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。     

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。     

疏勒河流域绿洲荒漠过渡带土壤呼吸特征及其影响因素

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环研究的关键问题之一。为了研究绿洲荒漠演化过程土壤呼吸的变化特征及其影响因素,运用地统计学的方法分析了500 m间隔取样尺度下甘肃省玉门镇饮马农场一条绿洲荒漠过渡带(荒漠、荒漠-绿洲、绿洲)土壤呼吸速率在不同时期(5、7、10月)的时空变异性,并结合过渡带不同监测点的植被盖度、土壤温度、空气相对湿度、土壤容积含水量以及土壤0~20 cm土层pH值、盐分、HCO_3~-、Cl~-、Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)、K~+、Na~+等理化性质分析,探讨了环境因素与土壤呼吸速率之间的相关性。结果表明:从荒漠向绿洲过渡,土壤呼吸速率从荒漠端的1.21μmol·m~(-2)·s~(-1)逐渐增大到绿洲端的4.85μmol·m~(-2)·s~(-1),增加3倍。从季节变化来看,7月份土壤呼吸速率最大,10月份土壤呼吸速率最小,5月份土壤呼吸速率居中。绿洲荒漠过渡带土壤呼吸速率的变异系数为64.1%~78.1%,属中等变异。从空间相关性来看,7月和10月土壤呼吸速率的块金值为0.065和0.113,均小于0.25,空间相关性强;5月份土壤呼吸速率的块金值为0.690,空间相关性中等。研究发现土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著正相关关系(P=0.002)。     

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)     

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。     

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。     

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。     

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)。     

武夷山自然保护区常绿阔叶林优势种对土壤呼吸的影响

为揭示森林土壤呼吸异质性的影响因素,以武夷山自然保护区常绿阔叶林优势种甜槠(Castanopsis eyrei)、细叶青冈(Cyclobalanopsis tenuifolia)、米槠(Castanopsis carlesii)为研究对象,采用LI-8100碳通量系统测定土壤呼吸速率及其影响因子土壤温度、土壤含水量值,比较不同龄级树种土壤温度、土壤含水率、土壤呼吸速率在不同海拔的差异.结果显示,3种常绿阔叶林优势种中甜槠在海拔700 m土壤呼吸速率最高,为4.75μmol m^-2s^-1,米槠在海拔540 m处土壤呼吸速率最高,为3.12μmol m^-2s^-1;细叶青冈在海拔850 m处土壤呼吸速率最高,为4.39μmol m^-2s^-1.无论是单因素模型(自变量为土壤温度)还是双因素模型(自变量为土壤温度和土壤含水率)拟合结果均体现自变量与土壤呼吸速率呈极显著相关关系(P <0.01).不同龄级甜槠、细叶青冈、米槠土壤呼吸速率变化并不显著(P> 0.05),树种差异对土壤呼吸速率变化不显著(P> 0.05).随着海拔升高,温度敏感性指数Q10增大,高海拔地区Q10值显著高于低海拔地区(P <0.05).因此,在中亚热地区常绿阔叶林带中,土壤呼吸速率的变动主要受土壤温度影响,高海拔地区可能释放更多CO2,上述结果丰富了中亚热带森林土壤碳汇研究.(图6表3参47)     

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。     

西双版纳不同演替阶段热带森林土壤N_2O排放的时间特征

氧化亚氮(N_2O)是导致全球变暖的一种重要温室气体。探明热带森林土壤N_2O排放动态及调控机制是全球变化及国际气候谈判的一个重要内容。为探明热带森林不同次生演替对土壤N_2O排放通量时间变化的影响,以西双版纳不同演替阶段热带森林[白背桐(Mallotus paniculatus)群落、崖豆藤(Mellettia leptobotrya)群落和高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落]为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O排放通量动态进行定位观测。探究这些变化与土壤温度和水分及理化性质之间的相互关系。结果表明:(1)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量存在显著差异,其大小顺序为:高檐蒲桃群落(462.4μg·m~(-2)·h~(-1))崖豆藤群落(378.93μg·m~(-2)·h~(-1))白背桐群落(310.68μg·m~(-2)·h~(-1));(2)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量月份变化趋势基本一致,均表现为6月显著高于12月,且各月份间差异显著;(3)土壤易氧化有机碳、水解氮、硝态氮和铵态氮显著影响土壤N_2O排放通量的时间变化,而土壤容重和pH值与土壤N_2O排放通量呈显著负相关。因此,土壤N_2O排放对西双版纳不同演替阶段热带森林群落具有敏感的响应,土壤温度、水分、易氧化有机碳、水解氮、硝态氮及铵态氮是土壤N_2O排放时间变化的主控因素。     

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。     

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。     

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。     

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)。     

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%。     

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.     

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.     

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。     

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。