天山云杉天然林分土壤呼吸速率的时空变化规律分析

天山云杉(Picea schrenkiana var.tianschanica(Rupr.)Chen et Fu)是构成天山山地森林生态系统的主体。在天山中部,从天山云杉在此区域分布的底线开始,结合天山云杉自然分布特征,沿每隔约100m的海拔梯度选择典型地段设置样地。根据远红外气体分析原理,采用LI-6400-09土壤呼吸室和LI-6400便携式光合作用测量系统,于2006年6-9月,测定了天山云杉天然林分在生长季内土壤呼吸速率随海拔高度和时间的变化规律。在空间上,林分的土壤呼吸速率并非随海拔高度呈线性增加或减少的关系,而是有规律的波动,在海拔1950～2110m之间,土壤呼吸速率是随着海拔高度的增加而降低,在2110～2428m之间是随着海拔高度的增加而升高,在海拔2428m处达到最大的呼吸速率值后又降低。不同海拔高度林分的土壤呼吸速率主要受土壤表面空气相对湿度及土壤温度的影响。在时间上,林分的土壤呼吸速率在生长季内随不同月份的变化为单峰曲线,其最大值出现在7月份;生长季内土壤呼吸速率与土壤温度呈显著负相关,与土壤表面空气相对湿度呈极显著正相关。而林分土壤呼吸速率的日变化在各时间点上的大小排序为7月>6月>8月>9月。它的变化与土壤温度具有极显著的正相关性,与土壤表面空气相对湿度具有显著的负相关性。     

降雨对华北土石山区侧柏林土壤呼吸的影响

采用碱液吸收法(AA法)对北京西部山区不同降雨处理的典型侧柏林的土壤呼吸速率做了测定。同时测定了土壤呼吸测定点的土壤温度、土壤水分及气温和湿度等气象因子。结果表明5 mm、10 mm、20 mm降雨处理对侧柏林土壤呼吸都有促进作用,而50 mm降雨处理以及50 mm频率降雨对土壤呼吸的促进作用不明显。研究发现降雨导致土壤含水量升高并造成土壤呼吸的温度敏感性降低,Q10为1.1左右。通径分析的结果表明7 cm土壤温度、空气温度、大气相对湿度对各降雨处理的土壤呼吸速率的直接效应是最为显著的,其中对土壤呼吸影响最大的因素是温度。     

茂兰喀斯特森林演替阶段不同小生境的小气候特征

探讨了茂兰喀斯特森林不同演替阶段群落不同小生境的气温、湿度、光照强度和土壤温度的目变化特征,结果表明：各演替群落内大气温度和光照强度随演替逐渐降低,且降幅趋缓;空气相对湿度却随着群落演替而逐渐升高,但变幅减缓;5～20cm土壤温度随演替进展逐渐降低,随着土层深度的增加土温亦呈下降趋势且降温幅度减缓。以乔木林的生态环境和...     

不同封育年限荒漠草原土壤呼吸日、季动态变化及其影响因子

围封禁牧措施可以改善退化草地生态环境,是我国退化草地植被恢复的主要措施.为探讨干旱区荒漠草原不同围封禁牧年限的土壤呼吸作用特征及影响因子,在生长季连续观测围封禁牧11 a、7 a、放牧不封育(CK)荒漠草原土壤呼吸速率及环境因子,结果表明:1在日、季尺度上,封育11 a、7 a和CK荒漠草原土壤呼吸速率均具有明显的单峰曲线变化规律,在日尺度上,最大、最小值分别出现在12:00~16:00和00:00~06:00;在季节变化尺度上,最大值出现在降水较多温度适宜的8月,土壤呼吸均值表现为11 a[0.143 g·(m2·h)-1]7 a[0.138 g·(m2·h)-1]CK[0.106 g·(m2·h)-1].2封育与未封育荒漠草原的土壤呼吸速率与空气、土壤温度均呈极显著的指数关系(P0.001),相关性大小为:地表温度(R2:0.408~0.413)空气温度(R2:0.355~0.376)5~20 cm土壤温度(R2:0.263~0.394);温度敏感性系数Q10随着土层的加深逐渐变大,不同封育年限Q10表现为11 a(2.728)7 a(2.436)CK(2.086).3封育11 a、7 a和CK荒漠草原土壤呼吸速率与空气湿度、土壤含水量一元二次模型达到显著水平(P0.05),与空气二氧化碳呈极显著线性负相关(P0.01),与风速呈显著线性正相关(P0.05),与光照强度呈极显著线性正相关(P0.01).4干旱区荒漠草原土壤呼吸作用随着围封禁牧年限的增加而增加,温度敏感性系数亦随之增加,0~20 cm土壤温度和水分是其土壤呼吸的主要影响因子.     

不同取样尺度下亚高山草甸土壤呼吸的空间变异特征

基于对4个取样尺度(10、5、2.5、1.25 m)下亚高山草甸土壤呼吸速率的观测,对不同尺度土壤呼吸的空间变异特征进行了研究,分析了不同尺度土壤全氮、有机碳、碳氮比、全硫、土壤温度和土壤水分对土壤呼吸空间异质性的影响,并对各尺度不同置信水平与估计精度下的必要采样数量进行了计算.结果表明:除1.25 m和2.5 m尺度上土壤温度的空间变异属于弱变异外,土壤呼吸及其相关因子的空间变异均属于中等变异,土壤呼吸和土壤温度的变异系数随着取样尺度的增大而增大,而土壤全氮、有机碳、全硫和土壤水分的变异系数随着取样尺度的增大均有减小的趋势;不同取样尺度,影响土壤呼吸的关键因子不同.在10 m尺度,土壤呼吸与土壤全氮、有机碳呈极显著正相关,与土壤温度呈显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤水分相关性不显著;在5 m尺度,与土壤全氮和有机碳呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比、土壤水分和土壤温度相关性不显著;在2.5 m尺度,与土壤有机碳、全氮和土壤水分呈极显著正相关,与土壤全硫、碳氮比和土壤温度相关性不显著;在1.25 m尺度,与土壤全氮、有机碳和土壤水分呈极显著正相关,与碳氮比呈显著负相关,与土壤温度呈极显著负相关,与土壤全硫相关性不显著.随着取样尺度的减小,土壤水分所起的作用逐渐增大,相关系数从0.27~0.49,土壤温度与土壤呼吸的相关性由显著正相关向极显著负相关变化;4个取样尺度95%置信水平误差在10%和20%内必要采样数量分别为28、21、18、14个和7、5、4、4个,随着取样尺度的减小,必需的采样数量减少.     

艾比湖湿地根际放线菌多样性及其环境响应

分别在春、夏、秋3个季节采集新疆艾比湖自然保护区盐节木、芦苇以及盐角草3种不同植被的根际土壤,利用PCR-DGGE技术研究土壤放线菌群落结构及多样性,同时测定7个理化因子,并对放线菌多样性与土壤理化因子的相关性进行分析。结果表明,艾比湖湿地不同植物根际、不同季节的放线菌多样性存在明显差异,其中盐角草群落放线菌的多样性最高,芦苇群落次之,盐节木群落最低;在盐节木和芦苇根际土壤中放线菌的多样性为夏季秋季春季,而盐角草根际土壤放线菌的多样性随春夏秋季节的变化依次增大。DGGE图谱中共测序22个条带,主要为放线菌亚目、微球菌亚目、弗兰克氏菌亚目、酸微菌亚目、棒杆菌亚目、动孢菌亚目和细菌域的未知类群。Shannon指数与土壤有机质含量、含水量呈显著正相关;与电导率、pH值、速效钾、有效磷和碱解氮等呈负相关。     

不同类型紫色土土/气界面汞释放通量及其影响因素

运用动力通量箱与RA-915 汞分析仪联用技术,对重庆市3种类型紫色土的土/气界面汞交换通董进行了实地监测.结果显示,不同类型紫色土的土/气界面汞交换通量有一定差异,随着土壤pH值的增加,汞交换通量值增大,酸性紫色土平均通量值为(30.8±23.7)ng·m-2·h-1,中性紫色土为(34.9±25.7)ng·m-2·h-1,石灰性紫色土为(39.0±27.O)ng·m-2·h-1.土/气界面汞交换量受光照、气温、土壤温度和空气相对湿度等因素的影响,汞交换通量与光照、气温和土壤温度呈显著正相关关系,与相对湿度呈显著负相关关系,与大气压不相关.     

黄土台塬不同土地利用方式下土壤呼吸季节性变化及影响因素

为探讨土壤呼吸对植被类型及不同季节环境因素的响应机制,以黄土高原渭北台塬马莲滩林场为研究区,于2015年5月—2016年4月,采用静态箱-气象色谱法逐月测定不同土地利用方式下的土壤呼吸速率(R_s),分析其干、湿季差异及与土壤温度(T)、土壤含水量(W)之间的关系.结果表明:①不同土地利用方式下土壤呼吸速率的季节性变化趋势相一致,最大值出现在6—8月,最小值出现在12月—翌年2月,土壤呼吸速率年均值表现为天然草地>灌木林地>乔木林地>乔灌混交林地>耕地>果园.②不同土地利用方式下土壤呼吸速率与土壤温度均呈正相关,与土壤含水量的关系在湿季(5—10月)呈正相关,在干季(11月—翌年4月)呈负相关,土壤呼吸速率的单因素模型中以指数函数(R_s=aebx)的拟合效果更优.③与单因素模型相比,土壤温度、土壤含水量的双因素模型(R_s=aTbWc和R_s=aebTWc)能更好地解释除耕地外的其他5种土地利用方式下土壤呼吸速率的变化特征,对土壤呼吸速率的解释率在60.0%～82.3%之间,其中R_s=aTbWc对耕地、灌木林地、果园土壤呼吸速率与土壤温度、土壤含水量间关系的拟合效果较好,天然草地、乔木林地、乔灌混交林地则采用R_s=aebTWc的拟合效果较好.研究显示,研究区不同土地利用方式下土壤呼吸速率存在明显的季节性差异,耕地退耕还林后土壤有机碳及活性有机碳含量增加,温度敏感性(Q₁₀)降低,土壤呼吸速率增大,评价退耕还林效益时应综合考虑区域地理气候特点,进一步量化碳的输入/输出过程.      

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...     

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.      

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.     

干旱区盐湖沿岸不同植物群落土壤CO2排放特征

为探究盐湖区不同植物群落土壤CO₂排放速率及影响因素,以新疆达坂城盐湖沿岸小獐毛、鸢尾、芨芨草、黑果枸杞群落和撂荒地土壤为研究对象,在2016年4~12月采用Li-8100A监测了不同植物群落土壤CO₂排放特征,分析了CO₂排放与5（ST5）,10（ST10）,15cm（ST15）土壤温度、含水量、电导率的关系.结果如下：4~12月小獐毛群落土壤CO₂日排放呈单峰曲线,7月土壤CO₂排放速率最高,峰值出现在14：00左右;7月鸢尾、芨芨草、黑果枸杞和撂荒地土壤CO₂排放呈双峰曲线,峰值出现在10：00和14：00~16：00左右,其余月份均呈单峰曲线,峰值出现在12：00~14：00;不同植物群落类型、同一植物类型不同月份土壤CO₂排放存在显著差异（P<0.001）.4~12月芨芨草群落土壤CO₂累积排放量最高（2508.01g/m²）,大于撂荒地（2235.01g/m²）、鸢尾（1903.03g/m²）、黑果枸杞（1690.27g/m²）和小獐毛（550.34g/m²）植物群落处理.小獐毛群落土壤CO₂排放与ST15显著相关（R²=0.739,P<0.05）,且对ST15变化最敏感;鸢尾、芨芨草、黑果枸杞群落和撂荒地处理土壤CO₂排放与ST5相关性较高（R²=0.708~0.821）,对ST10变化响应敏感.小獐毛群落土壤温度敏感系数（Q₁₀）最大值出现在6月（7.97）,鸢尾（21.74）、芨芨草（13.21）、黑果枸杞（18.23）和撂荒地（7.65）处理则出现在11,12月.不同植物群落土壤CO₂排放与含水量相关性较低;一元线性方程（log_eC_f=-0.149EC+0.943）能较好的模拟土壤电导率（EC）与CO₂排放（C_f）的关系.除土壤温度外,盐分也是影响盐湖沿岸土壤碳排放的重要因素.因此,在考虑陆地生态系统碳收支时不能忽略盐湖生态系统,以及盐分对土壤碳过程的影响.     

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。     

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.     

陆地生态系统土壤呼吸时空变异的影响因素研究进展

土壤呼吸是碳循环中的1个重要过程,土壤呼吸作用的过程及其影响因子对理解陆地碳循环极为关键.本文对迄今为止国内外关于土壤呼吸时空变异性影响因素的一些研究进行综述,分析了气候、植被、土壤因素对土壤呼吸变异性的影响规律.以往的研究表明,气候因素中对土壤呼吸具有重要影响的因子为气温和降水,植被因素中对土壤呼吸具有重要影响的因子...     

放牧与围栏羊草草原土壤呼吸作用及其影响因子

基于静态箱式法连续2a的测定资料,比较分析了内蒙古典型羊草草原放牧与围栏样地土壤呼吸作用及其与各影响因子的关系.结果表明:①围栏内外土壤呼吸作用日、季动态差异不大,但围栏样地土壤呼吸速率明显高于放牧样地,其平均值分别是219.18 mg·(m²·h)^-1和111.27 mg·(m²·h)^-1,围栏样地土壤呼吸作用的升高可能与地下生物量增加和土壤水分改善有关;②对影响土壤呼吸作用的因子分析表明,放牧使土壤水分和相对湿度的影响明显降低,而对气温、大气CO₂浓度和光合有效辐射的影响并不大,且放牧使羊草净光合速率的影响明显增加,而对气孔导度和胞间CO₂浓度影响不大;③围栏样地土壤呼吸作用与各影响因子的相关性从大到小依次为土壤水分、净光合速率、气温、相对湿度、大气CO₂浓度、胞间CO₂浓度、气孔导度和光合有效辐射,其中土壤水分和气温是影响土壤呼吸作用的主要环境因子,净光合速率是主要的生物因子.尽管放牧改变了土壤呼吸速率,但土壤呼吸作用各影响因子的排列顺序基本上没有改变,只是发生了量的变化.     

紫外（UV-B）辐射增强对拔节-孕穗期小麦植株呼吸和土壤呼吸的温度敏感性影响

为研究紫外（UV-B）辐射增强对拔节-孕穗期麦田植株呼吸和土壤呼吸的温度敏感性的影响,应用静态箱-气相色谱法,于2008年春进行田间试验,观测UV-B辐射增强20%处理以及对照（CK）的麦田生态系统呼吸和土壤呼吸的日变化规律,同时观测温度、湿度等环境因子.结果表明,UV-B辐射增强明显抑制了拔节-孕穗期间麦田生态系统呼吸和土壤呼吸作用,且对土壤呼吸的抑制作用大于对生态系统呼吸的抑制作用,在5次测定中,CK比UV-B处理的日平均生态系统呼吸速率高9%、 9%、 3%、 16%和30%, CK比UV-B处理的日平均土壤呼吸速率分别高99%、 93%、 106%、 38%和10%.CK和UV-B处理植株呼吸的温度敏感系数Q₁₀分别为1.79和1.59,土壤呼吸的Q₁₀分别为1.38和1.76,而生态系统呼吸的Q₁₀则分别为1.65和1.63. UV-B辐射增强导致小麦植株呼吸的温度敏感性降低（Q₁₀值减小）,而土壤呼吸的温度敏感性增强（Q₁₀值增大）,但UV-B辐射增强对麦田生态系统呼吸的温度敏感性没有明显影响.     

北京西山侧柏林土壤呼吸动态特征及其影响因素

以北京西山地区的典型侧柏林为研究对象,于2009—2010年采用LI-8100土壤CO₂通量自动观测系统全天候观测样地的R_S(土壤呼吸速率),分析其在典型日、月际、季节、年内不同时间尺度下的变异特征,并通过单一和二元混合模型分析T(土壤温度)、VWC(土壤体积含水量)对R_S的影响. 结果表明:①典型日R_S的昼夜变化规律不明显,峰值出现在12:00—14:00;R_S的月际、季节、年内变化趋势均呈单峰形日均值,日均值变化范围在0.03～7.84 μmol/(m2·s)之间;T的典型日、月际、季节、年内变化均呈单峰形;VWC变化规律不明显. ②Q₁₀(土壤温度敏感系数)季节性变化差异显著,最大值(3.56)出现在冬季,最小值(1.31)出现在春季;2009年、2010年、2009—2010年观测期间Q₁₀平均值分别为2.01、2.03和2.10. ③T和VWC对R_S的变化解释能力分别为82.8%、20.5%,而T和VWC复合模型对R_S的解释能力为82.6%.