荷木树干CO2释放通量的个体间差异及树干液流的效应

为研究荷木(Schima superba)个体间树干CO2释放通量(Es)的差异以及树干液流对Es的影响,提高森林生态系统呼吸计算准确性,利用红外气体分析仪及自制式气室于2009年湿季和干季监测了华南荷木人工林5棵样树的Es,并同步监测了树干温度(θs)、气温及液流密度.结果显示:θs与气温之间呈显著线形正相关;Es与树干温度之间存在显著指数函数关系;Es干湿季的差异显著,并呈现明显的季节变化;5株样树之间Es存在显著差异,平均Es分别为3.12、3.60、5.52、6.98、8.09μmol m-2 s-1;同时,样树之间树干CO2释放通量的温度系数(Q10)差异显著(1.97～4.24之间).Tree1、Tree2和Tree4白天的Es与液流速度(v)显著正相关,白天的标准化树干CO2释放通量(R25,温度为25℃时的Es)高于晚上.荷木Es个体之间及时间上的差异主要受树干温度、生长状况和液流速度的影响.图3表6参35     

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。     

夜间增温和施肥对亚高山针叶林土壤呼吸的短期影响

开展土壤呼吸对全球气候变化的响应研究对预测全球碳循环具有重要作用.采用红外辐射加热器模拟增温结合外施氮肥的方法,研究川西亚高山针叶林两种主要树种幼苗——云杉(Picea asperata)和岷江冷杉(Abiesfaxoniana)土壤呼吸动态变化对增温和施肥的短期响应.结果表明:在试验处理期间(2008年9月～2009年7月),空气平均温度和5 cm土壤平均温度分别比对照提高了2.03℃和4.10℃.两种幼苗样地土壤呼吸速率在各处理下都表现出明显的季节和日动态.增温对两种幼苗土壤呼吸速率的影响总体表现为促进作用,而施肥处理则表现为抑制效应.但两种幼苗土壤呼吸对增温和施肥处理的响应又存在一定的差异,且与季节密切相关.增温使云杉幼苗土壤呼吸年通量在非施肥和施肥条件下分别增加了22.30%和8.82%,而使冷杉土壤呼吸速率年通量分别仅增加了4.85%和4.45%.两种幼苗在各处理下土壤呼吸速率与地下5 cm土壤温度之间具有显著的指数关系.增温和施肥处理均提高了两种幼苗土壤呼吸速率的Q10值,但云杉幼苗土壤呼吸对温度变化的响应比冷杉更为敏感.总之,不同树种土壤呼吸特征对全球气候变化的响应差异进一步增加了对该区森林碳源/汇功能预测的不确定和复杂性,其内在机理有待进一步深入研究.     

大气CO2体积分数升高环境温度与土壤水分对农田土壤呼吸的影响

植物-土壤生态系统土壤呼吸与温度、水分环境因子的关系对评价目前大气CO2浓度持续升高背景下陆地生态系统土壤碳库的变化趋势具有重要意义.依托FACE(free air carbon dioxide enrichment)技术平台,利用阻断根法,采用LI-6400红外气体分析仪(IRGA)-田间原位测定的方法,研究了大气CO2体积分数升高对稻(Oryza sativa L.)/麦(Triticum aestivum L.)轮作制中麦田的土壤呼吸、基础土壤呼吸和呼吸主要影响因子,分析了大气CO2体积分数升高后温度与水分对土壤呼吸的影响.结果表明,在整个测定期间,土壤呼吸与基础土壤呼吸速率呈明显的季节变化,与气温和土壤温度季节变化趋势基本一致,呼吸速率与温度具有显著的相关性,是影响土壤呼吸的控制性因素;呼吸速率与土壤含水量无显著的相关性,土壤水分是研究区麦田土壤CO2排放的非限制性因素,且温度与土壤含水量间的交互效应对土壤呼吸的影响不显著.基础土壤呼吸比作物下的土壤呼吸更易受温度影响,土壤温度比气温能更好地解释土壤CO2排放的季节性变化.而CO2体积分数增加降低了温度与呼吸速率间的相关系数和Q10,表明温度对土壤CO2排放的影响程度下降.但高CO2体积分数环境中植物-土壤生态系统的土壤呼吸对温度增加敏感性的降低,有利于减缓土壤碳分解损失的速度.结果有助于评价未来高CO2体积分数气候变暖背景下植物-土壤系统下的农田生态系统土壤碳的固定潜力.     

不同海拔高寒放牧草甸的生态系统呼吸与环境因子的关系

在全球变化的背景下,为了研究藏北高寒放牧草甸的生态系统呼吸和土壤呼吸特征,沿着3个海拔高度（4 300、4 500和4 700 m）观测了2010年7-9月白天的呼吸通量。同时,观测了同期的土壤温度、土壤水分含量、空气温度和相对湿度,在定性分析土壤水分含量和呼吸通量关系的基础上,将其分成低、中和高3个水平,在此基础上,分析生态系统呼吸、土壤呼吸与土壤温度、土壤水分含量、空气温度以及相对湿度的关系。结果表明,空气温度是决定生态系统呼吸和土壤呼吸变异的主导因子;生态系统呼吸、土壤呼吸以及裸地的土壤呼吸的Q10值分别为1.83～3.07、1.54～4.13和1.29～2.89;总体而言,生态系统呼吸和土壤呼吸Q10值随着海拔的升高和土壤水分含量的增加而增大。     

森林生态系统中土壤呼吸研究进展

土壤呼吸是土壤微生物活性和土壤肥力的一个重要指标，是土壤碳流通的一个重要过程，也是陆地生态系统碳循环的一个关键部分，对研究全球变化有非常重要影响。文章综述了森林生态系统土壤呼吸的各种测量方法，比较了静态气室法和动态气室法的优缺点，认为动态红外气体分析法是最可靠的方法之一；探讨了影响土壤呼吸速率的各种因素，指出在各生物和非生物因素中，温度对土壤呼吸的影响最大；最后提出了土壤呼吸研究过程中存在的一些问题及今后的发展方向。     

青藏高原东缘不同林龄云杉林冬季土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO_2 分析法(IRGA),连续定位测定青藏高原东部4种不同恢复阶段的人工云杉林和原始云杉林在冬季(2007.11.01～2008.03.31)的土壤呼吸.用挖壕沟法同步区分土壤自养呼吸和异养呼吸,并同步测定土壤5 cm温度和水分结果表明,土壤5 cm温度与冬季土壤呼吸速率具有显著的正指数相关关系,土壤含水量与冬季土壤呼吸的相关性不明显.亚高山针叶林冬季土壤呼吸温度系数Q_(10) 值为3.180 3～6.546 9,不同年龄阶段针叶林的Q_(10)值大小依次为:35 a人工云杉林>47 a人工云杉林>65 a人工云杉林>22 a人工云杉林>原始云杉林.22 a、35 a、47 a、65 aA工云杉林和原始云杉林冬季土壤总呼吸碳释放通量别为200.16、196.23、166.71、228.47、261.75 g(C)m~2,随着森林恢复更新,冬季土壤呼吸通量呈现出先下降后升高的趋势,这种变化趋势的拐点出现在47 a人工林附近.温度是影响土壤自养呼吸贡献率和异养呼吸贡献率的主要因子,温度与异养呼吸贡献率成负相关.22 a、35 a、47 a、65a人工云杉林和原始云杉林冬季土壤的自养呼吸和异养呼吸碳释放通量平均值分别为133.44、134.04、115.97、166.05、199.07 g(C)m~(-2)和66.71、62.20、50.73、62.43、62.68 g(C)m~(-2).图7表3参34     

不同载畜率对短花针茅荒漠草原土壤呼吸的影响

草地是我国最大的陆地生态系统,土壤呼吸是草地碳循环研究的重要内容,是土壤碳库输出的主要方式,影响大气中CO2浓度变化。放牧是草地主要利用方式之一,通过动物采食和践踏,改变植被冠层结构,对土壤理化性质、土壤有机质和土壤微生物产生影响,进而改变土壤呼吸速率。为探究不同载畜率对短花针茅（Stipa breviflora）荒漠草原土壤呼吸速率的影响,2011—2012年用Li-8100开路式碳通量测定系统,对生长季内（6—10月）4个不同载畜率处理下的土壤呼吸进行测定,测定周期为2周1次。辅助测定地下10 cm的土壤温度及土壤湿度,并分析土壤呼吸与土壤温、湿度的关系。结果表明：1）2011年不同载畜率对土壤呼吸速率无显著影响,表现为对照〉中度放牧〉轻度放牧〉重度放牧的变化趋势。2012年与对照（1.6μmol·m-2·s-1）相比,重度放牧（1.07μmol·m-2·s-1）显著降低土壤呼吸速率。总体而言,2011年土壤呼吸速率低于2012年,但差异不显著。2011年土壤温度（20.73℃）显著高于2012年（14.38℃）,不同处理间无显著差异,重度放牧区偏高。2012年土壤湿度（7.24%）显著高于2011年（4.11%）,对2年数据整体分析发现,轻度放牧区土壤湿度显著低于对照和中度放牧。2011年土壤湿度变化趋势为中度放牧〉对照〉重度放牧〉轻度放牧。2012年,轻度放牧土壤湿度最小,各处理间差异不显著。2）2011年,土壤呼吸与土壤温度月动态无明显规律,与土壤湿度呈现相反的变化趋势。2012年土壤呼吸的月动态与土壤温、湿度变化趋势相似。3）2011年,土壤呼吸速率随温度升高出现波动,与土壤湿度呈负相关。2012年,土壤呼吸速率随土壤温、湿度升高而增大。在干旱年份,降水减少会掩盖放牧对土壤呼吸的影响;在降雨较多的年份,重度放牧显著降低土壤呼吸速率。     

鸡公山落叶阔叶林藤本植物寄主选择与分布规律

藤本植物是热带及亚热带地区森林生态系统中重要的构成部分,对于维持森林生态系统的物种多样性和改善生态系统功能发挥着重要作用。目前仍不清楚藤本植物在选择依附林木时是否具有选择性以及其在树干表面生长与分布是否有一定的规律。采用随机样点法调查我国华中鸡公山地区典型落叶阔叶林内的藤本植物生长和分布状况。研究表明,阔叶树种〔枫香(Liquidambar formosana)与麻栎(Quercus acutissima)〕树干分布的藤本数量显著高于针叶树种〔马尾松(Pinus massoniana)〕;树干表面有无苔藓覆盖对藤本分布无显著影响;藤本植物在树干上的分布受立地坡位的影响,表现为基径处树干坡下位附生的藤本数量高于坡上位,然而在胸高处树干坡下位藤本数量则低于坡上位。藤本植物在选择依附林木时表现出一定程度的选择性,并且其在树干上的分布会因微环境的影响而发生转变,研究结果可为揭示森林生态系统的物种共存与维持机制提供科学参考。     

氮沉降对森林土壤碳收支机制的影响

森林土壤储存着全球陆地生态系统大约45%的碳,在维持全球碳平衡方面具有重要的作用。不断加剧的全球氮沉降对森林生态系统碳循环和碳吸存产生了深刻的影响,进而改变了森林生态系统的生产力和生物量积累。本文以欧洲和北美温带地区开展的有关氮沉降对森林生态系统影响的研究为基础,提炼出最可能决定加氮影响碳输入、输出效应方向和大小的因素：凋落物分解、细根周转、外生菌根真菌、土壤呼吸及可溶性有机碳淋失,并探讨了森林生态系统碳动态对氮沉降响应的不确定性。陆地生态系统碳氮循环密切相关,由于氮循环的复杂性,尽管以往碳循环研究都考虑了氮对碳循环的限制作用,但在碳氮循环耦合机理方面的研究还比较少见。在未来研究中,应通过探寻森林土壤碳氮相互作用特征,及土壤微生物、土壤酶等与土壤碳氮过程的互动机制,来增进氮沉降对森林碳储量和碳通量的理解。     

西南喀斯特典型土壤在不同植被类型下的土壤呼吸特征

为了研究喀斯特地区不同植被类型覆盖下的典型土壤呼吸变化规律,采取野外原位观测的方法,监测了2种典型植被类型（林地和灌草地）下的红壤、棕色石灰土、黑色石灰土在不同时刻的土壤呼吸过程。通过对土壤呼吸的日变化、季节变化和在旱季、雨季的差异的分析,探讨了喀斯特典型土壤的土壤呼吸规律。结果表明,3种土壤不同植被呼吸速率相比,旱季红壤和棕色石灰土的土壤呼吸速率均有：林地〉灌草地（P〈0.05）,黑色石灰土的土壤呼吸速率有：灌草地〉林地（P〈0.05）;雨季为红壤：灌草地〉林地（P〈0.05）,石灰土：林地〉灌草地（P〈0.05）。灌草地土壤呼吸速率对温度湿度的响应比林地敏感。西南喀斯特地区土壤呼吸特征的变化因植被类型不同而存在差异。不同的植被覆盖状况会影响到土壤呼吸对不同土壤类型的敏感程度。     

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,...     

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。     

Simulation of interannual responses of trembling aspen stands to climatic variation and insect defoliation in western Canada

A carbon-based model has been developed to simulate responses of trembling aspen (Populus tremuloides Michx.) stands to interannual climatic variation and insect defoliation. The model is designed for medium time scale (10–100 years) simulations and requires only daily maximum and minimum temperature and precipitation as meteorological inputs. The modelling approach is similar to FOREST-BGC but includes additional processes known to be important in deciduous forests. These include removal of leaf area during outbreaks of forest tent caterpillar (Malacosoma disstria Hbn.), phenological changes in leaf area index, storage and allocation of non-structural carbohydrate and the contribution of understorey vegetation to evapotranspiration. The model was used for simulations of growth and mortality of biomass carbon in two mature aspen forests located in the climatically dry transition zone between the boreal forest and prairie grassland regions of Saskatchewan, Canada. Model inputs of annual defoliation intensity were based on historic records of insect defoliation and the incidence of light-coloured tree rings in disks or cores collected from aspen at each of the two sites. At both sites, moderately good correlations (r²=0.47–0.54) were obtained between modelled interannual changes in stem carbon growth and observed interannual changes in stem basal area increment obtained from tree-ring analysis. Model outputs of stem biomass carbon were found to be highly sensitive to parameters describing seasonal leaf area duration, insect defoliation intensity, photosynthesis and root respiration and carbohydrate allocation to growth versus storage.     

基于Meta分析的土壤呼吸对凋落物输入的响应

凋落物输入是影响土壤呼吸的一个重要因素,然而从国内外目前研究结果来看,土壤呼吸响应凋落物输入的影响因素尚不清楚。利用国内外已发表的30篇研究论文共1393对有效数据,通过Meta分析,从凋落物管理措施、气候、植被、地形、土壤理化性质等因素揭示凋落物输入对土壤呼吸的影响程度。研究发现:与清除凋落物处理相比较而言,(1)凋落物输入后显著增加了土壤呼吸,且土壤呼吸的增加程度呈现出倍增凋落物处理是自然凋落物处理的1.33倍;(2)不同气候条件下的土壤呼吸增加程度呈现出强降雨(>1000 mm)是微弱降雨(<1000 mm)的1.34倍,以及高温气候(>20℃)是低温气候(<20℃)的1.7倍;(3)土壤呼吸的增加程度在不同植被带下呈现出针叶林带(34.1%)>阔叶林带(28%)>混交林带(22%)>草地(17.3%)的趋势;(4)不同海拔梯度条件下土壤呼吸的增加程度呈现出高海拔(59.6%)>中海拔(34.2%)>低海拔(26.7%)的趋势;(5)不同土壤理化性质条件下的土壤呼吸增量呈现出低容重(77.5%)分别是中容重(26.9%)和高容重(18.0%)的2.9倍和4.3倍,同时中性土壤(79.6%)的呼吸增量远远大于酸性(28.2%)和碱性(24.1%)土壤的呼吸增量,以及高土壤碳氮比(81.2%)的土壤呼吸增量远远大于低土壤碳氮比(19.4%)和中土壤碳氮比(29.6%)的土壤呼吸增量。由此可见,凋落物输入后会导致土壤呼吸的显著增加,但是不同气候、不同植被、不同地形、不同土壤理化性质等条件下其土壤呼吸增加的幅度不同。     

不同混交类型对毛竹林土壤有机碳和土壤呼吸的影响

为了解不同混交类型对毛竹林土壤有机碳含量和组成以及土壤呼吸的影响,为武夷山地区毛竹林土壤环境改善和可持续生产经营积累实验数据,以武夷山地区毛竹(Phyllostachys edulis J.Houz.)纯林、毛竹-阔叶树混交林、毛竹-油茶(Camellia oleifera Abel.)混交林、毛竹-杉木[Cunnin...