锡林河流域两类植物群落土壤呼吸特征的比较

采用碱液吸收法对锡林河流域一个半干旱典型草原群落的土壤呼吸进行了5个月的野外测定,并对其与气候因子和生物量之间的关系进行了分析。另选择了锡林河岸边的一个沼泽化草甸群落作为对比来研究土壤湿度和植被类型对土壤呼吸的影响。主要结果包括:1)两个群落土壤呼吸的季节动态基本一致,均出现了两个峰值,其中草原群落和草甸群落土壤呼吸速率的变化范围分别为312.8～1 738.9 mg C·m-2·d-1 和354.6～2 235.6 mg C·m-2·d-1。草甸群落的土壤呼吸速率明显高于草原群落,它们的日平均土壤呼吸速率分别为1 349.6 mg C·m-2·d-1和785.9mg C·m-2·d-1; 2)在草原群落中,土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性比其与温度的关系更加显著,而在草甸群落正好相反,反映出这两种气候因子在不同生境中起着不同的作用。根据土壤呼吸与气温之间的回归关系外推出2001年生长季草原群落和草甸群落的土壤呼吸量分别为142.4 g C/m2 和 236.1 g C/m2;3)在草甸群落中,地上总生物量与土壤呼吸速率之间没有显著的相关关系,而地上部活体生物量与土壤呼吸速率之间则存有很显著的幂函数关系。在草原群落中,土壤呼吸速率与地上活体生物量或地上总生物量的相关性均很弱。     

温带草原11个植物群落夏秋土壤呼吸对气温变化的响应

 在夏秋季节,采用碱液吸收法对锡林郭勒草原11个群落的土壤呼吸进行了测定,比较和分析了各群落土壤呼吸的季节动态、平均呼吸速率、土壤呼吸对气温变化的响应。结果表明：1）各群落土壤呼吸有明显的季节变化,其动态与气温大体一致,但不完全同步; 2）生长季各群落平均呼吸速率介于565.07～1 349.56 mg C·m-2·d-1之间,总体差异极显著,各群落平均呼吸速率与平均气温无显著相关关系;3）指数模型能较好地表示土壤呼吸对温度变化的响应,温度能在一定程度上解释土壤呼吸的季节变化,但温度较低时模型的拟合好于温度较高时;4）各群落的Q10值介于1.47～1.84之间,与各群落的平均气温亦无显著相关关系,小麦群落的Q10高于所有草地群落,说明土地利用方式对土壤呼吸的温度敏感性有影响。     

水热条件对锡林河流域典型草原退化群落土壤呼吸的影响

 采用碱液吸收法对锡林河流域温带典型草原一退化群落的土壤呼吸进行了测定,并分析了温度和水分对土壤呼吸的影响,结果表明：1）土壤呼吸总体趋势是夏季高,其它季节低,但季节动态呈现不规律的波动曲线;2）气温、地表温度以及5 cm、10 cm、15 cm和25 cm的土壤温度均与土壤呼吸速率呈显著的指数关系,温度对土壤呼吸的影响在低温时比高温时更显著;3）0～10 cm和10～20 cm土层的土壤含水量均与土壤呼吸速率呈显著的线性关系,消除气温的影响后则呈更为显著的乘幂关系;4）根据变量在p=0.05水平上的多元回归分析结果得到关于土壤呼吸与气温和10～20 cm土壤含水量的关系模型：y=5 911.648×e0.04216Ta×M20. 90758 (R2=0.8584,p<0.0001) ,这一模型比单变量模型能更好地解释土壤呼吸的变化情况;5）实验期间土壤呼吸的平均速率为661.35 mgC·m-2·d-1,以气温、地表温度以及5 cm、10 cm、15 cm和25 cm的土壤温度为依据得到的Q10值依次为1.63、1.47、1.52、1.70、1.90、1.97。     

锡林河流域两类植物群落土壤呼吸特征的比较

采用碱液吸收法对锡林河流域一个半干旱典型草原群落的土壤呼吸进行了5个月的野外测定,并对其与气候因子和生物量之间的关系进行了分析.另选择了锡林河岸边的一个沼泽化草甸群落作为对比来研究土壤湿度和植被类型对土壤呼吸的影响.主要结果包括:1)两个群落土壤呼吸的季节动态基本一致,均出现了两个峰值,其中草原群落和草甸群落土壤呼吸速率的变化范围分别为312.8～1 738.9mgC@m-2@d-1和354.6～2 235.6 mg C@m -2@d-1.草甸群落的土壤呼吸速率明显高于草原群落,它们的日平均土壤呼吸速率分别为1 349.6 mg C@m-2@d-1和785.9mg C@m-2@d1;2)在草原群落中,土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性比其与温度的关系更加显著,而在草甸群落正好相反,反映出这两种气候因子在不同生境中起着不同的作用.根据土壤呼吸与气温之间的同归关系外推出2001年生长季草原群落和草甸群落的土壤呼吸量分别为142.4 g C/m2和236.1 g C/m2;3)在草甸群落中,地上总生物量与土壤呼吸速率之间没有显著的相关关系,而地上部活体生物量与土壤呼吸速率之间则存有很显著的幂函数关系.在草原群落中,土壤呼吸速率与地上活体生物量或地上总生物量的相关性均很弱.     

松嫩平原西部草甸草原典型植物群落土壤呼吸动态及影响因素

以松嫩平原西部草甸草原中典型植物虎尾草、碱茅、芦苇和羊草群落为对象,分析了4种植被群落土壤呼吸速率日动态和季节动态及其影响因素,以及土壤盐碱度与土壤呼吸碳排放量的关系.结果表明:4种植物群落的土壤呼吸速率日变化均呈明显的单峰曲线,峰值出现在11:00—15:00,而谷值大多出现在21:00—1:00或3:00—5:00;4种植被群落土壤呼吸速率的季节变化趋势一致,7、8月的土壤呼吸速率(3.21~4.84μmol CO2·m-2·s-1)最高,10月最低(0.46~1.51μmol CO2·m-2·s-1);各群落土壤呼吸速率与土壤和近地表大气温度之间呈极显著相关关系,其中,虎尾草群落的土壤呼吸速率与土壤表层含水量极显著相关,芦苇和羊草群落土壤呼吸速率与近地表的相对湿度显著相关.土壤盐分含量明显抑制了土壤CO2排放量,土壤pH、电导率和土壤交换性钠可以解释该草甸草原土壤呼吸空间变异的87%~91%.     

不同耕作措施下旱地农田土壤呼吸及其影响因素

为探讨耕作措施对旱地农田土壤呼吸的影响,采用动态气室法在山西寿阳地区对秸秆还田、免耕覆盖、浅旋耕、常规耕作4种耕作措施下玉米生长季土壤呼吸及影响因子进行了测定和分析。结果表明,4种耕作措施下土壤呼吸速率的日和季节变化规律明显,均呈单峰型,呼吸速率的日峰值出现在11:30 13:30,呼吸速率的季节峰值出现在7月上旬至中旬。浅旋耕、秸秆还田、常规耕作、免耕覆盖措施整个生长季平均土壤呼吸速率分别为2.82、2.77、2.64μmolCO.2m-.2s-1和2.49μmolCO.2m-.2s-1,处理间无显著差异。研究结果还显示土壤温度和湿度是影响旱地农田土壤呼吸的主要因子,二者分别解释了土壤呼吸季节变化的55%78%,20%43%。4种措施下土壤呼吸的温度敏感系数Q10值在2.19 3.07之间,大小依次为免耕覆盖浅旋耕秸秆还田常规耕作。对水分的敏感性依次为免耕覆盖秸秆还田浅旋耕常规耕作。     

海南岛东寨港红树林群落甲烷通量研究

 采用静态箱法对海南东寨港4个站位的5个红树林群落的土壤甲烷通量进行了研究,结果表明林地土壤平均甲烷通量为0.81mg·m-2·d-1。利用聚乙烯袋密闭法测定了6种红树植物叶片的甲烷通量,发现红树植物叶片具有吸收大气甲烷的效应。通过海莲(Bruguiera sexangula)红树林的研究还表明,林地土壤甲烷通量的日变化与林内潮水淹浸状况有关。海莲林不同滩面土壤甲烷通量的差异与土壤含水量有关。土壤甲烷通量的季节差异因植被类型或土壤性质不同而表现为两种形式。     

锡林河流域羊草草原群落土壤呼吸及其影响因子的研究

采用碱液吸收法对内蒙古锡林河流域羊草 (L eymus chinensis)草原群落土壤呼吸速率进行了连续 2年的野外测定 ,并通过多元回归手段对其影响因子进行了分析。结果表明 :1) 1998～ 1999年两个生长季羊草群落土壤呼吸速率的季节动态均为单峰型曲线 ,最大值出现在 7月下旬 ;2 ) CO2 释放速率、气温和土壤含水量之间有如下关系 :L n Res=5 .85 96 0 .0 12 5 M 0 .0 394T 0 .0 0 49M× T,R2 =0 .70 96 ,表明约有 70 %的土壤呼吸量变化是由气温和土壤含水量共同决定的 ,其中以温度为主 (Res=2 5 6 .75 T0 .6 5 5 7,R2 =0 .5 779) ,Q1 0 在 2 .0～ 3.0之间 ;3)羊草无放牧群落生长季的土壤呼吸总量在 2 49.4～ 32 0 .7g C.m- 2 .a- 1之间 ,放牧群落在 2 37.0～ 30 5 .6 g C.m- 2 .a- 1之间 ,放牧对土壤呼吸影响不大。     

三江平原草甸湿地土壤呼吸和枯落物分解的CO2释放

利用静态箱-碱液吸收法研究了三江平原草甸湿地土壤呼吸和枯落物分解的CO2释放速率,讨论了影响CO2释放的环境因素,估算了枯落物分解的CO2释放对于总释放的贡献.结果表明,生长季,小叶章沼泽化草甸和小叶章湿草甸各部分CO2释放均具有明显的时间变化特征,温度和水分是重要制约因素.两类草甸湿地的平均土壤呼吸速率分别为4.33g·m-2·d-1和6.15g·m-2·d-1,枯落物分解的CO2平均释放速率分别为1.76g·m-2·d-1和3.10g·m-2·d-1,枯落物分解的CO2释放占总释放量的31%和35%,说明在碳素由地上植物碳库转移到地下土壤碳库的过程中,湿地枯落物是一个不可忽略的碳损失源.     

塔里木河下游荒漠河岸林群落土壤呼吸及其影响因子

利用LI-8100土壤碳通量自动测定仪监测塔里木河下游荒漠河岸林群落土壤呼吸的日变化动态,分析其土壤呼吸与环境因子的关系,比较二者的差异。结果表明：（1）胡杨和柽柳群落土壤呼吸的日变化过程相同,最大值出现时间一致,呈单峰值曲线,但是不同月份最大值出现时间不同;（2）胡杨群落的土壤呼吸速率大于柽柳群落的;（3）胡杨和柽柳群落的土壤呼吸速率与距地表2cm处气温之间存在显著的指数关系,但是不同植物类型的土壤呼吸对温度的敏感性有所不同;（4）胡杨和柽柳群落的土壤呼吸速率与土壤水分都存在显著的线性关系;（5）通过多元回归分析表明,塔里木河下游76％～93％左右的荒漠河岸林群落土壤呼吸速率受温度和水分的共同控制。     

青藏高原东缘亚高山针叶林人工恢复过程中的土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO₂分析法,对青藏高原东缘云杉人工林的土壤呼吸进行连续定位测定,并用挖壕沟法区分土壤自养呼吸和异养呼吸.结果表明:4种云杉林的土壤呼吸速率与土壤5 cm层温度有显著的正指数关系,与土壤含水量的相关性不显著.4种云杉林土壤呼吸年通量在792.08～1070.20 g C·m^-2·a^-1,大小依次为：天然云杉林＞22年生云杉人工林＞65年生云杉人工林＞35年生云杉人工林,随着人工林的恢复呈先降低后升高的趋势.在森林恢复过程中,人工云杉土壤自养和异养呼吸年通量均先减少后增加, 在253.36～357.05 g C·m^-2·a^-1和538.69～703.82 g C·m^-2·a^-1范围变化.22年生、35年生、65年生云杉人工林和天然云杉林非生长季 （2007-11—2008-03）和生长季（2008-04—2008-10）的Q₁₀值分别为：4.59、6.54、4.77、3.18和4.17、4.66、3.11、2.74.除22年生云杉人工林,Q₁₀值随云杉林的恢复更新而逐渐降低, 且非生长季节Q₁₀值均明显高于生长季节.     

Effect of carbon dioxide concentration on microbial respiration in soil

In order to assess the validity of conventional methods for measuring CO₂ flux from soil, the relationship between soil microbial respiration and ambient CO₂ concentration was studied using an open-flow infra-red gas analyser (IRGA) method. Andosol from an upland field in central Japan was used as a soil sample. Soil microbial respiration activity was depressed with the increase of CO₂ concentration in ventilated air from 0 to 1000 ppmv. At 1000 ppmv, the respiration rate was less than half of that at 0 ppmv. Thus, it is likely that soil respiration rate is overestimated by the alkali absorption method, because CO₂ concentration in the absorption chamber is much lower than the normal level. Metabolic responses to CO₂ concentration were different among groups of soil microorganisms. The bacteria actinomycetes group cultivated on agar medium showed a more sensitive response to the CO₂ concentration than the filamentous fungi group.     

Examination of the method for measuring soil respiration in cultivated land: Effect of carbon dioxide concentration on soil respiration

An acceleration of soil respiration with decreasing CO₂ concentration was suggested in the field measurements. The result supporrs that obtained in laboratory experiments in our previous study. The CO₂ concentrations in a chamber of the alkali absorption method (the AA-method) were about 150–250 parts/10⁶ lower than that in the atmosphere (about 350 parts/10⁶), while those observed in the open-flow IRGA method (the OF-method) were nearly equal to the soil surface CO₂ levels. The AA-method at such low CO₂ levels in the chamber appears to overestimate the soil respiration. Our results showed that the rates obtained by the AA-method were about twice as large as those by the OF-method in field and laboratory measurements. This finding has important consequences with respect to the validity of the existing data obtained by the AA-method and the estimation of changes in the terrestrial carbon flow with elevated CO₂     

Measurement of soil respiration using closed chamber method: An IRGA technique

A closed chamber method (CC-method) using an infra-red gas analyzer (IRGA) for measuring soil respiration was examined. Two major factors which potentially cause errors: (i) volume of air sampled from the chamber; and (ii) measuring period of time, were examined in laboratory experiments. Field measurements were also conducted with both the CC-method and the open-flow IRGA method (OF-method) throughout a year. The results of laboratory experiments showed that (i) sampling volume of air should be less than 0.2% of the volume of the chamber; and (ii) the air within the chamber should be sampled several times within 20 min. Field measurements showed that soil respiration rates measured by the CC-method were not significantly different from those by the OF-method. The results of this study indicate that the CC-method is as effective for the measurement of the soil respiration rates as the OF-method.     

锡林河流域一个放牧羊草群落中碳素平衡的初步估计

 野外调查与历史资料相结合,对内蒙古锡林河流域一个放牧羊草（Leymus chinensis）草原群落的碳素贮量、主要流量和周转速度等进行了估计,在此基础上对放牧情况下该群落的碳素收支进行了概算。结果表明：1）该群落中地上部净初级生产固碳量的两年平均值为78.2 gC·m－2·a－1, 根系碳素输入量的平均值为322.5 gC·m－2·a－1, 碳素输入总量为400.7 gC·m－2·a－1; 2）土壤净呼吸量为343.7 gC·m－2·a－1,家畜采食量为49.7 gC·m－2·a－1,动物（昆虫）采食量为14.7 gC·m－2·a－1,地上立枯阶段的淋溶与光化学分解损失为3.2 gC·m－2·a－1,碳素输出总量为411.3 gC·m－2·a－1; 3）该群落中碳素输出略大于输入,净释放速率为10.6 gC·m－2·a－1,0～30 cm土壤中的碳素周转速率为6.2%,周转时间为16年。     

西双版纳热带季节雨林与橡胶林土壤呼吸

 季节雨林和橡胶（Hevea brasiliensis）林是西双版纳热带森林生态系统中原始林和大面积种植人工林的两种代表类型。热带季节雨林层次结构复杂,多样性丰富,而橡胶林结构简单,乔木层只有橡胶树1种。应用碱吸收法,研究了这两种植被类型土壤呼吸速率 、地下5 cm土壤温度、气温和土壤含水率的季节变化规律,以及土壤呼吸速率与地下5 cm土 壤温度、气温和土壤含水率的关系。结果表明：1）季节雨林和橡胶林土壤呼吸速率、土壤温度、气温和土壤含水率都有明显的季节变化,而且两种林型的变化趋势基本一致;2 ）季节雨林和橡胶林土壤呼吸速率与地下5 cm土壤温度和气温之间具有显著的指数相关关系 ,显著水平达1%,与地下5 cm温度的相关性（r2分别为0.87和0.82）明显高于与气温 的相关性（r2分别是0.80和0.72）;3）季节雨林和橡胶林土壤呼吸速率与土壤含水率具有显著的线性相关（r2分别是0.73和0.63）,显著水平达1%;4）橡胶林的土壤呼吸速率明显高于季节雨林,这与两种林型的结构有关;5）季节雨林和橡胶林土壤呼吸的Q10分别为2.16和2.18,比文献报道的热带土壤的Q10（1.96）稍高 。     

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 μmolCO₂·m^-2·s^-1,最大值为4.87μmolCO₂·m^-2·s^-1,出现在7月28 日,最小值为1.32μmolCO₂·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。在整个生长季节中,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。     

敦煌绿洲夏季典型晴天地表辐射和能量平衡及小气候特征

 利用“我国西北干旱区陆-气相互作用试验”加强期(IOP)在甘肃省敦煌绿洲观测的资料,系统地分析了夏季典型晴天敦煌地表辐射收支和地表能量平衡特征及小气候特征,结果发现：敦煌绿洲总辐射特别大,其峰值高达1 038.1 w·m-2;地表净辐射也高于其它地区,白天能超过600 w·m-2;在地表能量分配中,感热、潜热和地热流量的日积分值的量级相当,白天地热流量比潜热要大,几乎与感热相当;地表反照率除中午比较接近荒漠戈壁的值外,其它时候均明显比荒漠戈壁的值小;Bowen比在白天1～2之间,比一般灌溉地区要大。地表能量不平衡差额较大,这可能与水平热通量的影响有很大关系。另外,还首次发现了比较可观的下沉气流,部分证实了绿洲与荒漠之间存在的热力环流。     

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.