青海三江源区植被退化对土壤养分和微生物区系的影响

采用化学分析法、微生物平皿分离计数和形态鉴定技术研究了青海三江源地区天然与退化植被下的土壤养分和微生物生态特征。结果表明,随着三江源地区天然草地植被退化,土壤有机质含量急剧下降,退化高山草甸土的有机质平均含量为14.85gkg-1,较天然高山草甸土的平均含量降低54.3%,较高山草原土和沼泽化草甸土分别降低74.5%和90.7%,其他养分含量也有不同程度的降低,土壤养分状况明显恶化.不同类型植被下土壤微生物区系特征变化显著,退化高山草甸土的细菌、真菌、放线菌(GA)平均数量分别为8.8×106、9.5×103、8.1×105cfug-1,较天然高山草甸土降低65.8%、46.6%、57.3%,较高山草原土降低37.1%、23.3%、62.6%,较沼泽化草甸土降低90.3%、48.1%、69.6%;退化草地土壤微生物组成较天然草地更为简单,退化高山草甸土的真菌种类数明显降低,土壤放线菌组成趋于简单化,其小单孢菌和其他菌属所占比例明显低于天然草地.三江源高寒湿地生态系统中土壤养分与微生物数量之间存在密切关系,土壤全磷对微生物数量影响最大.     

退耕土壤的碳、氮固存及其对CO2、N2O通量的影响

采样分析陇中黄土高原地区农田退耕种植苜蓿3 a、5 a、8 a后0～5、5～10、10～20 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、活性有机碳(SAOC)及矿质氮(NO3-N、NH4-N)含/储量的变化,并用静态箱-气质联用法对样地的COO2、NO2O排放通量进行了测定,研究碳氮变化对土壤CO2、N2O排放通量的影响.结果表明:(1)SOC、TN基础含量很低的贫瘠土壤退耕后表现出明显的碳、氮固存效应,有很强碳、氮固存潜力.与未退耕休闲农田相比,退耕3 a、5 a、8 a后0～20 cm SOC储量分别提高了9.12%、20.18%、34.39%,SOC平均固存率分别为0.17、0.23、0.25mg/(hm2·a).TN储量在5～10、10～20 cm增加不明显,在0～5 cm退耕3 a、5 a、8 a后储量分别提高14.29%,35.71%和64.29%,各退耕年限0～20 cm TN平均固存率均为0.2 mg/(hm2.a);(2)退耕后各年限草地土壤活性有机碳(SAOC)含量有所增加,但各层含量变化不明显,其增加量远小于SOC的增加,说明退耕初期阶段积累了较多的土壤惰性碳;NO3-N含量增加明显,0～5、5～10 cm土壤各退耕年限含量达5%的显著性差异,但退耕前后NH4-N含量无明显变化.(3)土壤CO2通量与SOC含量、SAOC含量、TN含量及N2O通量显著正相关;N2O通量与SOC含量、矿质氮含量及CO2通量显著正相关.说明在环境因素稳定的条件下,退耕后土壤碳、氮含量的增加会导致CO2、N2O排放的加剧,表现出大气CO2、N2O的"源"效应.     

三江源区高寒草甸不同退化演替阶段土壤有机碳和微生物量碳的变化

以野外样地调查和室内分析法研究了三江源区高寒小嵩草草甸不同退化演替阶段群落中土壤有机碳和微生物量碳的变化.结果表明,放牧活动明显地影响了土壤有机碳和微生物量碳的含量.不同退化演替阶段期间,高寒小嵩草草甸土壤有机碳、微生物量碳含量在0～10 cm土层明显较高,且随着退化程度的加剧,分布在0～40 cm土层的土壤有机碳、微生物量碳含量明显降低;不同退化演替阶段,高寒小嵩草草甸由于家畜过度的啃食与践踏,不仅使得植物群落发生了逆向演替,而且土壤的肥力水平显著地下降,土壤向退化方向发展;高寒草甸的退化将使土壤有机质大量流失,氮素损失严重.随着退化演替过程的进行,高寒草甸土壤质量和土壤营养的持续供给能力逐渐退化,土壤有机碳和土壤微生物量碳含量也随放牧强度增加而迅速降低;相关分析表明,土壤有机碳和土壤微生物量碳与土壤含水量、土壤有机质、土壤速效氮呈显著正相关关系(P<0.05),说明土壤微生物量碳可作为衡量土壤有机碳变化的敏感指标,而土壤有机碳和微生物量碳含量可作为衡量土壤肥力和土壤质量变化的重要指标.     

红壤丘陵区晚稻生长期间CO2的排放与固定规律

采用静态箱法对红壤丘陵区稻田生态系统CO2排放与固定进行定位观测.结果表明,晚稻生长期间稻田生态系统CO2通量的日变化随天气条件(晴天、雨天、阴天)的变化而变化,CO2日净固定量在晚稻生长期间波动性很大,最高达10.35 g·m-2·d-1,在晚稻成熟期表现为CO2负固定,为-0.92 g·m-2·d-1;整个晚稻生育期,稻田生态系统CO2累积排放量和土壤呼吸CO2排放量分别为20.4和6.3 t·hm-2,稻田生态系统CO2累积排放量与水稻生物量之间存在极显著幂函数关系.在整个晚稻生育期,稻田生态系统从大气中吸收碳量为3.85 ～4.00 t·hm-2.     

不同土地覆被下岩溶表层系统CO2体积分数研究

对重庆金佛山林地、裸地表层岩溶生态系统CO2体积分数进行了野外监测,揭示了CO2体积分数变化规律,这种变化与土壤温度有密切的关系。林地与裸地各个层次土壤的CO2体积分数与土温呈一致性变化,随着土温的升高或降低而相应的增加或减少。文章进一步揭示了林地植被平抑这种动态效应,而裸地则响应于温度变化;这种不同植被系统下的动态差异在解释岩溶沉积记录和讨论岩溶作用与碳循环的关系时值得充分注意。     

三江源区草场生态恶化原因新解

上世纪60年代以来三江源区草场“三化”明显,生态恶化,究其原因,既有自然因素的影响,又有人类活动的作用。通过比较分析有测量记录的气温、降雨和年末牲畜存栏数、采金、挖虫草(Cordycepssinensis)规模的变化及其与草原植被覆盖度变化的关系,文章为人为成因说提供了更为翔实可靠的证据。结论:超载是1957—1979年间、采金子和挖虫草是1980—2004年间草场生态恶化的主要原因。     

油菜地CO2、N2O排放及其影响因素

2005年11月至2006年5月采用静态箱法对成都平原典型水稻 - 油菜轮作区油菜地CO2、N2O排放通量进行原位测定.结果表明,CO2排放通量为121.4～1 585.8 mg·m-2·h-1,平均656.8 mg·m-2·h-1;N2O排放通量为18.0～521.0 μg·m-2·h-1,平均168.0 μg·m-2·h-1.在整个油菜生长期内,地下5 cm土壤温度与CO2、N2O排放通量之间呈指数函数关系.3种不同处理油菜地CO2、N2O排放通量均为常规处理＞无氮处理＞裸地处理.土壤温度、施氮和植物生长是影响油菜地CO2、N2O排放的主要因素.     

长期不同施肥条件下红壤小麦和玉米季CO2、N2O排放特征

基于中国农业科学院红壤实验站红壤旱地小麦-玉米轮作长期定位试验,采用静态箱/气相色谱法,研究红壤旱地连续施肥16 a后,不同施肥条件下小麦季和玉米季土壤CO2和N2O的排放特征。结果表明,CO2和N2O排放具有明显的季节性,施肥对土壤CO2和N2O排放有明显影响,且有机肥的施用显著促进了土壤CO2和N2O排放。不施肥对照（CK）、氮磷配施（NP）、氮钾配施（NK）、氮磷钾配施（NPK）和有机无机肥配施（NPKM）处理小麦季和玉米季土壤CO2累积排放量分别为5 904、8 062、4 298、9 235、14 098和4 708、7 530、5 435、7 089、15 472 kg.hm-2,土壤N2O累积排放量分别为0.34、0.63、0.44、0.62、1.00和0.25、0.39、0.35、0.52、1.73 kg.hm-2,小麦休闲期土壤CO2和N2 O累积排放量平均占小麦生长季的63.52%和28.43%,玉米休闲季平均占玉米生长季的49.98%和32.72%,说明休闲期土壤CO2和N2O累积排放量不容忽视。除玉米季NP、NK、NPK处理外,其他各处理小麦季和玉米季土壤CO2排放通量与5 cm深处土壤温度显著相关;而土壤N2O排放通量与土壤温度间均未表现出显著相关性;除NPKM处理外,其他各处理土壤CO2或N2O排放通量与土壤水分间相关性均未达显著水平。     

贵州喀斯特地区不同土地利用方式土壤CO_2体积分数变化及影响因素

为了解不同土地利用方式对土壤剖面CO2体积分数的影响,采用气相色谱法对贵州喀斯特地区土壤不同深度空气CO2体积分数进行观测。结果表明：不同土地利用对土壤平均CO2体积分数影响较大,其次序为：次生林（0.35%±0.06%）〉草地（0.34%±0.05%）〉人工林（0.27%±0.03%）〉农田（0.16%±0.03%）。次生林、草地与农田之间土壤CO2体积分数差异性显著,而人工林与农田之间无显著性差异。不同土地利用方式土壤剖面CO2体积分数的时空变化特征比较一致：从春季到夏季逐渐增加而从秋季到冬季又逐渐降低,与该区域的温度和降雨量变化趋势一致。同时随着土壤剖面深度增加CO2体积分数逐渐增大,但在土层12 cm处有突然降低现象（农田除外）。不同土地利用方式土壤空气CO2体积分数变化与大气、土壤温度密切相关（r=0.602~0.886,P〈0.05）,土壤温度升高会导致土壤CO2体积分数上升。土壤湿度虽然也在一定程度上影响了剖面CO2体积分数,但相关性分析表明二者之间并不显著（r=0.105~0.393,P〉0.05）,说明在贵州喀斯特地区,土壤温度对土壤空气CO2体积分数的影响大于土壤湿度。     

稻田冬闲期CO2气体排放的观测研究

亚热带红壤稻作区是华中地区的主要生态系统类型,在生态、经济以及社会效益方面都起着非常重要的作用。为了解这一生态区域的碳循环过程的因素和机理,同时为进一步解释农田碳循环过程对温室气体CO2的影响提供科学依据,采用静态箱式法对亚热带红壤性稻田长达约5个月的冬季休闲期(2005年11月—2006年4月)CO2气体排放通量进行了田间原位观测,并结合同步气象资料进行了分析。结果表明:亚热带红壤性稻田冬闲期CO2通量与近地面CO2体积分数的季节变化基本同步,与地面稻田生态系统的CO2通量对大气CO2体积分数的影响60%;CO2通量日变化规律基本为昼吸夜排:白天表现为田间杂草光合作用的结果,受光合有效辐射的影响,CO2通量与光合有效辐射的关系符合对数曲线,相关性达到显著水平;夜晚则以呼吸过程为主,主要受温度的影响,CO2通量与温度呈线性关系,其中气温和5cm地温最适宜用作于描述夜间CO2通量对温度变化的响应的指标。亚热带红壤性稻田生态系统在149d的休闲期内从大气中累积吸碳量(以CO2计)约4.03t·hm-2,表现为大气的碳汇。     

Enigmatic marine ecosystem metabolism measured by direct diel ΣCO2 and O2 flux in conjunction with DOC release and uptake

In an attempt to evaluate CO₂ changes as an index of net ecosystem metabolism, CO₂ and dissolved organic carbon (DOC) by infrared (IR) analysis and O₂ by the Winkler method were followed over 12 diel cycles in a salt marsh, a simulated estuarine ecosystem, and the mixed layer of the northwestern Caribbean Sea. Each ecosystem exhibited replicable diel cycles, net production during the photoperiod, and a significant inverse correlation between CO₂ and O₂ changes. Daily rates of system production and respiration calculated from CO₂, however, exceeded those from O₂ by 1.5 to 3.5 fold in nearshore waters and by 2 to 6 fold in the open ocean. Net total system apparent production based on O₂ and CO₂, respectively, were 2 345 and 3 604 mg C m^-3d^-1 for the salt marsh, 348 and 625 mg C m^-3d^-1 for the estuarine ecosystem, and 53 and 306 mg C m^-3d^-1 for the oceanic ecosystem, both parameters exceeding ¹⁴C data in the literature for similar environments by one to two orders of magnitude. The IR CO₂ productivity estimates are compatible with the diel cycles in DOC. In the marsh and Caribbean Sea, maxinium DOC concentrations were usually observed in the evening following a gradual accumulation during the photoperiod, while minimal values occurred in the early morning. In all ecosystems the average net release of DOC lagged CO₂ uptake and O₂ production and represented 22.7 and 43.3% of the carbon fixed as estimated from CO₂ uptake and O₂ production, respectively. If the consistently higher CO₂ measurements are not a systematic error nor due to atmospheric diffusion, then diel variation in O₂ and CO₂ may not always be quantitatively coupled due in part to habitat-dependent factors such as the nonphotosynthetic incorporation of CO₂ and chemosynthetic removal of O₂.     

CO2和O3体积分数升高对银杏希尔反应活力和叶绿体ATP酶活性的影响

近年来,随着温室气体体积分数不断上升,研究CO2和O3体积分数升高对植物的影响已取得一定进展,但二者对植物的复合作用及生理研究不够深入。文章利用开顶式气室研究了大气CO2和O3体积分数升高对银杏(Ginkgo biloba L.)光合特性的影响。结果表明,在整个生长季内,与对照相比,在大气CO2体积分数为700×10-6条件下,银杏叶片净光合速率显著增加(P<0.05),希尔反应活力增大,Ca2 /Mg2 -ATPase活性增强,光合产物可溶性糖和淀粉含量增多;而在O3体积分数为80×10-9的情况下,银杏叶片净光合速率下降,希尔反应活力减小,Ca2 /Mg2 -ATPase活性减弱,光合产物可溶性糖和淀粉含量减少;在CO2和O3复合作用(700×10-6 80×10-9)条件下,银杏叶片净光合速率、希尔反应活力、可溶性糖和淀粉均有所增加,且淀粉含量增加极显著(P<0.01),而Ca2 -ATPase活性先增强后减弱,Mg2 -ATPase活性先减弱后增强。说明CO2可缓解O3对银杏的负效应,而O3亦对CO2的正效应有削弱作用。