桂林毛村不同土地利用方式下土壤呼吸空间变异特征

为了研究岩溶非岩溶交错区不同土地利用方式下土壤呼吸的空间变异特征及其影响因素,在桂林毛村进行野外观测试验,测定了土壤呼吸速率、δ~(13)C-CO_2值及相应的环境、土壤、植被因子,分析了土壤呼吸的空间变异性及与这些因子之间的关系.结果表明,土壤呼吸速率变化范围为1. 39～5. 31μmol·(m2·s)-1,最高值约为最低值的3. 8倍.毛村不同岩性区下土地利用方式的变化对土壤呼吸具有重要影响,相同岩性区土地利用方式改变前G2点松树林的土壤呼吸速率约为半坡毁林后G1点沙糖桔园的2. 3倍.土壤呼吸导致大气中CO_2浓度增高及δ~(13)C-CO_2值降低,并且两者之间的统计关系可以用反比例函数来描述.结果还发现,在水热条件与全年均值较接近的4月中旬,土地利用方式对土壤呼吸的影响要大于土壤温度、土壤湿度等环境因子.土地利用方式造成的土壤有机碳含量不同是影响土壤呼吸空间变异性的关键因子.在所有观测的生态系统中,土壤呼吸与有机碳含量和全氮含量之间的关系可以用二元线性回归方程描述,并能解释土壤呼吸92. 5%的空间变异性.     

不同土地利用方式下土壤呼吸空间变异的影响因素

为研究不同土地利用方式下土壤呼吸空间变异的影响因素,进行野外观测试验,测定了土壤呼吸及相应的环境、植被、土壤因子,分析了土壤呼吸的空间变异性及其与这些因子之间的内在联系.结果表明,土地利用方式对土壤呼吸具有重要影响,不同土地利用方式下,土壤呼吸存在显著性差异(P<0.001),土壤呼吸速率在1.82～7.46μmol·(m2.s)-1范围内,最高值与最低值相差5.62μmol·(m2.s)-1.在本研究中,土地利用方式对土壤呼吸的影响作用大于土壤温度、湿度等环境因子.土壤有机碳是影响土壤呼吸空间变异性的关键因子,在所有观测的生态系统中,土壤呼吸与有机碳含量之间的关系均可用幂函数描述.在森林生态系统中,土壤呼吸与观测地点树木胸径(DBH)之间的关系可用对数方程描述.胸径大小体现了树木生长时间的长短.综合土壤有机碳含量(C,%)、有效磷含量(AP,g·kg-1)及胸径(DBH,cm)这3个因子的模型可模拟森林土壤呼吸(Rs)92.8%的空间变异.     

密云水库上游流域土壤有机碳和全氮密度影响因素研究

为揭示影响密云水库上游流域土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)和全氮(total nitrogen,TN)密度的主要因子,采用野外采样、实验室分析和数理统计分析相结合的方法,研究了气候(温度和降水)、地形(海拔和坡度)、土壤理化性质(土壤容重、含水量、pH值和黏粒含量)以及土地利用方式等因素对SOC和TN密度的影响.结果表明,密云水库上游流域森林、草地、农田这3种土地利用类型表层(0～20 cm)SOC密度分别为4.77、6.79和2.90 kg.m-2,TN密度分别为0.41、0.69和0.30kg.m-2,3种土地利用类型之间SOC和TN密度差异显著(P<0.05);土壤含水量、土地利用方式、坡度、土壤pH值和黏粒含量是影响SOC密度的主要因子,土地利用方式、土壤黏粒含量和含水量则是影响TN密度的主要因子;气候、地形、土壤理化性质等区域环境因子共同解释了SOC和TN密度变异性的63.6%和53.4%,而环境因子和土地利用方式对SOC和TN密度变异性的综合解释程度分别为67.6%和57.8%.土地利用对SOC和TN密度变异性的贡献相对于环境因子而言较小,因此,建立高空间分辨率的区域环境因子数据库将是精确估算区域土壤碳氮贮量的关键环节.     

西南岩溶区土地利用变化对团聚体稳定性及其有机碳的影响

土壤团聚体稳定性与团聚体有机碳的关系及其对土地利用变化的响应研究,对西南岩溶区估算土壤碳汇潜力、改善石漠化问题和土地利用管理有重要意义.为探究西南岩溶区土地利用方式变化对土壤团聚体组分、稳定性及团聚体有机碳含量的影响,选取次生林、柚子林、水田、花椒林和旱地这5种典型土地利用方式下0~30 cm的土壤为研究对象,分析了不同土地利用方式下土壤团聚体组分及其有机碳含量的变化规律,揭示了土壤团聚体组分与团聚体有机碳含量之间的关系,探讨了土地利用方式变化后土壤团聚体对有机碳含量变化的贡献.结果表明,次生林、柚子林和水田表层（0~15 cm）土壤中大团聚体的含量分别为63.32%、52.38%和47.77%,显著高于旱地（23.70%）,下层（15~30 cm）土壤趋势相同;次生林、柚子林和水田土壤团聚体的几何平均直径（GMD）和平均质量直径（MWD）显著高于旱地.表层土壤中,次生林和水田的有机碳含量显著高于其他土地利用方式,下层土壤中,只有水田的有机碳含量显著高于其他.各土地利用方式下,团聚体有机碳含量均表现为：大团聚体>微团聚体>粉黏粒.大团聚体对土壤有机碳含量的增加具有积极作用,而粉黏粒组分则有消极作用.相关性分析表明,土壤大团聚体含量与GMD、MWD及土壤团聚体有机碳含量均呈显著正相关.土壤大团聚体含量的增加有利于提高土壤团聚体的稳定性和储存土壤有机碳,适度发展林业和水田耕作有利于提高西南岩溶区土壤的固碳潜力.     

黄土丘陵区不同有机碳背景下侵蚀坡面土壤呼吸特征

以黄土丘陵区5个不同有机碳背景的坡面S型小区(坡顶为对照区、坡中为侵蚀区、坡脚为沉积区)为研究对象,通过对土壤呼吸速率的动态观测,分析坡面不同类型区土壤呼吸特征及其与土壤温湿度、有机碳和坡位的关系.结果表明,土壤温度的变化对沉积区土壤呼吸影响较大,土壤湿度的变化对侵蚀区土壤呼吸影响较大.有机碳是影响土壤呼吸的首要因子,可解释土壤呼吸变异的54.72%;其次是土壤湿度、坡位和土壤温度,分别可解释土壤呼吸变异的18.86%、16.13%和10.29%.侵蚀对坡面土壤呼吸的影响具有明显的原位和异位效应,侵蚀导致坡面侵蚀区土壤呼吸减小了21.14%,沉积区土壤呼吸增大了21.93%.侵蚀坡面土壤碳排放的源汇效应与有机碳水平有关,当土壤有机碳含量大于6.82 g·kg-1时,坡面侵蚀趋向于碳汇过程;当有机碳含量小于3.03 g·kg-1时,坡面侵蚀趋向于碳源过程.文中模型可以较好地反映有机碳和土壤温湿度与土壤呼吸的关系.     

三江源区土壤有机碳空间分布及影响因素分析:以玉树县为例

三江源区土壤有机碳含量空间分布研究对于全球气候变化下区域碳循环研究具有重要意义。文章以三江源区玉树县为研究区,在GIS的支持下,基于土样有机碳测试结果,利用Kriging插值方法得到土壤有机碳含量空间分布,在此基础上分析了玉树县土壤有机碳含量空间分布的主要影响因子。结果表明:西北部的隆宝滩湿地自然保护区及其周围区域土壤有机碳含量最高,达到了90 g/kg以上;玉树县结古镇、仲达乡及通天河附近为26.5~45 g/kg;巴塘乡西部、下拉秀乡西南部及周边区域集中在50~75 g/kg。玉树县土壤有机碳含量空间分布主要受到环境因子、土壤类型及土地利用/土地覆被类型等因素的综合影响,其中环境因子是影响土壤有机碳空间分布的主导因子,土壤类型和土地利用/土地覆被类型的影响在空间上表现不明显。     

赤峰市黄花甸子流域土壤有机碳含量的空间变异特征研究

选择内蒙古赤峰市敖汉旗黄花甸子流域为研究对象,运用地统计学和ArcGIS空间分析工具相结合的方法研究流域内土壤有机碳含量的空间变异特征以及土地利用方式对其的影响.结果表明,研究区0~10 cm土层范围有机碳含量具有中等空间相关关系,10~100 cm土层范围有机碳含量具有强烈空间相关关系,由随机性因素所引起的空间变异随土壤深度增加而降低.土地利用方式对土壤有机碳含量的影响随土壤深度的变化而发生改变,主要受植物根系分布特征的影响,各土层土壤有机碳平均含量由高到低表现为林地天然草地农地.     

亚热带次生林不同土壤呼吸组分的多年观测研究

为研究亚热带次生林不同土壤呼吸组分对土壤呼吸的贡献率及土壤呼吸组分的温度敏感性,于2010-03-2014-02进行了4 a的野外观测试验.设置了4个随机区组,每个区组设置断根和不断根处理,在断根小区四周挖壕沟以防止根系进入断根小区.采用Li-8100便携式土壤碳通量测定系统观测不同处理的土壤呼吸,并同步观测土壤温度和土壤湿度.结果表明,不断根小区的土壤呼吸速率和断根小区的异养呼吸速率均具有明显的季节变异规律,不断根小区的土壤呼吸速率量值极显著(P0.001)高于断根小区的异养呼吸速率量值.4 a观测期间不断根处理平均土壤呼吸速率为(2.59±0.48)μmol·(m2·s)-1,而断根处理平均土壤呼吸速率为(1.74±0.28)μmol·(m2·s)-1.不同年份观测的土壤呼吸速率的年平均值之间无显著差异(P0.05),各年份异养呼吸速率的年平均值之间亦无显著差异(P0.05).土壤呼吸中的异养组分与土壤呼吸之间的关系可用比例函数方程拟合,异养呼吸占土壤呼吸的比例为65.9%,自养呼吸占土壤呼吸的比例为34.1%,异养呼吸是土壤呼吸的主要组成部分.随着观测时间的延长,异养呼吸占土壤呼吸的比例呈线性下降趋势.异养呼吸速率和自养呼吸速率与土壤温度之间的关系均可用指数方程拟合,异养呼吸的温度敏感系数Q10值低于自养呼吸的Q10值.     

放牧对呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸温度敏感性的影响

放牧是影响草地生态系统碳循环过程的重要人类活动因素,定量研究放牧对土壤呼吸温度敏感性(Q10)的影响,对于准确评估草地碳收支和碳平衡至关重要.本研究依托呼伦贝尔草甸草原放牧梯度试验平台,利用动态密闭气室法(Li 6400-09)测量草地不同放牧梯度下的土壤呼吸作用.结果表明,不同放牧梯度下土壤呼吸具有明显的季节变化,且主要受温度因子主导,7月土壤呼吸速率达最大;2011年生长季5~9月不同放牧强度的平均土壤呼吸速率大小顺序为:G1(0.23Au·hm-2)>G0(未放牧)>G2(0.34 Au·hm-2)>G3(0.46 Au·hm-2)>G4(0.69 Au·hm-2)>G5(0.92 Au·hm-2).与不放牧相比,重度放牧(0.92 Au·hm-2)条件下Q10值减少了约10%,而轻度放牧(0.23 Au·hm-2)条件下Q10值略有升高.总体上,土壤呼吸温度敏感性(Q10)与放牧强度显著负相关(r=0.944,P<0.05),放牧不同程度地降低了土壤呼吸的温度敏感性.不同放牧梯度下Q10值与地上、地下生物量、土壤有机碳和土壤含水量之间存在显著的正相关线性回归关系,可以解释不同放牧梯度下Q10值71.0%~85.2%的变异性.放牧条件下Q10值发生变化本质上是生物因素和环境因子共同作用的结果.     

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.      

岩溶地区不同土地利用方式土壤固碳细菌群落结构特征

固碳细菌是土壤碳循环重要的微生物群落,研究其群落结构特征对认识土壤生态系统的固碳机制具有重要意义.以桂林毛村岩溶实验场的岩溶区、混合区与非岩溶区为研究样区,采集稻田、玉米和柑橘园表层土壤,以cbb LR为固碳细菌的指示基因,采用高通量测序方法,对比在三类区域土壤中固碳细菌的群落丰度、组成及多样性特征的异同.结果表明,三类区域土壤中固碳细菌属于变形菌门和放线菌门.其中,变形菌门的α-变形菌纲(α-Proteobacteria,24.6%)为三类区域土壤中的优势纲,以根瘤菌为主的兼性自养菌是主要的固碳细菌.在岩溶区,伯克氏菌目(Burkholderiales)、红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)、费氏根瘤菌(Sinorhizobium fredii HH103)、豌豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum bv.trifolii)等微生物的丰度均高于混合区和非岩溶区;而慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)为混合区与非岩溶区土壤中的优势种群.冗余分析(redundancy analysis)表明,pH、土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、总氮(TN)和阳离子交换量(CEC)等土壤因子是影响固碳细菌群落结构差异的主要生态因子.以上结果表明,岩溶区的土壤特性对固碳细菌的群落结构有显著影响.     

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.     

黄土区农田和草地生态系统土壤呼吸差异及其影响因素

明确土地利用方式变化对土壤呼吸速率的影响,对预测黄土区退耕还草条件下的土壤碳循环变化具有重要的意义.于2010年7月～2011年12月,利用Li-8100系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)监测黄土高原沟壑区塬坡上相邻农田和草地的土壤呼吸速率,用以验证不同土地利用方式是否导致土壤呼吸速率的变化.结果发现,土地利用方式的改变导致了土壤呼吸速率的显著(P<0.05)变化,试验期间草地平均土壤呼吸速率[1.67μmol·(m2.s)-1]较相邻农田[1.35μmol·(m2.s)-1]提高24%(P<0.05),累积土壤呼吸草地(856 g·m-2)较农田(694 g·m-2)提高了23%(P<0.05).农田与草地的土壤温度差异显著,草地平均土壤温度(14.9℃)较农田(12.4℃)高2.5℃(P<0.05).农田和草地生态系统土壤温度与土壤呼吸均呈显著的指数关系(P<0.000 1).但农田和草地生态系统中土壤呼吸对温度响应存在本质差异(α=0.05),农田土壤呼吸的Q10(2.30)高于草地(1.74).土壤温度能够很好地解释农田和草地生态系统之间土壤呼吸的差异.     

岩溶地区不同土地利用方式土壤固碳细菌群落结构特征

固碳细菌是土壤碳循环重要的微生物群落,研究其群落结构特征对认识土壤生态系统的固碳机制具有重要意义。以桂林毛村岩溶试验场的岩溶区、混合区与非岩溶区为研究样区,采集稻田、玉米和柑橘园表层土壤,以cbbLR为固碳细菌的指示基因,采用高通量测序方法,对比在三类区域土壤中固碳细菌的群落丰度、组成及多样性特征的异同。结果表明,三类区域土壤中固碳细菌属于变形菌门和放线菌门。其中,变形菌门的α-变形菌纲(α-Proteobacteria,24.6%)为三类区域土壤中的优势纲,以根瘤菌为主的兼性自养菌是主要的固碳细菌。在岩溶区,伯克氏菌目(Burkholderiales)、红假单胞菌属(Rhodopseudomonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)、费氏根瘤菌(Sinorhizobium fredii HH103)、豌豆根瘤菌(Rhizobium leguminosarum bv.trifolii)等微生物的丰度均高于混合区和非岩溶区;而慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)为混合区与非岩溶区土壤中的优势种群。冗余分析(redundancy analysis)表明,pH、土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、总氮(TN)和阳离子交换量(CEC)等土壤因子是影响固碳细菌群落结构的差异的主要生态因子。以上结果表明,岩溶区的土壤特性对固碳细菌的群落结构有显著影响。     

西藏色季拉山两种典型天然林分土壤活性有机碳组分与土壤呼吸特征研究

森林土壤活性有机碳和土壤呼吸及其组分区异是森林土壤碳循环过程研究的关键问题.青藏高原亚高山原始森林植被是我国重要的生态屏障,对全球陆地生态系统的碳收支平衡具有举足轻重的作用.本研究选取西藏色季拉山两种最典型的天然林分(急尖长苞冷杉和林芝云杉)为研究对象,测定了这两种林分的土壤活性有机碳含量和同期的土壤呼吸速率及其组分速率,分析了土壤呼吸及其组分与土壤活性有机碳组分之间的关系,结果表明,西藏色季拉山两种天然林分土壤总有机碳(TOC)、土壤颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(LOC)和微生物量碳(MBC)含量均具有显著的表聚性.急尖长苞冷杉林土壤活性有机碳含量较高,其TOC、POC、LOC、MBC含量分别为57.05 g·kg-1、17.9 g·kg-1、12.2 g·kg-1和365.6 mg·kg-1.两种林分的土壤总呼吸速率(Rt)和微生物呼吸速率(Rh)差异不显著(p0.05),但它们与枯枝落叶呼吸速率(Rl)和根系呼吸速率(Rr)差异极显著(p0.01),同时,Rl和Rr之间差异极显著(p0.01).从不同林分来看,林芝云杉林的土壤总呼吸速率(Rt)和微生物呼吸速率(Rh)高,而急尖长苞冷杉林的枯枝落叶呼吸速率(Rl)和根系呼吸速率(Rr)高.两种林分土壤呼吸各组分对土壤总呼吸速率(Rt)的贡献率大小依次为:RhRlRr.两种林分均表现为微生物呼吸对总呼吸的贡献比例最高,林芝云杉为92.42%,冷杉为70.81%.两种林分的土壤活性碳组分与土壤呼吸关系最密切的是MBC,其次是LOC,最不密切的是POC.     

岩溶区与非岩溶区土壤微生物活性的对比研究

通过野外采样和室内实验,研究了不同地质背景、不同土地利用方式对土壤微生物活性的影响。研究表明,土壤微生物数量、微生物量碳在林地、灌木丛、草丛三种不同的土地利用方式下均表现为岩溶区>非岩溶区;岩溶区土壤微生物数量、微生物量碳表现为林地>灌木丛>草丛;非岩溶区土壤微生物数量表现为草丛>林地>灌木丛,微生物碳表现为林地>草丛>灌木丛。对于同一种土地利用方式,脲酶和蔗糖酶活性均表现为非岩溶区>岩溶区,过氧化氢酶活性表现为岩溶区>非岩溶区;除非岩溶区土壤脲酶活性表现为林地>草丛>灌木丛外,非岩溶区土壤过氧化氢酶、蔗糖酶活性及岩溶区土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性均表现为林地>灌木丛>草丛。岩溶区土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶活性和非岩溶区土壤蔗糖酶活性能作为土壤较理想的肥力指标。     

焉耆盆地土壤盐渍化影响因素的信息统计分析

土壤盐次生渍化是干旱内陆盆地绿洲区的重要环境问题之一,其程度常以表层土壤含盐量来衡量。表层土壤含盐量是气候、土地利用方式、土壤岩性、潜水位埋深等因素综合作用的结果。针对新疆焉耆盆地严重的土壤次生盐渍化问题,采用信息统计方法研究了焉耆盆地开都河北岸地区表层土壤含盐量与土地利用类型、土壤岩性和潜水位埋深之间的关系。结果表明,焉耆盆地开都河北岸地区土地利用方式是影响土壤表层盐分空间差异的主控因素,耕地内表层土壤含盐量最低,草地和荒地区表层土壤含盐量高;土壤岩性对表层土壤盐分的影响较小,壤土区表层土壤含盐量最高,粉土区最小;潜水位埋深对表层土壤含盐量的影响明显,并具有显著的滞后性。     

塔里木盆地北缘绿洲4种土地利用方式土壤有机碳组分分布特征及其与土壤环境因子的关系

为明确干旱区土壤有机碳各组分分布状况,进而合理地开发与利用,解决土地利用效率低下问题,以塔里木盆地北缘盐碱地、天然林、沙地、30 a棉田这4种不同土地利用方式土壤为研究对象,分析不同土地利用方式土壤有机碳、微生物量碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳的分布状况,结合冗余分析探索其与土壤环境因子的关系.结果表明,SOC在天然林表现出最高值(1.92 g·kg~(-1)),在沙地随土层增加而增加,在其他土地利用类型整体呈现下降趋势;MBC在天然林表现出最高水平,且随土层深度增加而降低,在其他土地利用类型无明显变化趋势.DOC含量最高值和最低值分别出现在天然林和30 a棉田的80~100 cm层(分别为143.23 mg·kg~(-1)和30.00 mg·kg~(-1)),在天然林中随土层深度增加而增加,在盐碱地中随土层深度增加而降低且不同土层含量均表现出显著差异(P0.05).EOC含量在不同土地利用类型和不同土层中未表现出明显规律.将各有机碳组分进行敏感性分析得出:MBC对不同土层最为敏感,DOC对土地利用变化最为敏感.通过冗余分析得出各有机碳组分与土壤含水量、全氮、p H呈正相关关系,与土壤容重、电导率呈负相关关系.土壤环境因子对各碳组分含量的重要性排序为:土壤容重含水量电导率土壤氮p H,即容重和含水量为影响干旱区有机碳组分的主要因子.     

矿区不同复垦措施下土壤呼吸与环境因子关系的研究

为研究不同植被恢复方式和施肥处理下土壤呼吸的季节变化的影响因素,对山西省孝义市露天矿区复垦区土壤呼吸、温度和水分进行了2年的野外观测,采用不同单双变量模型分析了土壤呼吸与温度、水分间的关系.结果表明,植被恢复方式和施肥处理及其交互作用均显著影响土壤基础呼吸速率(R10)和土壤温度敏感性指数(Q10).在单变量模型分析中,百脉根和苜蓿草本恢复方式下,土壤呼吸与土壤温度间拟合水平较高,而油松林和混交林乔木恢复方式下,土壤呼吸与土壤水分间拟合水平较高;剔除土壤水分低于10%时的土壤呼吸值,可提高土壤呼吸与温度间拟合水平;对土壤呼吸值进行标准化,可提高土壤呼吸与水分间拟合水平.相较于其它施肥处理,有机肥处理的样地土壤呼吸与温度间拟合系数较高,而土壤呼吸与水分间的拟合系数较小.土壤呼吸与温度、水分间4个双因子模型的拟合系数因植被恢复方式和施肥不同而有所不同.总之,土壤呼吸与温度、水分间双变量模型比单变量模型可更准确预测土壤碳通量值.     

环境因子对土壤微生物呼吸及其温度敏感性变化特征的影响

在田间条件下研究土壤微生物呼吸及其温度敏感性(Q10)的变化特征及其影响因素对准确理解地区的气候变暖潜力具有重要意义。本研究依托长武农田生态试验站的裸地处理,利用土壤碳通量系统(Li~8100)连续6a(2008~2013年)监测裸地处理下的呼吸速率、土壤温度和水分,探究土壤微生物呼吸及其温度敏感性的变化特征及其影响因素。在日变化尺度上,土壤微生物呼吸速率的变化特征呈单峰曲线,且这种变化趋势主要与土壤温度有关(P0.05),然而日平均土壤微生物呼吸速率和Q10在不同土壤水分含量条件下不同,均呈现出适度的土壤水分条件较高的土壤水分条件较低土壤水分条件的趋势[土壤微生物呼吸速率:1.20?mol·(m2·s)-1vs.0.95?mol·(m2·s)-1vs.0.79?mol·(m2·s)-1;Q10:2.12vs.1.93 vs.1.59]。在季节尺度上,土壤微生物呼吸速率和Q10均呈现出雨季大于非雨季的趋势[土壤微生物呼吸速率:1.11?mol·(m2·s)-1vs.0.90?mol·(m2·s)-1;Q10:1.96 vs.1.59],且这种变化趋势与土壤温度和水分的变化有关(P0.05),然而土壤温度和土壤水分的双变量模型比土壤温度或者土壤水分的单变量模型能解释更多的土壤微生物呼吸季节变异性(R2:0.45~0.82 vs.0.32~0.67 vs.0.35~0.86;模拟值和实测值的拟合系数:0.76 vs.0.64 vs.0.58)。在年际尺度上,年累积土壤微生物呼吸变化于226 g·(m2·a)-1和298 g·(m2·a)-1之间,Q10变化于1.48~1.94之间,而年累积土壤微生物呼吸和Q10的年际变异性主要与年平均土壤水分含量有关(P0.05),且年平均土壤水分别可以解释39%和54%的年累积土壤微生物呼吸和Q10年际变异性。在裸地处理上,土壤有机碳由试验初的6.5 g·kg-1下降到目前的5.5 g·kg-1,但是年累积土壤微生物呼吸却高达255 g·(m2·a)-1,即裸地处理的呼吸流失量比土壤有机碳的流失量高达20倍以上。