克氏针茅(Stipa krylovii)草原土壤呼吸及其影响因子

基于LI6400-09便携式光合作用测量系统的土壤呼吸观测系统对内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)草原2005年5月至9月的土壤呼吸作用的测定结果,研究了克氏针茅草原土壤呼吸速率的日、生长季动态及其控制因子.结果表明,在生长季节,克氏针茅草原土壤呼吸速率的日季动态均呈单峰型变化;日最大值和最小值分别出现在10:00～13:00和凌晨4:00左右;生长季日均最大值(0.14mgCO2m-2s-1)出现在6月份,日均最小值(0.03mgCO2m-2s-1)出现在8月份.在日尺度上,随着生长期的变化,控制土壤呼吸作用的环境因子有所不同;在生长初期和末期土壤呼吸速率的限制因子主要为总辐射,而在生长中期,控制因子则为气温和土壤含水量.在整个生长季的尺度上,极显著影响土壤呼吸作用的环境因子则为土壤含水量(0～10cm、10～20cm、20～30cm)、总辐射和气温.约有72%的土壤呼吸作用生长季变异是由表层土壤含水量和总辐射共同决定的,其中0～10cm土壤含水量是影响克氏针茅草原土壤呼吸作用在生长季节变化的主导环境因子,可以单独解释土壤呼吸作用变异的51%.     

呼伦贝尔地区贝加尔针茅草甸草原土壤CO_2排放特征

采用Li-8150多通道土壤碳通量自动观测系统,于2009年6月—2010年6月对呼伦贝尔地区贝加尔针茅草甸草原土壤呼吸进行连续野外观测,分析该地区土壤CO2通量排放特征.结果表明:生长季内贝加尔针茅草甸草原土壤呼吸日动态呈单峰曲线,最高值出现在13:00—15:00,最低值出现在5:00—6:00,土壤呼吸呈明显的季节变化,与土壤温度和土壤含水量季节动态相吻合.土壤呼吸与各层土壤温度和土壤含水量关系可以用线性模型和指数-乘幂模型来表示;土壤呼吸与各层土壤温度呈显著的指数回归关系,Q10变化范围分别为1.68~2.14和3.03~3.60,非生长季土壤温度对土壤呼吸的影响更为显著;生长季内土壤呼吸与10 cm土壤含水量呈显著正相关.2009和2010年土壤CO2年排放量分别为488.47和507.20 g C·m-2·a-1,生长季排放量约占年排放量的90%.     

玉米地土壤呼吸作用对土壤温度和生物因子协同作用的响应

基于2005年玉米(Zea mays)生长季土壤呼吸作用及其影响因子的动态观测资料,分析了玉米地土壤呼吸作用的日和季动态及其对土壤温度和生物因子协同作用的响应。结果表明,玉米地土壤呼吸作用的日变化为不对称的单峰型,其最小值和最大值分别出现在6∶00~7∶00和13∶00左右;玉米生长季中,土壤呼吸速率波动较大,其均值为3.16 μmol CO₂·m^-2·s^-1,最大值为4.87 μmol CO₂·m^-2·s^-1,出现在7月28日,最小值为1.32 μmol CO₂·m^-2·s^-1,出现在5月4日。在土壤呼吸作用日变化中,土壤呼吸速率(SR)与10 cm深度土壤温度(T)呈显著的线性关系:SR=αT+β。在整个生长季节,玉米净初级生产力(NPP)与直线斜率(α)呈显著正相关,生物量(B)也明显影响直线的截距(β)。基于此,建立了玉米地土壤呼吸作用动态模型SR=(aNPP+b)T+cB²+dB+e。土壤呼吸作用季节变化的大部分(97%)可以由土壤温度、NPP和生物量的季节变化来解释。当仅考虑土壤温度对土壤呼吸作用的影响时,指数方程会过大或过小地估计了土壤呼吸强度。该文的结果强调了生物因子在土壤呼吸作用季节变化中的重要作用,同时指出土壤呼吸作用模型不仅要考虑土壤温度的影响,在生物因子影响土壤呼吸作用的温度敏感性时,还应该把生物因子纳入模型。     

长白山红松针阔混交林与开垦农田土壤呼吸作用比较

利用静态箱式法测定长白山红松(Pinus koraiensis)针阔混交林及其开垦农田的土壤呼吸作用。结果表明,两者土壤呼吸作用的日动态和季节动态均主要受温度影响,农田土壤呼吸作用的日变化极值出现时间较林地提前,最大值出现在12∶00左右,比林地提前6 h左右,最小值在凌晨5∶00左右,早于林地2~3 h;在生长季,土壤呼吸速率与10 cm土壤含水量关系不显著,而与土壤5 cm温度呈显著的指数关系;农田土壤温度高于林地,但在整个生长季(5~9月)林地土壤释放CO₂量(2 674.4 g·m^-2)约为农田(1 285.3 g·m^-2)的2倍;观测期间,农田土壤呼吸速率占林地的比例范围在23.4%~76.3%之间,说明土壤呼吸作用还受不同土地利用方式下植被类型等的影响。农田和红松针阔混交林土壤呼吸作用的Q₁₀值分别为3.07和2.92,农田土壤呼吸作用的Q₁₀ 值估计可能偏大。森林转变为农田后,环境、生物因子以及土壤养分含量和物理性质发生改变,共同影响土壤呼吸作用的强度和动态特征。     

呼伦贝尔地区贝加尔针茅草甸草原土壤CO2排放特征

采用Li-8150多通道土壤碳通量自动观测系统,于2009年6月—2010年6月对呼伦贝尔地区贝加尔针茅草甸草原土壤呼吸进行连续野外观测,分析该地区土壤CO₂通量排放特征.结果表明: 生长季内贝加尔针茅草甸草原土壤呼吸日动态呈单峰曲线,最高值出现在13:00—15:00,最低值出现在5:00—6:00,土壤呼吸呈明显的季节变化,与土壤温度和土壤含水量季节动态相吻合.土壤呼吸与各层土壤温度和土壤含水量关系可以用线性模型和指数-乘幂模型来表示;土壤呼吸与各层土壤温度呈显著的指数回归关系,Q₁₀变化范围分别为1.68～2.14和3.03～3.60,非生长季土壤温度对土壤呼吸的影响更为显著;生长季内土壤呼吸与10 cm土壤含水量呈显著正相关.2009和2010年土壤CO₂年排放量分别为488.47和507.20 g C·m^-2·a^-1,生长季排放量约占年排放量的90%.     

放牧与围栏羊草草原生态系统土壤呼吸作用比较

采用静态箱式法,比较分析了内蒙古典型羊草草原放牧与围栏生态系统土壤呼吸作用及其与环境因子的关系．结果表明,围栏和放牧样地的土壤呼吸作用日动态均呈单峰型曲线,高峰值一般出现在13：00～15：00,围栏样地土壤呼吸作用日动态与地表温度相关性最好,而放牧样地与地下5cm温度相关性最好．在整个观测期内,6、7月份是植物生长的旺盛期,围栏样地土壤呼吸作用明显大于放牧样地约2．7倍;到植物生长后期的8、9月份,二者差异不大,与地下生物量的变化相似,可能与牲畜的采食对不同物候期的植物影响不同及周围环境因子的改变有关,说明人类活动的干扰不一定增加土壤呼吸作用．围栏样地和放牧样地土壤呼吸作用季节动态都与0～10cm的土壤含水量相关性最好,相关系数分别是0．853和0．741,而围栏样地土壤含水量与土壤呼吸作用季节动态的相关性大于放牧样地;围栏和放牧样地不同层次土温、土壤含水量与土壤呼吸作用日、季动态的关系均表现出浅层的相关性普遍大于深层．     

云南香格里拉地区亚高山草甸不同放牧管理方式下的碳排放

青藏高原由于高寒低温限制了有机碳的分解,大量的碳积累在土壤碳库中,对全球升温的反应很敏感.放牧可能会对该区草甸的碳排放产生显著影响.采用闭合箱动态法测定了云南香格里拉地区不同放牧管理方式下的亚高山草甸生态系统呼吸与土壤呼吸.常年放牧草甸与季节性放牧草甸的生态系统呼吸和土壤呼吸均呈现相似且明显的单峰季节变化特征,7月份达最大值,生态系统呼吸分别为9.77、8.03 μmol CO2 m-2 s-1,土壤呼吸分别为8.05、7.74 μmol CO2 m-2 s-1;1月份达最低值,生态系统呼吸分别为0.21、0.48 μmol CO2 m-2 s-1,土壤呼吸分别为0.16、0.49 μmol CO2 m-2 s-1.受一天中气温和土温的影响,常年放牧草甸的生态系统呼吸与土壤呼吸的日变化在夏季与冬季均呈现明显的单峰曲线变化,最高值都出现在14:00左右,最低值出现在凌晨.在夏季6～10月份,常年放牧草甸的呼吸显著大于季节性放牧草甸,表明较高的放牧强度增加了亚高山草甸的碳排放.土壤温度的指数模型F = aebT比土壤水分能更好地解释呼吸的变异性(R2 = 0.50～0.78,P < 0.0001).二元回归模型F=aebTWc比单因子模型的效果更好(R2=0.56～0.89,P < 0.0001).土壤呼吸在整个亚高山草甸生态系统呼吸中占主导地位,在常年放牧草甸与季节性放牧草甸分别为63.0%～92.7%和47.5%～96.4%,地上植物呼吸随生长季的变化而变化,在生长旺季占有较大的比例.生态系统呼吸和土壤呼吸的长期Q10(1a)是短期Q10(1d)的2倍左右.季节性放牧草甸的长期Q10小于常年放牧草甸,表明在温度上升的背景下,放牧压力较小的草甸碳库较为稳定,具有较好的碳截存能力.     

长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究

用密闭静态箱式法观测了长白山阔叶红松林生态系统生长季中的土壤呼吸作用。结果表明, 长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用日动态呈单峰曲线, 在 18∶0 0左右达到最大值。土壤呼吸作用在生长季中的动态呈单峰曲线, 7月最大。 6、7、8、9各月平均土壤呼吸作用分别为 0.2 2、0.32、0.2 3和 0.13gC·m-2 ·h-1。温度升高可以提高土壤呼吸作用强度, 地下 5cm的土壤温度比气温更能准确地反映土壤呼吸作用的动态变化 ;土壤水分含量在一定范围内增加可使土壤呼吸作用强度增加, 但水分过多也会对土壤呼吸产生抑制作用而导致土壤碳排放减少。     

玉米生长季土壤呼吸的时间变异性及其影响因素

基于东北地区玉米生态系统土壤呼吸连续2个生长季的观测,阐明了土壤呼吸日、季节变化特征,综合分析了水热因子、土壤性质、生物量及叶面积指数（LAI）对土壤呼吸的影响。结果表明：玉米地土壤呼吸日变化为不对称的单峰型曲线,最小值和最大值分别出现在6：00-7：00和13：00左右。2005年玉米生长季土壤呼吸速率均值为3．16μmol CO2&#183;m^-2&#183;s^-1,最大值为4．77μmol CO2&#183;m^-2&#183;s^-1,出现在7月28日;最小值为1．31μmol CO2&#183;m^-2&#183;s^-1,出现在5月4日。统计分析表明：土壤温度是玉米生态系统土壤呼吸日变化的驱动因素;土壤温度和土壤水分是影响土壤呼吸季节变化的关键因素,二者可以解释玉米生长季土壤呼吸时间变异的87％;LAI和根系生物量与土壤呼吸速率呈正相关,说明生物因子对土壤呼吸季节变化也有影响;土壤有机质、全氮和碳氮比等土壤理化特性与土壤呼吸速率的关系较弱;玉米生长季追施氮肥明显促进土壤呼吸速率。     

塔克拉玛干沙漠腹地冬季土壤呼吸及其驱动因子

利用Li-8150系统测定了塔克拉玛干沙漠腹地冬季(1月)土壤呼吸,分析了环境驱动因子对极端干旱区荒漠生态系统土壤呼吸的影响。结果表明:(1)冬季土壤呼吸日变化呈现出显著的单峰曲线,土壤呼吸速率最大值出现在12:00,为0.0684μmol CO2m-2s-1,凌晨04:00附近出现最小值,为-0.0473μmol CO2m-2s-1;(2)土壤呼吸速率与各层气温,0cm地表温度均存在着极其显著或显著的线性关系,且都具有正相关性;(3)土壤呼吸速率与5cm土壤湿度存在着较为明显的线性关系,该层湿度能够解释土壤呼吸的69.5%;(4)0cm地表温度对土壤呼吸贡献最大,其次是5cm土壤湿度;(5)以0cm地表温度、5cm土壤湿度为变量,通过多元回归分析表明:土壤温度-湿度构成的多变量模型能够解释大于86.9%的土壤呼吸变化情况;(6)研究时段内土壤呼吸速率的平均值是-1.45mg CO2m-2h-1。