理土壤呼吸月动态变化的67.79%-89.16%。生物黑炭输入提高了茶园土壤呼吸速率,各处理年平均土壤呼吸速率分别比CK提高10.75%、17.52%、35.78%和42.58%,并与CK差异达显著水平（p〈0.05）;生物黑炭输入降低了茶园土壤呼吸敏感性（Q10值）,各处理土壤呼吸Q10值分别比CK降低1.96%、3.14%、4.01%和10.76%。土壤呼吸温度敏感性的降低验证了生物黑炭具有热稳定性和生物学稳定性,是可以在茶园土壤中长期固存的惰性有机碳。     

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。     

土壤温度和湿度对鲁东南杨树人工林土壤呼吸的协同影响

利用GXH．3051红外C02气体分析仪结合自制密闭箱对鲁东南中龄杨树人工林（MAP）和成熟杨树人工林（MP）土壤呼吸、自养呼吸和异氧呼吸进行了为期2a的定位研究,分析土壤温度和湿度与土壤呼吸的关系及动态变化,探讨土壤温度和湿度对土壤呼吸的协同影响。结果表明,（1）MAP和MP土壤呼吸具明显的季节特征,均呈单峰变化,7月达到高峰,分别为4．43和3．55μm01·m-2．s-1,1月处于低谷,分别为0．72和0．54tmaol·m-2．S-1。（2）土壤温度与土壤呼吸的关系可用指数模型R=ae加’进行拟合,土壤湿度与土壤呼吸的关系可用线性模型R=aW＋b进行拟合。（3）土壤温度和湿度与土壤呼吸的综合关系可用非线性模型R=aebrWc较好地拟合,共同解释了MAP和MP不同年份土壤呼吸、自养呼吸和异氧呼吸的83．3％－85．1％、71％－79．2％、58．6％－76．5％和82．4％－88．3％、68．9％－78．2％、50．2％－78．2％,双因素模型明显优于仅考虑土壤温度或土壤湿度的单因素模型,表明鲁东南杨树人工林土壤呼吸主要受土壤温度和土壤湿度的协同影响。     

黄土高原人工刺槐林土壤呼吸及其与土壤因子的关系

利用Li-cor 6400-09测定了黄土高原地区人工刺槐林(Robinia pseudoacacia L)的土壤呼吸速率;同时,对土壤呼吸测定点的土壤温度(土层深度0、5、10和15 cm)、土壤含水量、土壤空隙度和土壤C和N等土壤因子进行了测定.结果表明,黄土高原人工刺槐林地土壤呼吸速率有显著的空间变异性;土壤温度、土壤水分、土壤空隙度和土壤有机C显著的影响着土壤呼吸速率变化,分别可以单独解释土壤呼吸速率变化的86、82、89和85%.偏相关分析和通径分析表明,土壤水分和土壤温度之间有较为密切的相关关系(偏相关系数为0.321),土壤水分与土壤呼吸间的正相关关系是由于温度变化所引起;土壤空隙度和有机C具有密切的相关关系(偏相关系数为0.99),空隙度和有机C对土壤呼吸速率变化具有最大的决定力(通径系数最大＞30).多元回归分析表明,包含土壤水热因子和土壤空隙度及有机C的回归模型能较好的解释土壤呼吸速率变化(R2=0.938,P＜0.001).     

华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸对降雨减少的响应

在华西雨屏区天然常绿阔叶林中,通过野外原位试验,设置对照(CK)、减少降雨5%(W1)、减少降雨10%(W2)、减少降雨20%(W3)和减少降雨50%(W4)5个处理,采用LI-8100土壤碳通量分析系统(LI-COR Inc.,USA)测定土壤呼吸速率及其相应环境因子,并通过回归方程分析土壤呼吸速率与10 cm土壤温度和0-10 cm土壤水分间的关系,研究模拟减雨对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸的影响.结果表明:(1)W1处理对常绿阔叶林土壤呼吸无显著影响,W2处理显著促进了常绿阔叶林土壤呼吸,W3和W4处理显著抑制了常绿阔叶林土壤呼吸(P0.05);(2)W1、W3和W4处理的年累计土壤呼吸分别比CK减少了3.03%、12.26%和26.67%,而W2处理比CK增加了11.17%;(3)W2处理使土壤呼吸的温度敏感性降低,而W1、W3和W4则提高了土壤呼吸的温度敏感性.综上所述,降雨减少显著影响了阔叶林土壤呼吸,改变了土壤呼吸的温度敏感性.(图4表1参28)     

柏木低效林5种改造措施对土壤动物和土壤理化性质的影响

为了解不同柏木低效林改造措施对土壤生态系统结构与功能的影响,采用随机区组设计方法共设置5种改造措施,即柏木林下种核桃+牧草(草木犀,措施Ⅰ;黑麦草,措施Ⅱ)、核桃+覆盖物(遮阴网,措施Ⅲ;玉米秸秆,措施Ⅳ)、核桃(措施V),研究柏木低效林5种改造措施对土壤动物和土壤理化性质的影响.结果表明:与CK和措施Ⅴ相比,措施Ⅰ-Ⅳ增加(P 0.05)了土壤动物个体密度、类群数,改变了土壤动物群落组成,且措施Ⅳ的土壤动物个体密度、类群数最大;措施Ⅴ对土壤动物个体密度和类群数影响不显著(P 0.05),但改变了土壤动物群落组成;不同改造措施对土壤动物垂直分布的影响略有不同;措施Ⅰ-Ⅱ显著影响了土壤全K含量、容重、田间持水率和总孔隙度,措施Ⅲ显著(P0.05)增加了土壤全K含量,措施Ⅳ显著(P0.05)增加了土壤全N、全K含量和总孔隙度,措施Ⅴ显著(P0.05)降低了土壤有机质含量.可见,柏木林下种核桃+牧草、核桃+覆盖物增加了土壤动物多样性和土壤养分含量,改变了土壤动物群落组成和垂直分布,可能会提高土壤生态系统结构与功能,且柏木林下种核桃+玉米秸秆的效果可能更佳.(图4表5参35)