CO2浓度倍增对8种作物叶片光合作用、蒸腾作用和水分利用效率的影响

揭示作物光合作用、蒸腾作用和水分利用效率(WUE)对大气CO₂浓度变化的响应, 对预测未来大气CO₂浓度升高条件下作物生产力与需水规律的变化具有重要意义。在自然CO₂浓度、CO₂倍增和倍增后恢复到自然CO₂浓度3种情况下, 对大豆(Glycine max)、甘薯(Ipomoea batatas)、花生(Arachis hypogaea)、水稻(Oryza sativa)、棉花(Gossypium hirsutum)、玉米(Zea mays)、高粱(Sorghum vulgare)和谷子(Setaria italica) 8种作物的气体交换参数进行了研究。结果表明: CO₂浓度倍增可以提高光合速率, 降低蒸腾速率, 从而提高WUE, 其中光合速率提高的贡献更大; C₃比C₄作物的光合速率、WUE增幅大, C₃作物光合速率提高对WUE的贡献大于C₄作物; 通过对比倍增后恢复到自然CO₂浓度时气体交换参数随环境条件变化的响应确定了其内在调控机制; 倍增后恢复到自然CO₂浓度时作物光合速率低于自然CO₂浓度下的光合速率, 而蒸腾速率无明显差异。由此判断: CO₂浓度倍增下存在光合下调现象, 这可能是由于Rubisco酶蛋白含量、活化水平和比活性降低等“非气孔因素”造成的, 并非由气孔导度的降低引起的。     

CO2浓度升高对干旱胁迫下小麦光合作用和抗氧化酶活性的影响

在CO₂浓度分别为350μmol·mol^-1和倍增浓度(700μmol·mol^-1)的两个开顶式生长室内,研究了干旱胁迫下小麦(Triticum aestivum L.)光合作用和抗氧化酶活性的变化.结果表明,CO₂浓度升高显著提高了小麦的净光合速率,降低了蒸腾速率,提高了气孔阻力和水分利用效率.倍增CO₂浓度明显提高了SOD、POD及CAT酶活性,增强了小麦的抗氧化保护能力和抗旱性.     

开放系统中农作物对空气CO2浓度增加的响应

FACE试验（free-air CO2 enrichment)开展的10多年中,供试农作物主要有：C3禾本科作物小麦（Triticum aestivum L.）、多年生黑麦草（Lolium perenne)和水稻（Oryza sativaL.),C4禾本科类高梁（Sorghum bicolor(L.)Moench),C3豆科植物白三叶草（Trifolium repens ),C3非禾本科块茎状作物马铃薯（Solanum tuberosum L.）,以及多年生C3类木作物棉花（Gossypium hirsutum L.)和葡萄（Vitisvinifera l.)。本文系统整理和分析了以下各项参数的结果;光合作用、气孔导度、冠层温度、水分利用、水势、叶面积指数、根茎生物量累积、作物产量、辐射利用率,比叶面积、N含量、N收益、碳水化合物含量、物候变化、土壤微生物、土壤呼吸、痕量气体交换以及土壤碳固定,CO2浓度升高对农作物的影响作用主要表现在以下方面：（1）促进了植物光合作用,增加了其生物量累积;（2）显著提高C3作物产量,但对C4作物产量的影响很小;（3）降低了C3和C4作物气孔导度,非常显著地提高了所有作物的水分利用率;（4）对植物生长的促进作用在水分不足与水分充中时二者相当或前者大于后者;（6）对根系生长的促进作用要大于地上部分;（7）对多年生植物气孔导度的影响较小,但对其生长的促进作用仍很高;（8）降低了植物体内N含量,但作物体内碳水化合物及某些其他含碳化合物含量增加,且叶部含量要明显高于植物其他器官;（9）对大多数作物的物候略有加速;（10）对某些土壤微生物具显著影响,而对有些则无,但都增加了微生物活性;（11）综合多年、多地点的试验结果表明土壤对大气CO2的固定增加,但单独一个试验无法观测到SOC的显著性变化,对FACE和前期的熏气室试验结果都进行了尽可能的对比研究,除了二例以外,发现在大多数情况下二者的结果基本一致,其中,FACE使气孔导度降低的1.5倍,明显高于前期熏气室试验的结果;其二,相对于熏气室,FACE条件下CO2倍增对根的相对促进作用要高于地上部分,因此,我们对基于这二者的结论的准确性和可靠性是充满信心的,不过,更接近自然环境和具更大小区面积的FACE试验仍是必需的,它可以为我们提供在CO2升高条件下更具代表性的田间试验条件,从而为我们提供更多、更有益的多学科交叉的试验数据和研究结果。     

开放式空气CO2浓度升高与作物/杂草的竞争关系

CO₂浓度升高对植物的光合作用、呼吸作用和水分利用等生理过程产生直接影响,进而影响植物的生长和繁殖.CO₂浓度升高对于具有C₃光合途径的植物较具C₄光合途径的植物更为有益.由于许多重要的杂草是C₄植物,而许多重要的作物是C₃植物,CO₂浓度升高对杂草/作物的相互关系将有重要影响.本文就全球CO₂浓度升高和气候变化对杂草/作物之间竞争关系影响进行综述,同时针对目前研究现状和可持续农业的需要,提出CO₂浓度升高条件下杂草/作物之间竞争关系及未来农田杂草治理方面理论与实践中有待解决的问题.     

开放式空气CO2浓度增高条件下C3作物(水稻)与C4杂草(稗草)的竞争关系

通过田间试验,研究了FACE(开放式空气CO₂浓度升高)条件下C₃作物水稻(Oryza sativa)和C₄杂草稗草(Echinochloa crusgalli)的生长和竞争关系.结果表明,FACE条件下C₃植物水稻生物量和产量增加,叶片数增加,分蘖数增加,叶面积系数(LAI)增大;而C₄植物稗草相反.FACE条件下水稻和稗草叶面积均减少,而净同化率(NAR)均增加.FACE条件下水稻稗草比例为1:1时,水稻与稗草的生物量比率、产量比率、LAI比率、茎蘖比率和NAR比率均增加,水稻稗草的竞争关系发生变化,水稻(C₃植物)竞争能力增加,稗草(C₄植物)竞争能力下降.     

养分添加对退化草地豆科植物草木犀功能性状的影响

养分亏缺是造成草地生态系统退化的重要因素, 养分添加被认为是促进退化草地恢复的重要手段。豆科植物作为草地生态系统的重要功能种群, 其对养分添加的响应尚不清楚。该研究选取典型豆科植物草木犀(Melilotus officinalis)为研究对象, 在浑善达克沙地开展了鸡粪添加(L0-L6分别为0、500、1 000、1 500、2 000、2 500和3 000 kg·hm_-2·a^-1)控制实验, 探究了养分添加对豆科植物功能性状的影响。鸡粪添加对草木犀的叶片氮(N)含量、磷(P)含量、钾(K)含量、最大净光合速率(P_nmax)、水分利用效率(WUE)、株高(H)和比叶面积(SLA)均有显著影响。随鸡粪添加量的升高, 草木犀叶片N、P、K含量均线性升高, 当添加量达到3 000 kg·hm_-2·a^-1 (L6)时, N、P、K含量升高幅度分别达到15%、67%和25%; 草木犀的H、SLA、P_nmax和WUE先上升后下降, 转折点出现在鸡粪添加量为1 500 kg·hm^-2·a^-1 (L3)时, 以8月份为例, L3较L0的升高幅度分别达到51%、18%、12%和38%, 而L6与L0则无显著差异。因此, 适量的鸡粪添加能显著提高豆科植物的光合能力和水分利用能力, 改善其生长状况, 有利于豆科植物种群的维持。     

CO2浓度、氮和水分对春小麦光合、蒸散及水分利用效率的影响

研究了不同土壤氮和土壤水分条件下,大气CO₂浓度升高对春小麦光合作用、气孔导度、蒸散和水分利用效率的影响.结果表明,CO₂浓度升高,干旱处理的春小麦(Triticum aestivum L.)叶片光合作用速率幅度增加大于湿润处理,随着氮肥用量增加光合速率相应增加,而不施氮肥增加有限;干旱处理气孔导度幅度减少大于湿润处理,不施氮肥的大于氮肥充足的.CO₂浓度升高,干旱处理的蒸散量减少比湿润处理多,不施氮肥的蒸散量减少较为明显;但干旱处理单叶WUE增加大于湿润处理;随着氮肥用量增加,冠层WUE提高,而不施氮肥的冠层WUE最低.因而CO₂浓度升高、光合速率增加和蒸散量减少会减缓干旱的不利影响,增强作物对干旱胁迫的抵御能力.     

CO2浓度升高和施氮条件下小麦根际呼吸对土壤呼吸的贡献

依托FACE技术平台, 采用稳定¹³C同位素技术, 通过将小麦(C₃作物)种植于长期单作玉米(C₄作物)的土壤上, 研究了大气CO₂浓度升高和不同氮肥水平对土壤排放CO₂的δ¹³C值及根际呼吸的影响. 结果表明: 种植小麦后土壤排放CO₂的δ¹³C值随作物生长逐渐降低, CO₂浓度升高200 μmol·mol^-1显著降低了孕穗、抽穗期(施氮量为250 kg·hm^-2, HN)与拔节、孕穗期(施氮量为150 kg·hm^-2, LN)土壤排放CO₂的δ¹³C值, 显著提高了孕穗、抽穗期的根际呼吸比例. 拔节至成熟期, 根际呼吸占土壤呼吸的比例在高CO₂浓度下为24%～48%(HN)和21%～48%(LN), 在正常CO₂浓度下为20%～36% (HN)和19%～32%(LN). 不同CO₂浓度下土壤排放CO₂的δ¹³C值和根际呼吸对氮肥增加的响应不同, CO₂浓度与氮肥用量在拔节期对根际呼吸的交互效应显著.     

灌溉条件下藏北紫花针茅光合特性及其对温度和CO2浓度的短期响应

利用LI-6400便携式光合作用测定仪, 测定不同灌溉措施下紫花针茅(Stipa purpurea)的光合特性对CO₂浓度和温度的响应, 探讨了土壤水分、温度和CO₂浓度升高对藏北高寒草地紫花针茅光合作用的影响。结果表明: 1)紫花针茅各项光合特性参数对CO₂浓度、温度和土壤水分的变化响应显著, 并表现出明显的交互作用; 2) CO₂浓度升高促进光合速率, 但CO₂浓度过高时光合速率反而下降; 温度升高抑制光合速率, 土壤水分增加对高温条件下的光合作用具有补偿作用; 土壤水分增加促进紫花针茅光合速率的升高; 3)随着CO₂浓度的升高, 胞间CO₂浓度逐渐增大, 蒸腾速率降低, 水分利用效率升高, 气孔导度逐渐减小, 且温度升高加剧气孔导度下降的程度。各光合参数在不同温度水平和土壤水分下表现不同: 气孔导度在20 ℃时达到最大值, 且土壤水分增加利于气孔导度的增大; 温度上升抑制了胞间CO₂浓度, 且在土壤水分充足的条件下更显著; 蒸腾速率随着温度的上升而加快, 蒸腾速率与土壤水分的正相关关系明显; 叶片饱和水汽压亏缺与温度成正比, 充足的土壤水分会适当降低饱和水汽压亏缺; 水分利用效率随着温度上升和土壤水分增多而减小。不同土壤水分条件下光合参数对温度的响应结果表明, 土壤水分的增加对较高温度下光合及其生理参数与温度的关系具有一定的补偿作用。     

大气CO2浓度和温度升高对作物生理生态的影响

论述了大气CO₂浓度和温度升高下的植物生长、光合作用、产量以及水分养分利用效率等方面的研究进展.未来高CO₂浓度下,光合作用速率有不同程度的提高,生物量和产量增加;气孔导度降低,水分利用效率(WUE)提高;一般地上部分和根系尤其是细根生物量增加,凋落物量随之增加,C/N比率提高,植物残体的腐解速率降低.CO₂浓度升高后,会给根际微生物带来更多的底物,从而提高了微生物活性,加速养分的矿化过程,改善植物的养分状况.     

砂仁光合作用的CO2扩散限制与气孔限制分析

目前常用从气体交换参数计算的胞间CO₂浓度(C_i)来计算气孔限制值(L_s),但由于胁迫情况下计算的C_i偏高常导致结果不准确。该文引入扩散限制分析概念,以砂仁为例介绍了一种不需 C_i的计算扩散限制值(L_d)的新方法。同时通过叶绿素荧光参数间接估算受干旱胁迫植株的C_i(用C_i'表示)计算气孔限制值(L_s')。采用这3种方法分析了生长在100%和40%土壤相对湿度(RSM)下的砂仁(Amomum villosum)净光合速率的限制因素。结果表明两种水分状况下砂仁午后净光合速率的限制因素不同。100%RSM下,午后砂仁L_s没有升高,说明光合作用气孔限制并未增强;午后其L_d升高表明光合作用的CO₂扩散限制增强,这主要是由叶肉阻力相对增大所致。40%RSM下,午后砂仁L_s'升高比L_d升高明显,说明气孔阻力在所有扩散阻力中占主导作用,是限制净光合速率的主要原因;而其 L_s午后并未升高,暗示传统的气孔限制分析会得出非气孔限制的错误结论。C_i'低于C_i,说明干旱胁迫时传统的气体交换方法高估了C_i。上述结果都证明水分胁迫情况下传统方法不可靠,该文介绍的两种新方法比较准确可靠,同时使用两种新方法还可定性推测叶肉阻力的变化方向。     

准噶尔荒漠早春短命植物的光合特性及生物量分配特点

准噶尔荒漠分布的早春短命植物不仅具有十分独特的生物学特点,而且在荒漠植物群落演替、物种多样性维持及土壤改良与防治水土流失等方面具有重要的生态学价值。该文运用Li-6400开放式气体交换光合作用测定系统,对分布于准噶尔荒漠的16种早春短命植物生长盛期的净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、水分利用效率(WUE)等特征进行了测定,并对其中7种植物与生长相关的生物量分配特征进行了分析。结果表明:1)16种植物的最大P_n、 最大T_r及WUE分别为8.07~35.96 μmol CO₂·m^-2·s^-1、3.16~29.64 mmol H₂O·m^-2·s^-1、0.54~4.26 μmol CO₂·mmol^-1H₂O;种间最大P_n与最大气孔导度(Stomatal conductance, G_s)之间存在正相关关系,其相关系数为0.77(p<0.05),线性回归斜率为26.36 μmol·mmol^-1;从光合速率对胞间CO₂浓度及光量子通量密度的响应曲线来看,这类植物的表观CO₂补偿点均在4~5 Pa之间(28~30 ℃),表观羧化效率为0.64~1.86 μmol CO₂·m^-2·s^-1·Pa^-1,表观量子效率为0.05~0.06。2)从生物量分配来看,所测植物的个体生物量为0.05~0.39 g;单株总叶面积为 3.24~51.40 cm²;单位叶面积干重为0.40~0.77 g·m^-2,根在总生物量中所占比例为5.72%~19.43%,单株叶面积比在2.92~9.00 m²·kg^-1之间。种间根所占生物量的比与对应的WUE之间的比较分析结果表明,二者之间存在显著的正相关关系,其相关系数r为0.93(p<0.01)。这些结果表明,所观测的早春短命植物具有典型的C₃植物特征,相比其它类型的荒漠植物具有较高的单位叶面积P_n、高T_r及低WUE,并且在生长发育过程中表现出很低的根/地上生物量比、较高的叶面积比和单位叶面积干重,说明它们具有相对高的生长速率,这与其生长发育节律相一致,反映了它们与准噶尔荒漠环境相适应的特点。     

四种作物光下暗呼吸速率降低的原因

以C₃作物(小麦, Triticum aestivum和大豆, Glycine max)和C₄作物(玉米, Zea mays和千穗谷, Amaranthus hypochondriacus)为例, 探讨了其光下暗呼吸速率降低的原因。结果表明, 2% O₂条件下, CO₂浓度为0时, 叶室CO₂浓度维持在0左右, 而胞间CO₂浓度(C_i)显著高于叶室CO₂浓度。分析认为这是由于此时植物的暗呼吸仍在正常进行。因此, 该测量条件下的表观光合速率应为CO₂浓度为0时的光下暗呼吸速率(R_d)。CO₂浓度为0时, 不同光强下的R_d均随光强的升高而降低, 且在低光强(50 μmol·m^-2·s^-1)和高光强(2000 μmol·m^-2·s^-1)之间存在显著差异, 说明光强对R_d具有较大影响。在2% O₂条件下, 经饱和光强充分活化而断光后, 以上4种作物叶片的暗呼吸速率(R_n)均随着时间的推移而下降, 说明光强并未抑制暗呼吸速率。试验结果表明, R_d的降低是由于CO₂被重新回收利用所导致, CO₂回收利用率随光强的升高而增大, 从低光强(50 μmol·m^-2·s^-1)到高光强(2000 μmol·m^-2·s^-1), 小麦、大豆、玉米和千穗谷的回收利用率范围变动分别为22.65%-52.91%、22.40%-55.31%、54.24%-87.59%和72.43%-90.07%。     

C3和C4植物的氮素利用机制

提高植物的氮素利用效率(NUE)不仅有利于保障全球粮食安全, 也是实现农业可持续发展的重要途径。近半个世纪以来, 植物氮素利用机理研究已取得重要进展, 但NUE的调控机制仍不明确, NUE的提高仍然十分有限。高等植物集光合碳素同化和氮素同化于一体, 只有碳氮代谢相互协调, 才能维持植物体内的碳氮平衡, 保证植物正常生长发育。由于C₃和C₄植物的光合氮素利用率(PNUE)存在差异, 对氮素的利用效率也会存在差异。为了更有效地提高作物的NUE, 须更全面地了解C₃和C₄植物对氮素吸收、转运、同化和信号转导等关键因子的功能和调控机制。此外, 面对大气CO₂浓度增高和全球气候变暖条件下的植物碳氮同化及其机理的研究也不容忽视。该文综述了C₃和C₄植物氮素利用关键因素的差异及其调控机制, 并对提高C₃禾本科作物氮素利用效率的遗传改良途径进行了展望。     

青藏高原几种典型高山植物的光合特性比较

选用西宁地区人工栽培的高山植物唐古特大黄(Rheum tanguticum)、山莨菪(Anisodus tanguticus)和麻花艽(Gentiana straminea),比较了3种高山植物之间光合作用的光响应和CO₂响应特性,叶片光合色素以及UV-B吸收物质的差异;并以低海拔植物菘蓝(Isatis indigotica)为对比,分析了高山植物与低海拔植物的差异。结果表明:与低海拔植物菘蓝相比,3种高山植物光合作用的表观量子效率(AQY)都偏低;唐古特大黄叶片的AQY、羧化效率(CE)和光呼吸速率(R_p)都很低,净光合速率(P_n)的光响应曲线在全日照光辐射范围内并没有达到完全饱和,这与单位面积叶片具有较高的光合色素以及UV-B吸收物质有关;麻花艽植物与唐古特大黄一样,具有较高的UV-B吸收物质和光合色素含量,但其R_p较高,加之P_n受气孔限制较为明显,故其光合作用的饱和光强很低,P_n相对于其它3种植物也较低;山莨菪与低海拔植物菘蓝的光合特性很相似,都具有较高的AQY和CE。这些结果表明,3种高山植物的光合特性有较大差异,但并没有一致的相对于低海拔植物的共性。4种植物P_n的胞间CO₂浓度(C_i)响应曲线在CO₂饱和点以后都表现为无机磷(P_i)再生限制,其R_p的变化与CO₂饱和点以后的最大P_n的变化基本一致。     

不同二氧化碳浓度条件下红松和长白赤松幼苗根际土壤微生物数量研究

以连续5年不同CO₂浓度(开顶箱700μmol·mol^-1、500μmol·mol^-1、对照箱和裸地)处理的长白赤松和红松幼苗为研究对象,在2003年7～9月分别对幼苗根际土壤细菌、真菌、放线菌数量进行比较研究.结果表明,高浓度CO₂处理对长白赤松幼苗根际土壤细菌数量起显著的(P≤0.001)促进作用,对根际真菌和放线菌数量的促进作用却不明显;对红松来说,除8月份700μmol·mol^-1CO₂处理和7月份500μmol·mol^-1CO₂处理之外,在各月份中受高浓度CO₂处理的根际土壤细菌数量均较对照箱和裸地显著增多(P≤0.001),而根际土壤真菌数量变化除9月份(P≤0.001)外均不明显,放线菌数量受高浓度CO₂的影响亦不明显.     

CO2浓度升高和降水增加协同作用对玉米产量及生长发育的影响

关于[CO₂]升高和降水变化等多因子共同作用对植物的影响报道较少, 制约着人们对植物对全球气候变化响应的认识和预测。玉米(Zea mays)作为重要的C₄植物, 受[CO₂]和降水影响显著, 但鲜有[CO₂]升高和降水增加协同作用对其产量及生长发育影响的报道。该研究利用开顶式生长箱模拟[CO₂]升高(390 (环境)、450和550 μmol·mol^-1), 降水增加量设置为增加自然降水量的15% (以试验地锦州1981-2010年6至8月月平均降水量为基准), 从而形成6个处理: C₅₅₀W_+15%、C₅₅₀W₀、C₄₅₀W_+15%、C₄₅₀W₀、C₃₉₀W_+15%和C₃₉₀W₀。试验材料选用玉米品种‘丹玉39’。结果表明: [CO₂]升高和降水增加的协同作用在玉米的籽粒产量和生物产量上均达到了显著水平(p< 0.05), 二因子均起正作用, 使籽粒产量和生物产量均升高。籽粒产量在[CO₂] 390、450和550 μmol·mol^-1水平下的降水增加处理较自然降水处理分别增加15.94%、9.95%和9.45%, 而生物产量分别增加13.06%、8.13%和6.49%。因为籽粒产量的增幅略大于生物产量的增幅, 所以促进了经济系数的升高。穗部性状变化显著, 其中, 穗粒数、穗粒重、穗长和穗粗等性状值均随[CO₂]升高而升高, 且各[CO₂]水平下均表现为降水增加处理>自然降水处理, 而瘪粒数相反。但是, [CO₂]升高和降水增加的协同作用也促进了轴粗的升高, 对玉米产量的增加起着限制作用。二因子协同作用在净光合速率(P_n)和叶面积上达到了极显著水平(p< 0.01), 而在株高和干物质积累量上达到了显著水平(p< 0.05)。二因子协同作用使玉米叶片的P_n升高, 植株高度升高, 穗位高升高, 茎粗增加, 叶面积变大, 从而促进了干物质积累量的升高, 为玉米增产打下了良好的基础。这表明: 在未来[CO₂]升高条件下, 一定程度的降水增加对玉米的产量具有正向促进作用。     

大气CO2浓度升高和N沉降对南亚热带主要乡土树种叶片元素含量的影响

大气CO₂浓度升高和N沉降以及二者之间的耦合作用对陆地森林生态系统的影响是当前国际生态学界关注的热点之一。该实验运用大型开顶箱(open-top chamber, OTC)研究: 1)高CO₂浓度(700 μmol×mol^-1) +高N沉降(100 kg N×hm^-2×a^-1) (CN); 2)高CO₂浓度(700 μmol×mol^-1)和背景N沉降(CC); 3)高N沉降(100 kg N×hm^-2×a^-1)和背景CO₂浓度(NN); 4)背景CO₂和背景N沉降(CK) 4种处理对南亚热带主要乡土树种木荷(Schima superba)、红锥(Castanopsis hystrix)、肖蒲桃(Acmena acuminatissima)、红鳞蒲桃(Syzygium hancei)、海南红豆(Ormosia pinnata)叶片元素含量的影响。研究结果表明, 大气CO₂浓度升高对5种乡土树种叶片元素含量有较大的影响, 除海南红豆叶片的Ca含量外, 其他树种的叶片元素含量在高CO₂浓度处理下都显著升高(p < 0.05); 而在N沉降处理下, 5个树种的叶片K和Ca含量都降低。大气CO₂浓度升高与N沉降处理对5种乡土树种植物叶片元素含量影响的交互作用不是很明显, 仅仅木荷和红鳞蒲桃的叶片Ca和Mn以及海南红豆的叶片Mn含量在大气CO₂浓度上升和N沉降交互处理下显著下降, 而肖蒲桃的叶片P含量在大气CO₂浓度上升和N沉降交互处理下显著上升。     

西土寒宪蚓和三叉苦植物对大叶相思人工林土壤CO2通量的短期效应

西土寒宪蚓(Ocnerodrilus occidentalis)为广东人工林和撂荒地内广泛分布的外来种蚯蚓, 因其对水热、pH值及土壤有机质等的变化不敏感, 其分布范围有逐渐扩大的趋势。研究西土寒宪蚓对人工林碳循环的影响过程, 可以为如何减少外来蚯蚓影响下的人工林土壤碳排放提供思路。在广东鹤山大叶相思(Acacia auriculaeformis)人工林内设置外来蚯蚓和乡土植物野外控制实验, 利用静态箱-气相色谱法对土壤CO₂通量进行15天的原位测定。结果发现, 单独添加西土寒宪蚓及单独种植三叉苦(Evodia lepta), 对土壤CO₂通量的效应都不明显。植物物理过程(如遮阴作用等)、植物生物过程(如根际化学物质分泌过程等)及植物在未添加蚯蚓样方和添加蚯蚓样方中对土壤CO₂通量的效应分别为-32.1%、40.9%、8.8%和-7.2%、30.7%、23.5%。植物的物理过程抑制了土壤CO₂排放, 但提高了蚯蚓对土壤CO₂排放的促进作用(提高了39.3%)。植物的生物过程促进了土壤CO₂排放, 但减弱了蚯蚓对土壤CO₂排放的促进作用(降低了23.5%)。试验期间蚯蚓对多数土壤理化性质的影响并不明显, 但是蚯蚓的存在有增强土壤细菌活性的趋势, 而且使土壤CO₂通量与土壤理化性质的相关性更加密切了; 同时, 蚯蚓的存在也使土壤CO₂通量与土壤水热因子的关系发生了变化。可见, 森林土壤CO₂通量不仅与水热条件有关, 还受地上和地下生物过程的调控。如果只关注森林土壤CO₂通量的大小, 而忽略影响土壤CO₂产生及释放的生物学过程, 将无法找到减少森林土壤CO₂排放的有效途径。减缓人工林中土壤碳的排放, 必须综合考虑植物物理过程、植物生物过程以及蚯蚓对土壤CO₂排放过程的独立效应和交互效应。     

黄河三角洲典型滨海盐沼湿地土壤CO2和CH4排放对水盐变化的响应

滨海盐沼湿地是重要的“蓝碳”碳汇,研究水盐变化对土壤碳矿化(CO₂和CH₄排放)的影响,对理解滨海盐沼湿地的碳汇稳定机制具有重要意义。该研究选取黄河三角洲典型盐沼湿地土壤为研究对象,通过水盐梯度模拟实验,研究土壤碳矿化、理化性质、微生物生物量及群落结构对不同土壤水分和盐分含量的响应。主要结果:(1)水盐变化对土壤CO₂、CH₄排放量以及CH₄:CO₂的影响均不存在交互作用,CO₂排放量随土壤含水量增加呈先升后降的单峰型变化趋势,盐分含量升高则显著抑制CO₂排放;水分含量升高对CH₄排放具有显著促进作用,盐分升高则显著抑制CH₄排放。(2)水盐变化对土壤可溶性有机碳(DOC)含量具有弱交互作用,在低水分处理下,DOC随着土壤盐分的增加呈减少趋势,但在高水分处理下呈增加趋势;CO₂排放与DOC含量呈显著正相关关系,而CH₄排放与D...