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6 a (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(P 0. 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. 20μmol·(m~2·s)~(-1)、0. 95μmol·(m~2·s)~(-1)、0. 79μmol·(m~2·s)~(-1); Q10:2. 12、1. 93、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. 11μmol·(m~2·s)~(-1)、0. 90μmol·(m~2·s)~(-1); Q10:1. 96、1. 59],且这种变化趋势与土壤温度和水分的变化有关(P 0. 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(R~2:0. 45～0. 82、0. 32～0. 67、0. 35～0. 86;模拟值和实测值的拟合系数:0. 76、0. 64、0. 58).在年际尺度上,年累积土壤微生物呼吸变化于226 g·(m~2·a)~(-1)和298 g·(m~2·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(P 0. 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·(m~2·a)~(-1),即裸地处理的呼吸流失量比土壤有机碳的流失量高20倍以上.     

生态系统呼吸温度敏感性的分布及影响因素

生态系统呼吸的温度敏感性(Q10)是表征气候变暖-陆地碳循环反馈作用的一个关键参数,然而其全球分布格局及其对关键环境因子变化的响应仍存在很大的不确定性.该研究基于全球199个站点的碳通量和气象数据,形成了一套全球生态系统呼吸温度敏感性的数据集.分析结果表明:全球生态系统呼吸Q10的平均值为(2.69±1.26),不同生态系统间存在显著差异,其中湿地的Q10值最高(3.37±1.62),灌丛最低(2.49±1.60).除多树热带草原外,各生态系统的Q10值均随纬度的增加而增大,随年均气温、年降水量及饱和水气压差的增大而减小,这种差异与环境因子对Q10产生影响的阈值范围有关.研究结果突出了生态系统呼吸Q10的空间变异及对环境因子的响应在生态系统碳循环研究中的重要性,并建议在陆地碳收支研究中除了考虑Q10的总体变化还应兼顾不同生态系统类型间的差异.     

混合呼吸仪评估pH 值和重金属对污泥活性的抑制

以自制混合呼吸测量仪进行活性污泥好氧呼吸测量,评估了pH 值和Cu²⁺、Zn²⁺、Cr⁶⁺对活性污泥的急性抑制作用.结果表明,pH 值从7.73 降至3.73 时,污泥活性受到轻微抑制,说明活性污泥对酸性环境有较强的耐受性.Cu²⁺、Zn²⁺和Cr⁶⁺对活性污泥有不同的抑制特性;多次测量得到的抑制率-浓度关系拟合结果较一致,相关性指标R2 多在0.98 以上. Cu²⁺、Cr⁶⁺和Zn²⁺的半抑制浓度(IC50)分别为3.24,54.40,957.70 mg/L.变动系数(CV)分别为5.56%,9.71%,44.78% [Zn²⁺的20%抑制浓度(IC₂₀)的CV 为18.59%].     

艾比湖流域不同植物群落土壤呼吸研究

利用开路式土壤碳通量测量系统LI-8100测定艾比湖流域4种植物群落土壤呼吸速率日变化,分析土壤温度、湿度和气温以及空气相对湿度对土壤呼吸速率的影响.结果表明:胡杨、梭梭、芦苇和盐节木4种植物群落的土壤呼吸速率日变化基本呈单峰曲线.胡杨、梭梭和盐节木群落的土壤呼吸速率与地上10 和150 cm处气温均表现为极显著相关.除芦苇群落外,各植物群落土壤呼吸速率与不同深度土壤温度呈极显著负相关.除沙地梭梭群落外,胡杨、盐渍地梭梭、芦苇和盐节木群落的土壤呼吸速率与地上10和150 cm处的空气相对湿度均呈极显著负相关.不同植物群落土壤呼吸速率与土壤湿度呈极显著负相关.多元逐步回归拟合的回归模型均达极显著水平,由土壤温度和湿度共同拟合出的回归模型能够解释土壤呼吸速率变化87%以上的原因.不同植物群落土壤呼吸差异原因的分析显示,细菌、真菌、放线菌以及根系干质量不是造成植物群落土壤呼吸差异的主要原因.      

农田土壤呼吸对大气CO2浓度升高的响应

大气CO2浓度急剧升高引起的全球气候变暖是人们关注的环境问题之一.随着气候变化对全球生态环境的影响日益增大,全球碳循环研究已经成为各国科学家研究的热点之一.模拟大气CO2浓度升高试验技术先后经历了人工气候室、开顶式气室、FACE技术(Free Air carbon dioxjde eariclament)阶段,FACE技术因其无限接近自然条件而成为研究大气CO2浓度增加对整个生态系统影响的最理想试验平台.土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节,农田生态系统是陆地生态系统的重要组成.研究农田生态系统的土壤呼吸对大气CO2浓度增加的响应是预测和评价农田系统乃至整个陆地生态系统土壤碳周转和碳收支的重要前提与基础.文章根据现有研究成果.阐述了模拟大气CO2浓度升高的试验技术,比较了农田土壤呼吸的测定方法,总结了以FACE研究成果为主的高CO2浓度条件下农田土壤呼吸、不同地下来源贡献及环境因子影响,提出了进一步研究的方向,以期为全球气候变化背景下的农田土壤呼吸和碳固定及全球碳循环研究提供帮助.     

珍爱生命和健康 正确配备使用呼吸护具

生命对于我们只有一次,珍爱生命和健康是我们生活中永恒的主题。对于涉及到化学物质,有害粉尘的事故和隐患,生产生活的第一必备品莫过于呼吸护具了,它是保证生命的前提。 谈到呼吸护具,你也许马上会想到工厂,想到化工行业的操作工人头戴防毒面具进行设备检修,阀门开启,现场操作,以及海湾战争中,战士们佩戴防毒面具冲锋陷阵那一幕幕。是的,自从第一次世界大战以后的80多年来,化学武器的研究和发展促进了防化器材的研究和发展。随     

从取缔纱布口罩看我国呼吸防护工作所面临的课题

中国是尘肺病大国。截止1998年底,仅尘肺病累积发病一项,官方的统计就达558,608例。2000年当年就有9,100新病人。专家估计每年有约5,000人死于尘肺病,这相当于每3个月就有4起洛阳大火!所有这些还没有考虑到那些在私营企业、乡镇企业患尘肺病的人群。尘肺病是一种慢性疾病,我国尘肺病人虽然非常多,但由于他们分布在全国各地的偏远地区,很少集中在发达城市,所以许多人在死亡之前已经忍受了长时间的折磨,但是他们的命运却很少受到公众的关注,许多病人甚至到死都不知道病因。客观地讲,长时间以来我国政府和企业为解决这个问题已经采取了许多措施,这包括立法、监察、工程控制、健康监护、     

米槠天然林和人工林土壤呼吸的比较研究

采用Li-8100开路式土壤碳通量系统,对福建省三明市格氏栲自然保护区米槠天然林和人工林土壤呼吸进行1 a的定位观测,分析了土壤水热因子及凋落物对土壤呼吸的影响.结果表明,米槠天然林和人工林土壤呼吸速率月变化均呈单峰型曲线,峰值分别出现在6月上旬[7.03μmol·(m2·s)-1]和7月下旬[5.12μmol·(m2·s)-1];天然林和人工林土壤呼吸速率的年均值分别为3.74μmol·(m2·s)-1和3.05μmol·(m2·s)-1,两者之间有显著差异(P<0.05);土壤温度是影响土壤呼吸的主要因素,分别可以解释天然林和人工林土壤呼吸速率月动态变化的80.1%和81.0%;天然林土壤含水量与土壤呼吸速率呈显著正相关,但人工林两者不具有相关关系;天然林和人工林土壤呼吸速率与当月凋落物量和前一个月凋落物量呈极显著的正相关关系(P<0.01);指数方程计算的天然林和人工林土壤呼吸的Q10值分别为1.86和2.01,天然林和人工林土壤呼吸年通量值分别为14.34 t·(hm2·a)-1和11.18 t·(hm2·a)-1,天然林转换为人工林后,土壤呼吸年通量下降了22.03%.     

集雨种植下不同沟垄比对土壤呼吸的影响及其对水热因子的响应

为探明不同宽度沟垄集雨种植下土壤呼吸对土壤水热因子的响应机制,对比研究了沟垄比分别为20 cm∶40 cm(P40)、30 cm∶30 cm(P30)、40 cm∶20 cm(P20)的沟垄集雨种植和平作种植(CP)下冬小麦的土壤呼吸动态变化,及其与土壤温度和水分的关系.结果表明,4个处理的土壤呼吸速率在越冬期最低,返青期开始升高,扬花期前后达到峰值,之后逐渐降低.沟垄集雨处理土壤呼吸速率表现为P40P30P20,垄宽增加使呼吸速率提高1.2%~18.4%;苗期和越冬期,沟垄集雨种植提高了土壤呼吸速率,表现为P40P30P20CP,其中苗期3个沟垄集雨处理均显著高于CP(P0.05),越冬期P40处理显著高于CP;苗期和越冬期沟垄集雨种植提高了土壤温度,拔节期至成熟期CP土壤温度高于沟垄集雨处理;沟垄集雨种植能有效蓄水保墒,随着垄宽的增加集雨效果越好,苗期至拔节期降雨稀少,7.6 cm和12 cm土层土壤含水量均表现为P40P30P20CP.相关分析表明,土壤呼吸与温度的相关系数达极显著水平(P0.01),P40和P30的土壤呼吸与水分的相关系数小于P20和CP;水热双因子二次方程模型能解释呼吸变化的61.7%~74.1%,温度指数模型能解释50.3%~68.2%.本研究结果为沟垄集雨种植的生态效益评估提供理论依据.     

UV-B辐射增强与秸秆施用对大豆田土壤呼吸的影响

利用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸,研究了UV-B辐射增强和秸秆施用对大豆田土壤呼吸的影响.结果表明,UV-B辐射增强20%使土壤呼吸速率降低了30.31%,秸秆施用使土壤呼吸速率提高了14.51%,UV-B辐射增强+秸秆施用复合处理对土壤呼吸速率没有显著影响.UV-B增强提高了施用秸秆的碳转化率.对照、UV-B增强、秸秆施用和UV-B增强+秸秆施用4种处理的土壤呼吸与土壤温度都存在极其显著的指数关系(p0.01),拟合方程的决定系数R2分别为0.434、0.563、0.451和0.513.土壤呼吸温度敏感系数Q10值分别为1.55、1.91、1.80和1.71.可见,UV-B辐射增强、秸秆施用和UV-B辐射增强+秸秆施用提高了大豆田土壤呼吸的Q10.