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。     

桂林尧山地区20年生桉树林土壤呼吸昼夜变化特征

以桂林尧山地区20年生桉树林为研究对象,于2013年1—11月,分春、夏、秋和冬4个季节对土壤呼吸速率及环境因子日变化进行24 h的动态监测。结果表明:(1)20年生桉树林土壤呼吸具有明显日变化特征,呈单峰或双峰曲线形式。4季土壤呼吸速率均在17:00—19:00达最大值,在次日05:00—09:00达最小值。白天土壤呼吸速率变化较大,夜间变化较小;(2)4个季节土壤总呼吸速率之间存在显著差异(P0.05),从大到小依次为夏、春、秋和冬季,自养呼吸贡献率从大到小依次为春、冬、夏和秋季;(3)土壤总呼吸、自养呼吸和异养呼吸速率与土壤温度均呈显著正相关关系(P0.01),土壤温度分别可解释土壤总呼吸、自养呼吸和异养呼吸变化的64.18%、15.43%和83.58%;(4)土壤总呼吸、自养呼吸和异养呼吸速率与土壤含水量间呈显著正相关关系(P0.01),土壤含水量在一定范围内对土壤呼吸起促进作用。     

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。     

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。     

华南丘陵区典型土地利用类型土壤呼吸日变化

利用静态箱-气相色谱法对华南丘陵区典型土地利用类型(针叶林和果园)土壤呼吸日变化进行了为期2 a (2003-03-21到2005-03-31)的原位观测.设置有凋落物和清除凋落物2个处理.结果表明,针叶林和果园土壤呼吸速率日变化幅度不大,雨季(4-9月)日变化幅度比旱季要大(3-10月),土壤呼吸日变化最高值的出现无明显规律.针叶林土壤呼吸速率月平均值变化幅度为86.18 ～ 365.00 mg·m-2·h-1,果园为174.46 ～ 1061.78 mg·m-2·h-1.月平均最低值一般出现在12-1月,最高值出现在6-8月或者10月.鹤山地区选择9:00-11:00作为采样日起始采样时间,并以该时段观测获得的土壤呼吸量来代表12 h或24 h土壤呼吸量比较合适.温度对土壤呼吸日变化影响不明显.降雨和植被类型对土壤呼吸有较大的影响,雨季土壤呼吸大于旱季,果园土壤呼吸大于针叶林.凋落物对土壤呼吸的影响不明显.     

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.     

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.     

太岳山油松人工林土壤呼吸对抚育强度的响应

为了解不同抚育强度下土壤呼吸速率的差异及土壤温湿度对土壤呼吸速率的影响,利用LI-8100土壤CO2排放通量全自动测量系统测定山西太岳山油松人工林不同强度抚育后土壤呼吸速率,同时测量土壤表层10 cm处的温度和湿度.4块油松人工林样地的抚育强度分别为20%、30%、40%和50%,对4块抚育样地及1块对照样地进行3种处理:切根去凋、去凋和对照.结果表明:切根去凋处理条件下抚育样地与对照样地土壤呼吸速率无显著差异(P>0.05);去凋处理条件下抚育样地与对照样地土壤呼吸速率呈显著差异(P<0.01),抚育强度为20%、30%和40%样地6、7月的土壤呼吸速率显著高于对照样地(P<0.01);对照处理条件下,抚育样地与对照样地土壤呼吸速率呈显著差异(P<0.01),抚育强度为30%和40%样地6、7、8月的土壤呼吸速率显著高于对照样地(P<0.01).土壤温度和湿度与土壤呼吸速率显著相关(P<0.01),且共同解释了土壤呼吸速率变化的30%～74%,是影响土壤呼吸速率变化的重要环境因子.     

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)     

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)。     

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。     

太岳山油松人工林干湿交替时期土壤呼吸特征

为了解在温度升高和干湿交替的复合影响下森林生态系统土壤呼吸的动态特征,以太岳山地区油松人工林土壤为研究对象,应用Li-8150土壤CO2通量全自动连续测量系统原位、全天候、高频率地连续监测土壤呼吸速率及环境因子,基于原始数据、小时均值数据和日均值数据3种研究尺度,利用已有的单因子模型、双因子模型对土壤呼吸速率与5 cm土壤温度和容积含水量的关系进行了拟合.结果表明:(1)在太岳山地区的干湿交替时期,降雨总体上促进了油松人工林的土壤呼吸;土壤呼吸速率和5 cm土壤容积含水量的小时动态规律非常相似;5 cm土壤容积含水量存在明显的消长,5 cm土壤温度在波动中整体上升,两个土壤环境因子之间存在负相关关系(r=-0.37,R2=0.30,P<0.01).(2)不同的研究尺度下,日均值数据拟合模型的效果最好,小时均值数据次之,原始数据最差.(3)相同的研究尺度下,双因子模型优于单因子模型,非线性模型要优于线性模型.综上所述,太岳山油松人工林土壤呼吸对该地区干湿交替现象的响应明显,所拟合的模型中,日均值数据尺度下的双因子指数-幂函数模型的解释力最好.     

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。     

不同氮水平下夏玉米农田土壤呼吸动态变化及碳平衡研究

为探讨氮肥对华北平原高产农田土壤呼吸动态变化及其碳平衡的影响,试验设计了习惯施氮量(N228,228 kg·hm-2)、2/3习惯施氮量(N152,152 kg·hm-2)和不施氮(N0)3个处理,采用密闭静态箱法研究了不同施氮水平下夏玉米生长季农田的土壤呼吸速率季节变化、土壤呼吸与地温等环境因素的关系以及农田系统的碳平衡。结果表明,夏玉米农田土壤呼吸速率均值和土壤呼吸释放的总碳量分别为C 98.8-115.9 mg·m-2.h-1和C 2 232.3-2 524.2 kg·hm-2。与处理N0相比,处理N152(N 152kg·hm-2)和N225(N 225 kg·hm-2)的土壤呼吸速率均值分别增加了10.2%和17.4%,土壤呼吸释放的总碳量分别增加了6.74%和13.1%。地温(5 cm)和土壤含水量(0-10 cm)分别与土壤呼吸速率呈指数和二次曲线关系,R2均达显著水平。其中地温(5 cm)解释了土壤呼吸季节变化的55.9%-67.0%,而土壤含水量(0-10 cm)可解释土壤呼吸季节变化的25.3%-59.3%。土壤呼吸的温度敏感系数Q10在2.05-2.23之间,且随着施氮水平的提高而增加。处理N0、N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228kg·hm-2)的土壤含水量分别是22.5%、22.7%和23.3%时,土壤呼吸速率达最高值,超过此阈值,土壤呼吸速率均呈下降的趋势。夏玉米农田系统是大气二氧化碳(CO2)重要的汇,净初级生产力(NPP)固碳量和农田系统的净碳输入(NEP)分别为C 6 829.1-8 950.2 kg·hm-2和C 4 898.2-6 766.8 kg·hm-2。处理N152(N 152 kg·hm-2)和N228(N 228 kg·hm-2)与处理N0相比,NPP固碳量分别增加了24.8%和131.1%,NEP分别增加了31.9%和38.1%。     

施肥及环境因子对海南热带橡胶林土壤呼吸的影响

以海南热带成熟橡胶林(Hevea brasiliensis)土壤为研究对象,设置了3个实验处理,分别为施用有机肥(T1)、无机肥(T2)和不施肥(CK),通过采用红外气体分析法,结合对实验胶园环境要素的定位观测和人工施肥措施,研究土壤呼吸与环境要素和施肥措施间的关系,试图揭示热带橡胶园土壤呼吸的形成机制与过程机理,为未来精确模拟热带土壤碳循环过程,及实现通过土壤管理措施和环境要素调控来调节橡胶园土壤的CO2排放和土壤碳吸收提供科学依据。研究结果表明,(1)3种处理的橡胶林土壤呼吸速率日变化均呈单峰曲线,最高峰出现在13:00左右,T1、T2和CK值分别为:2.63μmol·m-2·s-1、3.74μmol·m-2·s-1和2.98μmol·m-2·s-1;最低点在凌晨4:00左右,值分别为:0.43μmol·m-2·s-1、0.89μmol·m-2·s-1和0.51μmol·m-2·s-1。(2)在周期变化中,3种处理的橡胶林土壤呼吸速率均随温度升高而加快,与温度的变化趋势同步;土壤呼吸与温度存在显著的指数关系,其中5 cm地温同土壤呼吸相关性最好(0.572R20.737),该结果能较好地解释土壤呼吸的变化。(3)土壤呼吸与土壤水分的相关关系较弱(0.189R20.367),P值没有达到显著水平(P0.05),未表现出明显的规律性。(4)在不同施肥处理的橡胶林土壤呼吸速率变化中,施有机肥处理的土壤呼吸速率最高(2.07μmol·m-2·s-1),其次是施无机肥处理的(1.59μmol·m-2·s-1),最低的是不施肥处理的(1.16μmol·m-2·s-1)。     

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)。     

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。     

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。     

华北低山丘陵区人工林土壤CH_4通量测定代表性时段研究

在日尺度上选取合适的时间段测定土壤CH_4通量,取其均值代表日均值,可使短时间内土壤CH_4通量观测数据有效反映长时间尺度上土壤CH_4通量。为此,于2014年11月─2015年10月利用土壤CH_4自动观测系统对华北低山丘陵区刺槐(Robinia pseudoacacia L)人工林的土壤CH_4通量进行昼夜连续性观测,共取得140 d完整连续数据,其中,生长季(2015年5月─2015年10月)共82 d,非生长季(2014年11月─2015年4月)共58 d。分析各月土壤CH_4通量的日均值变化特征,计算各月的代表时段与日平均的相对差异百分率,选取相对差异百分率在±10%以内作为代表性时段。各月观测代表性时段选定后,对各月代表性时刻土壤CH_4通量的平均值与日平均值进行拟合,并对其在年尺度上的有效性进行检验评估。结果表明:(1)2014年11月─2015年10月各月份的日均值变化幅度分别为-0.74~-1.16、-0.58~-0.79、-0.48~-0.67、-0.55~-0.86、-0.59~-1.49、-0.60~-0.72、-0.70~-0.80、-0.50~-0.66、-0.54~-0.71、-0.71~-0.85和-0.84~-1.09 nmol·m~(-2)·s~(-1),日较差分别为0.42、0.21、0.19、0.31、0.90、0.12、0.10、0.16、0.17、0.15、和0.24 nmol·m-2·s-1;(2)选取8:00─9:00作为生长季(2015年5月─2015年10月)土壤CH_4通量的代表性时段;选择9:00─10:00作为非生长季(2014年11月─2015年4月)的代表性时段;(3)各月的代表性时段内土壤CH_4通量平均值与24 h日平均值的相对差异分别为5.71%(正向)、4.50%(正向)、-1.98%(负向)、3.11%(正向)、6.34%(正向)、-7.37%(负向)、-1.23%(负向)、-9.03%(负向)、-4.43%(负向)、-0.71%(负向)、4.97%(正向),均在±10%以内;(4)对各月代表性时刻土壤CH_4通量的平均值与日平均值进行拟合,发现各月代表性时段土壤CH_4通量平均值与24 h日平均值数据差异最小出现在9月,最大出现在7月;(5)将选择的代表性时段内土壤CH_4通量累加至年尺度上,表明选取的代表性时段可代表研究区的全年土壤CH_4通量(r~2=0.885,P=0.000)。     

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。