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。     

万木林保护区柑橘和锥栗园土壤呼吸的比较

采用Li-8100开路式土壤碳通量系统,对福建省万木林保护区内柑橘和锥栗两果园土壤呼吸进行1年的定位观测,分析了土壤水热因子及人为管理措施对土壤呼吸的影响.结果表明:柑橘和锥栗园样地土壤的呼吸速率月变化均呈单峰型曲线,峰值分别出现在7月(3.76 μmol·m-2·s-1)和8月(2.69 μmol·m-2·s-1);柑橘和锥栗园样地土壤呼吸速率的年均值分别为2.68和1.55 μmol·m-2·s-1,且柑橘园土壤呼吸速率极显著高于锥栗园;土壤温度是影响土壤呼吸的主要因素,可以解释土壤呼吸速率月动态变化的73％～86％;锥栗园土壤含水量与土壤呼吸速率呈显著正相关,但柑橘园两者关系不显著;指数方程计算的柑橘和锥栗园土壤呼吸的Q10值分别为1.58和1.75;柑橘和锥栗园土壤呼吸年通量值分别为10.01和5.77tC·hm-2 ·a-1.     

湖南会同林区毛竹林地的土壤呼吸

采用CID-301PS光合分析仪(配带土壤呼吸室),对湖南会同林区毛竹林地土壤呼吸进行测定,结果表明,毛竹林地土壤总呼吸速率、异养呼吸速率、自养呼吸速率及凋落物呼吸速率的年平均值分别为2.13、1.44、0.69μmolCO2·m-2·s-1和0.31μmolCO2·m-2·s-1,并呈现明显的季节变化规律和日变化规律,季节变化曲线呈单峰型,表现为1～7月份随着气温、地温的升高呈上升的趋势,在8月达年呼吸速率的最大值,分别达4.95、3.01、1.94μmolCO2·m-2·s-1和0.80 μmolCO2·m-2·s-1,此后随温度的降低而呈逐渐递减的趋势,直到翌年的1月份或2月份,分别为0.76、0.70、 0.06μmolCO2·m-2·s-1 和 0.05μmolCO2·m-2·s-1.日变化曲线图表现为单峰形态,一般也是随着温度的升高而加大,随着温度的降低而减小.6:00～14:00,随着土壤温度的升高而增加,一般在16:00～18:00出现最高峰,此后,一直递减,直到次日4:00～8:00.由此计算出毛竹林地土壤年释放CO2量为33.94 t·hm-2·a-1,其中,林地异养呼吸、自养呼吸和凋落物呼吸分别占总呼吸的59.5%、28.3%和12.2%.     

东北温带次生林与落叶松人工林的土壤呼吸

2006年5—10月,使用Li-6400-09土壤呼吸系统测定了黑龙江省帽儿山地区温带次生林转化为落叶松人工林后土壤呼吸速率(Rs)的变化.结果表明:次生林与落叶松人工林土壤呼吸速率的日变化均呈单峰型曲线,与地温的日变化趋势相似.测定期间内,次生林和落叶松人工林Rs的变化范围分别为0.43~7.26μmol CO2.m-2.s-1和0.63~4.70μmol CO2.m-2.s-1,最大值出现在7—8月,最小值出现在10月.5—8月,次生林的Rs明显高于落叶松人工林.次生林和落叶松人工林枯落物层呼吸速率的季节变化范围分别为-0.65~1.26μmol CO2.m-2.s-1和-0.43~0.47μmol CO2.m-2.s-1.两林分中的Rs与土壤温度均呈明显的指数相关,且与5 cm深地温相关最紧密.用5 cm地温估算的次生林和落叶松人工林Q10分别为3.61和3.07.次生林的Rs与10~20 cm土壤含水率相关显著,而落叶松人工林的Rs与土壤含水率无明显相关.     

不同土地利用方式下土壤呼吸及其温度敏感性

采用静态箱-气相色谱法对四川盆地中部紫色土丘陵区3种土地利用方式（林地、草地和轮作旱地）土壤呼吸进行测定，结果表明，林地、草地和旱地土壤呼吸速率变化范围分别为78．63～577．97、39．28～584．18和34．48～484．65mgCO2·m^-2·h^-1，年平均土壤呼吸速率分别为264．68、242．91、182．21mgCO2·m^-2h^-1。3种土地利用方式的土壤呼吸速率季节变化趋势均呈单峰曲线，林地和草地土壤呼吸速率最大值均出现在夏末（7月底与8月初之间），旱地土壤呼吸速率最大值出现的时间比林地和草地要早，在6月底与7月初之间；最小值均出现在12月底与翌年1月初之间。土壤温度和土壤湿度是影响本地区土壤呼吸的主要因子，双因素关系模型（R=αe^bTw^c）较好地拟合了土壤温度和土壤湿度对土壤呼吸的影响，二者共同解释了土壤呼吸变化的64％～90％。土壤呼吸的温度敏感性指数Q10值受土壤（5cm处）温度和土壤（0～10cm）湿度的影响。分析表明3种土地利用土壤的Q10值与土壤温度呈显著负相关关系，而与土壤湿度呈显著正相关关系。     

冻融交替对科尔沁沙地不同土地利用方式土壤呼吸的影响

在中高纬度和高海拔地区,冻融作用影响土壤的理化性质和微生物性状,进而影响土壤呼吸过程。研究冻融作用下土壤呼吸的变化,对准确估算全球碳循环具有重要意义。以科尔沁沙地沙质草地、樟子松疏林草地和农田为研究对象,通过冻融实验比较不同土地利用方式和冻融循环对土壤呼吸的影响。结果表明:土地利用方式对土壤呼吸有显著影响,在未发生冻融作用时沙质草地土壤呼吸速率显著大于樟子松疏林草地和农田(P0.05),3种土地利用方式的土壤呼吸平均速率分别为0.339、0.258和0.234μmolCO2.m-2.s-1;不同冻融循环对沙质草地和樟子松疏林草地土壤呼吸影响显著(P0.05)。其中,一次冻融循环条件下沙质草地、樟子松疏林草地和农田土壤呼吸平均速率分别为0.276、0.243和0.233μmolCO2.m-2.s-1,多次冻融循环条件下分别为0.314、0.274和0.259μmolCO2.m-2.s-1;沙质草地、樟子松疏林草地和农田的Q10值分别为116.0、26.2和16.4,表明冬季低温条件下土地利用方式强烈影响土壤呼吸对温度的敏感性。     

黄土旱塬区不同覆盖措施对冬小麦农田土壤呼吸的影响

采用田间试验研究了黄土旱塬区不同覆盖措施下的冬小麦农田土壤呼吸日变化和季节变化特征.试验包括4个处理：作物生育期秸秆覆盖600 kg·hm^-2（M₆₀₀）、秸秆覆盖300 kg·hm^-2（M₃₀₀）、地膜覆盖（PM）和无覆盖处理（CK）.结果表明：冬小麦农田土壤呼吸速率从播种至返青之前呈下降趋势,处理间没有显著差异;越冬后土壤呼吸速率迅速提高,至拔节期最高.与CK相比,3个覆盖处理在越冬至成熟期间均显著促进了土壤CO₂的释放,其中PM与其他处理间的差异达到极显著水平.全生育期M₆₀₀和M₃₀₀处理土壤呼吸速率平均分别为1.47和1.52 μmol CO₂·m^-2·s^-1,较CK（1.38 μmol CO₂·m^-2·s^-1）分别提高了6.6%和10.2%;PM处理土壤呼吸速率平均为3.63 μmol CO₂·m^-2·s^-1,较CK提高了163%.CK处理土壤呼吸日变化呈单峰曲线,峰值出现在12：00左右,秸秆覆盖后峰值时间推迟到14：00左右;PM处理土壤呼吸日变化特征在拔节期与对照相似,在成熟期则呈双峰曲线,峰值分别出现在12：00和16：00左右.土壤呼吸速率与土壤温度和土壤水分分别呈指数和抛物线式相关.     

田间条件下黑垆土基础呼吸的季节和年际变化特征

明确土壤基础呼吸的季节和年际变化及其影响因素,对了解土壤有机碳的变化机理具有重要的意义。在长武农田生态系统国家野外科学观测研究站,本研究依托其长期（始于1984年）的裸地处理,于2009—2011年,利用Li—8100系统（Li—COR, Lincoln, NE, USA）监测了土壤呼吸、土壤水分和土壤温度,研究田间条件下土壤基础呼吸的年际和季节间变化及其与环境变量之间的关系。裸地土壤呼吸具有显著地季节和年际变异特性。2009年土壤呼吸速率波动于0.62—1.83mol?m-2?s-1,平均为1.16 mol?m-2?s-1;2010年土壤呼吸的变化范围为0.30—1.46 mol?m-2?s-1,均值为0.92 mol?m-2?s-1;2011年则为0.06—1.68 mol?m-2?s-1和0.88 mol?m-2?s-1。2009到2011的三年期间裸地土壤呼吸的年累积量依次为282、234和230 g CO2—C m-2。裸地土壤呼吸与土壤温度呈显著指数关系,而与土壤水分呈显著一元二次方程关系。土壤温度和土壤水分共同控制土壤呼吸的变化。试验期间,土壤呼吸累积量与试验期间降水总量相反,但与年均气温无关。在裸地处理上,因土壤呼吸年流失有机碳达到2.5 Mg CO2—C ha-1。     

改变C源输入对油松人工林土壤呼吸的影响

2010年生长季,采用不同处理（去凋切根、去除凋落物、对照、切除根系、加倍凋落物）研究土壤C源输入方式对油松人工林土壤呼吸速率及5 cm土壤温湿度的影响。结果表明：改变C源输入对土壤温度产生的差异不显著（P>0.05）,而对土壤湿度和土壤呼吸速率产生的差异显著（P<0.05）。整个观测期去凋切根、去凋、对照、切根及加倍凋落物处理的土壤呼吸速率平均值分别为1.54,1.71,2.71,2.47和3.39 ?mol m-2 s-1。相比对照样方土壤呼吸,去凋切根处理使油松人工林整个观测期土壤呼吸速率平均降低（44.27 2.31）%;去除凋落物使土壤呼吸速率平均降低（36.03 2.64）%;切除根系使土壤呼吸速率平均降低（10.76 3.26）%,但试验初期切除根系表现为增加土壤呼吸,6月下旬和7月中旬分别使土壤呼吸增加25.91%和0.29%,此后,切除根系使土壤呼吸速率显著降低。如果排除6月和7月的数据,则切除根系使土壤呼吸速率平均降低21.90%;加倍凋落物使土壤呼吸速率平均增加（21.01 3.21）%。去凋切根、去凋、切根和加倍凋落物处理土壤呼吸的温度敏感系数Q10值分别为1.75,1.65,2.32和3.10,四者之间差异均显著（P<0.05）,对照样方土壤呼吸的Q10值为2.23。不同处理土壤呼吸速率与土壤温度均呈显著指数相关（P<0.001）,而与土壤湿度的相关性并不显著（P>0.05）。土壤温度和水分的双变量模型均可以很好地解释土壤呼吸的季节变化,拟合方程的R2值范围为0.49—0.83。     

中国不同气候带人工林与天然林的土壤呼吸差异

通过国内外文献检索收集了201 条中国森林土壤呼吸及相关环境因子数据, 比较了不同气候带(热带、亚热带、暖温带、中温带和高原气候区)人工林和天然林的土壤呼吸差异。结果表明: 中国森林土壤呼吸沿着气候梯度由南至北呈递减趋势,平均速率为2.67 μmol·m^–2·s^–1。天然林平均土壤呼吸速率(2.89 μmol·m^–2·s^–1)显著高于人工林(2.40 μmol·m^–2·s^–1)。除了暖温带以外, 其它四个气候区的天然林土壤平均呼吸速率均高于人工林。人工林土壤平均呼吸速率依次为: 暖温带(3.17 μmol·m^–2·s^–1)>热带(2.83 μmol·m^–2·s^–1)>亚热带(2.20 μmol·m^–2·s^–1)>中温带(1.97 μmol·m^–2·s^–1)>高原气候区(1.14 μmol·m^–2·s^–1); 其中高原气候区的土壤平均呼吸速率显著低于暖温带、热带和亚热带。天然林的土壤平均呼吸速率依次为: 热带(4.40 μmol·m^–2·s^–1)>暖温带(2.75 μmol·m^–2·s^–1)>亚热带(2.70 μmol·m^–2·s^–1)>高原气候区(2.63 μmol·m^–2·s^–1)>中温带(2.37 μmol·m^–2·s^–1)。不同气候带森林土壤自养呼吸贡献率平均为33.1%(17.1-65.7%), 天然林土壤自养呼吸比例(34.7%)略高于人工林(32.6%)。中国森林土壤呼吸的Q₁₀值平均为2.56(1.46-3.60), 沿气候梯度由南到北逐渐增加。不同气候带的人工林土壤呼吸温度敏感性Q₁₀(2.38)要低于天然林(2.68)。     

Soil Respiration under Three Land use Categories of Mountainous Region in Xishuangbanna,Yunnan

In order to study the difference of the soil respiration under different land uses in Xishuangbanna, field observations were conducted on the soil respiration rate from November 2010 to May 2011 under forest tea plantations, terrace tea plantations and secondary forests. Daily variations of soil respiration and its influence factors were analyzed. The results showed that there are different daily change patterns of soil respiration rate and soil moisture under different land uses, with statistically insignificance of soil respiration rate (P<0.05). The daily maximum soil respiration rate is almost at 14∶00-16∶00. The soil respiration rate and soil moisture vary most during the dry rainy transition season. The average soil respiration rate: forest tea plantations (2.62μmol·m-2s-1)相似文献   

不同土地利用对土壤有机碳储量及土壤呼吸的影响

为了探讨土地利用方式对土壤碳储及土壤呼吸的影响,对安徽沿淮洼地杞柳纯林、杞柳-杨树混交林及杨树纯林3种不同土地利用方式下土壤有机碳储量及土壤呼吸特点进行了比较。结果表明:杞柳纯林、杞柳-杨树混交林、杨树纯林0～30cm土壤有机碳含量分别为6.80、8.50和7.71g·kg-1,土壤有机碳密度分别为2.88、3.26和2.95kg·m-2,土壤有机碳含量和土壤碳密度随土层深度的增加而降低。不同土地利用类型土壤呼吸年平均值分别为1.68μmol·m-2·s-1(杞柳纯林)、2.33μmol·m-2·s-1(杞柳-杨树混交林)、1.61μmol·m-2·s-1(杨树纯林),土壤呼吸日均值最高出现在夏季(6.64μmol·m-2·s-1),最低为冬季(0.13μmol·m-2·s-1)。相关分析表明,土壤呼吸速率与地表气温之间呈显著的指数关系,杞柳纯林、杞柳-杨树混交林、杨树纯林的相关系数R2分别为0.71、0.62、0.54。杞柳-杨树混交林较杞柳纯林有利于土壤有机碳的固定,杞柳纯林土壤有机碳储量偏低,与其粗放经营有关。在今后的栽植管理中,应采取合理的耕作施肥措施,在提高土壤肥力的同时增强土壤的碳固定。     

模拟降雨对西双版纳热带次生林和橡胶林土壤呼吸的影响

降雨作为一个重要的环境因子,对土壤呼吸具有重要的影响。研究土壤呼吸与降雨的关系,对准确估算大气中的CO2含量具有重要意义。本研究通过人工模拟降雨事件,应用野外原位测定方法,测量了热带次生林和橡胶林土壤呼吸速率、地下5cm土壤温度和土壤含水量的变化,以探究热带两种主要植被类型的土壤呼吸、土壤温度、土壤含水量对旱季单次降雨事件的响应过程与规律。研究发现,在旱季连续一周没有降雨的情况下,人工模拟降雨事件使土壤呼吸在降雨后的2h内被迅速激发,次生林的土壤呼吸最大达到11.15 μmolCO2·m-2·s-1,是对照的近7倍;橡胶林的土壤呼吸最大达到了15.88 μmolCO2·m-2·s-1,是对照的近11倍。随后激发效应迅速降低,尤其是橡胶林,在人工模拟降雨6h后处理与对照间无显著差异。人工模拟降雨前两种林型的土壤含水量与对照相比均无显著性差异,人工模拟降雨后的2d内土壤含水量均显著高于对照;人工模拟降雨前后土壤温度与对照相比均无显著性差异。本研究结果支持了"Birch effect",2种主要热带林型在旱季时期,由于单次降雨事件激发而释放到大气中的CO2是降雨前的数倍。     

小兴安岭5种林型土壤呼吸时空变异

原始阔叶红松林、谷地云冷杉林、阔叶红松择伐林、次生白桦林、人工落叶松林是小兴安岭乃至东北地区的重要森林类型。采用红外气体分析法比较测定了这几种森林类型的土壤呼吸及其相关环境因子,分析探讨了这几种森林类型土壤呼吸的时空变异。结果表明:各林型土壤呼吸与5 cm深土壤温度(T5)呈显著的指数相关,并且土壤呼吸与土壤温度、土壤湿度及其相互作用的回归模型可以解释各林型土壤呼吸约71%的季节变异。生长季平均土壤呼吸速率为次生白桦林(3.59μmolCO.2m-.2s-1)>谷地云冷杉林(3.52μmolCO.2m-.2s-1)>阔叶红松择伐林(3.44μmolCO.2m-.2s-1)>原始阔叶红松林(2.58μmolCO.2m-.2s-1)>人工落叶松林(2.29μmolCO.2m-.2s-1),说明土壤呼吸对原始阔叶红松林人为干扰的响应是不同的。各林型Q10值介于1.84(人工落叶松林)—2.32(次生白桦林)之间。在整个生长季,各林型之间土壤呼吸的变异系数变化幅度为19.74%—37.39%,而各林型内土壤环间其变化幅度为32.13%—60.20%,显著大于样地间的变化幅度14.28%—35.70%(P<0.001),说明土壤呼吸在细微尺度上的差异更大。土壤湿度可以解释各林型(阔叶红松林除外)内部土壤呼吸15.8%—33.5%的空间异质性。     

不同年龄兴安落叶松树干呼吸及其与环境因子关系的研究

采用动态红外气体分析法研究了两个不同年龄兴安落叶松(Larix gmelinii Rupr.)人工林内落叶松树干呼吸速率的季节变化,并分析了树干呼吸速率与环境因子的关系.两个年龄落叶松树干呼吸速率均是从春季到夏季逐渐升高,高峰值出现在7月(成熟林)和8月份(幼林),之后明显下降.幼林落叶松的树干呼吸速率(变化范围是1.99～6.15 μmol*m-2*s-1)显著高于成熟林(变化范围是1.52～3.38 μmol*m-2*s-1)(P<0.05).树干温度对树干呼吸影响较大,树干呼吸速率与树干温度呈指数相关关系;成熟林和幼林树干呼吸的Q10值分别为1.96和3.44.当空气相对湿度较低时,树干呼吸速率与其关系无明显规律,但当空气相对湿度很高时,能大大促进树干的呼吸作用.     

Changes of Atmospheric CO2, Photosynthesis of the Grass Layer and Soil CO2 Evolution in a Typical Temperate Deciduous Forest Stand in the Mountainous Areas of Beijing

Middle-sized chambers (40 cmx 40 cmx20 cm) and an infrared gas analyzer (IRGA)were used for the measurement of net photosynthesis of the grass layer and soil CO2 evolution, in Quercus liaotungensis Koidz. forest, which is a typical temperate forest ecosystem in the mountainous areas of Beijing. Changes of CO2 concentrations in both the atmosphere (2 m above canopy) and the forest canopy (2 m below the top of the canopy) together with those of net photosynthesis and soil CO2 evolution were also examined, in order to find the characteristics of CO2 exchange between the different components of the temperate forest ecosystem and the atmosphere. Atmospheric CO2 averaged (323 ±10) and (330± 1) μmol'mo1-1 respectively in summer and autumn. During the 24-hour measurements, large differences as much as – 46 and – 61 μmol ·mol- 1 respectively in the atmosphere and forest were found. Net photosynthesis of the grass layer in summer was (2.59 ± 1.05) μmol CO2·m-2·s-1, two times of that in autumn, (1.31±0.39) μmol CO2·m-2·'s-1. In summer, there was much more CO2 evolved from soil than in autumn, averaging (5.18 ± 0.75) μmol CO2·m- 2·s- 1 and ( 1.96 ± 0.57) tanol CO2· m- 2· s- 1, respectively. A significant correlation was found between soil CO2 evolution and ground temperature, with Y = –0.864 2 + 0.310 1X, r =0.7164, P < 0.001 (n = 117). Both the minimal atmospheric CO2 level and the maximum net photosynthesis occurred around 14:00; and an increase in atmospheric CO2 and of soil CO2 evolution during night times were also found to be remarkable.     

南亚热带森林群落演替过程中林下土壤的呼吸特征

采用CI-310便携式光合作用系统及其附件,测定了广东省黑石顶自然保护区南亚热带森林演替系列中的马尾松林和松阔混交林林下土壤的呼吸速率。测定结果显示:在自然条件下,马尾松林土壤呼吸速率在1.650~4.0μmolCO2m-2s-1,松阔混交林土壤呼吸速率在1.70~3.950μmolCO2m-2s-1之间。林下土壤呼吸速率与温度和土壤空气相对湿度可用拟合,据此并结合当地气象资料推算出马尾松林和松阔混交林的年均土壤呼吸量分别为31.027、36.629 tCO2hm-2,后者高于前者。     

Photosynthetic Characteristics of Cyanotis arachnoidea and Their Ecological Significance

The photosynthetic characteristics of Cyanotis arachnoidea Clarke was studied through shading experimentation in pot culture. The effect of different shade level on the photosynthetic rate, the characteristics of photosynthetic organs and the bio-production of C. arachnoidea were compared. The main results are as follows: 1. C. arachnoidea was a C3 type solaphilic and shade tolerant herb. Its light saturation point was about 650 μmol · m-2 · s-1 and the light compensation point was about 17 μmol · m-2 · s-1. Its CO2 compensation point was about 130× 10-6. 2. The maximum net photosynthetic rate of C. arachnoidea was about 12.45 μmol · m-2 · s-1. The diurnal variation regularity of its photosynthetic rates exhibited a double peak curve in which the main peak appeared during 11: 00～12: 00, and the second around 15: 00. 3. 20%～50% shading favored the growth of C. arachnoidea. In comparison with those with control treatment, the content of chlorophyll b with 20%～50% of shading treatment increased by 47 %～83%, and the photosynthetic production increased by 12 %～18 % as a result of increase in the net photosynthetic rate (relative photosynthetic rate).     

NaCl胁迫对互花米草细胞膜和光响应曲线特征参数的影响

以大米草的互花米草为材料,研究了不同盐浓度对其细胞膜透性、丙二醛(MDA)含量和光响应曲线的特征参数的变化情况。结果表明:盐浓度低于300mmol·L-1时,互花米草细胞膜透性和MDA含量较对照组无显著差异;其较高的最大光合速率(>30μmol·m-2·s-1),表观量子效率(>0.05mol·mol-1Photons)以及较低的暗呼吸速率(<1.5μmolCO2·m-2·s-1)和光补偿点(<20μmol·m-2·s-1)为其有机物质积累、竞争、建立种群并扩散提供条件。盐浓度高于500mmol·L-1时,互花米草膜透性和MDA含量显著上升,最大光合速率(Amax)及表观量子效率(Q)显著下降,暗呼吸速率(Rday)和光补偿点(LCP)上升。表明细胞膜和光合作用有关酶受到迫害,抑制了其正常生长。盐胁迫下互花米草光合速率降低,但蒸腾速率的显著下降提高了单叶水分利用效率,从而部分缓解了渗透势变化对细胞的迫害,为其生存和生长提供条件。