锡林河流域一个羊草群落中土壤呼吸与生物量之间的相关性分析

采用根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个羊草(Leymus chinensis (Trin.) Tzvel.)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计,对生物量各组分(地上、地下部分)之间以及它们与土壤呼吸间的相关性进行了分析.结果表明:在测定年度(1998年)整个生长季的不同月份,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在14%～39%之间,平均为27%;地上总生物量及根系生物量与土壤呼吸间的相关性较差,但地上活生物量与土壤呼吸间存在着显著的乘幂关系.上述结果与国外同类研究结果相比,具有很好的一致性.     

锡林河流域一个羊草群落中土壤呼吸与生物量之间的相关性分析(英)

采用根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个羊草 (Leymuschinensis (Trin .)Tzvel.)群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计 ,对生物量各组分 (地上、地下部分 )之间以及它们与土壤呼吸间的相关性进行了分析。结果表明 :在测定年度 (1998年 )整个生长季的不同月份 ,该群落中根系呼吸量占土壤呼吸总量的比例在 14 %～ 39%之间 ,平均为 2 7% ;地上总生物量及根系生物量与土壤呼吸间的相关性较差 ,但地上活生物量与土壤呼吸间存在着显著的乘幂关系。上述结果与国外同类研究结果相比 ,具有很好的一致性。     

锡林河流域一个羊草群落中土壤呼吸与生物量之间的相关性分析

采用根系生物量梯度上土壤呼吸变化趋势线外推法对锡林河流域一个羊草（Leymus chinensis(Trin.)Tzvel.）群落中根系呼吸占土壤总呼吸的比例进行了估计,对生物量各组分（地上、地下部分）之间以及它们与土壤呼吸间的相关性进行了分析,结果表明：在测定年度（1998）整个生长季的不同月份,该群落中根系呼吸量及土壤呼吸总量的比例在14%～39%之间,平均为27%,地上总生物量及根系生物量与土壤呼吸间的相关性较差,但地上活生物量与土壤呼吸间存在着显的乘幂关系,上述结果与国外同类研究结果相比,具有很好的一致性。     

中国森林土壤呼吸模式

通过收集国内62个森林样地的土壤呼吸及相关因子数据,分析中国森林土壤呼吸模式.结果表明,中国森林土壤呼吸年通量与年均气温、年均降水量、年凋落物量和年地上净生产力均呈显著的线性正相关,土壤呼吸的Q10则与年均气温和年均降水量均呈显著的负相关.根系呼吸、枯枝落叶层呼吸与土壤呼吸间均呈显著线性正相关;土壤异养呼吸和枯枝落叶层呼吸与年凋落物量呈显著正相关;土壤异养呼吸与自养呼吸间呈显著的线性正相关.根系呼吸、枯枝落叶层呼吸、矿质土壤呼吸占土壤呼吸的比例均值分别为34.7%、20.2%和50.2%.矿质土壤呼吸所占比例与气温和降水量呈显著负相关,而异养呼吸所占比例则与降水量呈显著负相关.根系呼吸所占比例与根系呼吸之间呈渐近线关系(渐近值为45.9%).     

氮添加对沙质草地微生物呼吸与根系呼吸的影响

土壤呼吸可以细化为根系呼吸和微生物呼吸,二者对氮添加的响应有所不同.本文以科尔沁沙质草地为研究对象,探讨氮添加对土壤CO₂排放的影响,并细化为微生物呼吸和根系呼吸的响应特征.结果表明: 在观测期(5—10月),土壤呼吸、微生物呼吸月动态均呈先升高后降低的趋势;微生物呼吸是土壤呼吸的主要贡献者,占82.6%;观测期内根系呼吸贡献率随月份而变化,根系呼吸贡献率两个峰值分别出现在5月(占49.4%)和8月(占41.9%),6个月的平均贡献率为17.4%;在10 ℃条件下,根系呼吸较微生物呼吸对氮添加的响应更为敏感,微生物呼吸速率在氮添加后降低了3.9%,而根系呼吸降低了17.7%;氮添加提高了土壤呼吸、微生物呼吸温度敏感性Q₁₀值,也提高了二者对土壤水分变化的敏感程度.     

不同树龄杨树人工林的根系呼吸季节动态

根系呼吸是准确评估森林生态系统土壤碳收支的一个重要依据。基于LI-COR-6400-09土壤呼吸系统连续2a测定的3个生长阶段杨树人工林的根系呼吸数据,分析了根系呼吸的季节变化规律及树龄、土壤水热因子和细根生物量对它的影响。结果表明:3个不同树龄人工林的根系呼吸速率均呈明显的季节变化,最大值出现在夏初,最小值出现在秋末,基本上与表层土壤温度的季节变化相一致。根系呼吸的峰值早于土壤温度和细根生物量的峰值,说明林木根系的季节生长节律、地下碳分配模式都可能影响根系呼吸的季节变化。2年生人工林的根系呼吸速率最高,平均为3.78μmolCO2m-2s-1,并随树龄增长呈下降趋势。3个树龄人工林根系呼吸占土壤呼吸的比例介于38.6%-58.0%之间,且2年生人工林最大。不同林龄之间根系呼吸的差异主要与根系的生长周转速率及代谢活性随生长阶段的变化有关。总的来说,表层土壤温度和细根生物量的协同作用可解释根系呼吸速率变化的76%。此外在评估一个轮伐期内的根系呼吸强度时,应考虑不同生长阶段对它的影响。     

南方型杨树人工林土壤呼吸及其组分分析

采用开沟隔离法,利用LI-8100型土壤呼吸测定系统,对15年生的南方型杨树(Populus deltoides)人工林土壤呼吸进行了研究,并试图区分根系呼吸和土壤微生物呼吸。结果表明,开沟隔离处理后的10个月内,由于土壤中被截断根系具有自养呼吸和分解作用,土壤呼吸中的根系呼吸与微生物呼吸尚难以区分。尽管如此,研究表明15年生杨树人工林的土壤总呼吸通量为9.74 tC.hm-.2a-1,其中,枯枝落叶等土壤表层凋落物分解所释放的碳通量是2.63 tC.hm-.2a-1,占总量的27.0%;林木根系呼吸与土壤微生物呼吸通量的和为7.11 tC.hm-.2a-1,占总量的73.0%。土壤各组分呼吸速率与10 cm深处的土壤温度之间存在着显著的指数函数关系。不同直径的杨树根系被截断后的活力变化有所不同,根系越粗,存活时间越长。     

东北地区落叶松人工林的根系呼吸

落叶松根系呼吸速率在6～9月期间逐渐升高,8月达到高峰,之后明显下降.幼林根系呼吸速率和根系呼吸占土壤总呼吸的比例均高于成熟林.根系呼吸速率与根生物量呈线性相关,与土温呈指数相关,与土壤含水量无明显相关关系,但温度较高时,土壤湿度的增加能促进根系呼吸.成熟林和幼林根系呼吸的Q10值分别为5.56和4.17.     

小兴安岭4种原始红松林群落类型生长季土壤呼吸特征

为阐明小兴安岭地带性植被原始红松林土壤呼吸各组分的碳排放速率及其对土壤水热变化的响应规律,采用挖壕法和红外气体分析法测定土壤表面CO2通量(Rs),确定4种原始红松林群落类型生长季的土壤总呼吸(Rt)中土壤微生物呼吸(Rh),根系呼吸(Rr)和凋落物呼吸(Rl)的贡献量动态变化及其影响因子。结果表明:生长季内,4种原始红松林群落类型的Rt、Rh、Rr具有明显的季节性变化,7-9月份较高,6月份和10月份较低。Rh对Rt的贡献量最高,平均在58.8%;Rr对Rt的贡献量次之,平均为26.5%;Rl对Rt的贡献量相对较小,平均为12.5%。生长季土壤呼吸速率与5cm深土壤温度相关性极显著(P0.01)。Rr和Rh的Q10值分别为2.88和2.23。表明根呼吸对土壤温度的敏感性高于微生物呼吸。生长季平均土壤呼吸速率的依次为:椴树红松林(6.38μmol·m-·2s-1)云冷杉红松林(6.32μmol·m-·2s-1)枫桦红松林(5.95μmol·m-·2s-1)蒙古栎红松林(2.86μmol·m-·2s-1)。4种原始叶红松林群落类型间的Rh和Rr也存在一定差异。     

林木非同化器官CO2 通量的测定方法及对结果的影响

林木非同化器官的气体交换特性是研究森林 CO2 通量过程中的一个必须考虑的因子 ,但是目前对于如何测定并没有标准方法。综述研究根系呼吸的 6类 10种方法、研究树干和树枝呼吸的 2类方法 ,并对各种方法的优缺点和最新研究成果进行了讨论。在此基础之上 ,收集前人研究结果 (6 5个根系呼吸占土壤总呼吸比例的数据 ,5 9个美国黄松 (Pinus ponderosa)树干呼吸数据 )对不同研究方法对测定结果的可能影响进行了评述。根系呼吸对土壤呼吸的贡献率在 5 %～ 90 %之间 ,而近 6 0 %的研究结果显示土壤呼吸中根呼吸所占比例为 4 0 %～ 70 %。不同研究方法测定的根系呼吸结果不同 ,其中 ,使用同位素标记法测定的根系呼吸占土壤总呼吸的比例最低 (4 0 %) ,而根系排除法和树干环剥法测定结果最高 ,较同位素标记法 (人工同位素标记法和天然同位素丰度法 )的测定结果高 33%,较根系分离法的测定结果高 7%,表明根系排除法和树干环剥法对根际环境的扰动破坏可能导致估计偏高 ,而根系分离法中根系死亡导致呼吸速率降低和根系受伤导致呼吸增加之间的补偿作用 ,仅仅使测定结果稍微偏高。对树干呼吸的统计结果显示 ,当以树干表面积为基准时 ,离体测定结果较活体测定结果平均高 74 %(p=0 .0 13) ;而当用边材体积为基准时 ,离体测     

CO2浓度升高对森林土壤微生物呼吸与根（际）呼吸的影响

 根呼吸与微生物呼吸的作用底物不同,二者对高浓度CO₂的响应机理及敏感程度亦不同。在大气CO₂浓度升高的背景下,精确区分根呼吸与微生物呼吸是构建森林生态系统碳循环模型和预测森林生态系统碳源/汇关系所必需的。根（际）呼吸与微生物呼吸对高浓度CO₂的响应呈增加、降低或无明显变化等不同趋势,根（际）呼吸变化主要与根生物量明显相关,细根的作用大于粗根;土壤微生物呼吸变化存在较大的不确定性,微生物量和微生物活性与土壤微生物呼吸相关或不相关。根系统对高浓度CO₂的响应会潜在地影响微生物的代谢底物,进而影响微生物呼吸强度。凡影响土壤总呼吸的生物与非生物因子都会直接或间接地影响根呼吸与土壤微生物呼吸。     

川中丘陵区水稻田土壤呼吸及其影响因素

 基于川中丘陵区2003年4～9月水稻田土壤呼吸、土壤温度和水稻(Oryza sativa)生物量的测定,研究了水稻田土壤呼吸日变化和季节变化特征以及影响稻田土壤呼吸的主要因素。结果表明,水稻田土壤CO2排放通量的日变化为单峰型,其最小值和最大值分别出现在当地时间 7∶00和15∶00;在水稻生长期内,稻田土壤CO2排放通量在18.00～269.69 mg·m^－2·h^－1之间波动,平均排放通量为121.76 mg·m^－2·h^－1。在日的时间尺度上,水稻田土壤CO₂排放通量与5 cm土壤温度存在显著的指数函数关系;而从整个生长期时间尺度上看,水稻田土壤CO₂的排放通量主要受到5 cm土壤温度和水稻地下生物量的影响。在水稻生长初期,水稻地下生物量与稻田土壤CO₂排放通量之间存在着显著的相关关系;水稻拔节中后期到成熟期,土壤温度则是制约稻田土壤CO₂排放的关键因素。CO₂排放通量与稻田地表水层深度的相关关系不显著。     

施肥对落叶松和水曲柳人工林土壤呼吸的影响

 以落叶松（Larix gmelinii）和水曲柳（Fraxinus mandshurica）人工林为研究对象,采用动态气室法（LI-6400-09叶室连接到LI-6400便携式CO₂/H₂O分析系统）对两种林分的土壤呼吸速率进行了观测,探讨了细根生物量、根中氮含量与土壤呼吸速率的关系,以及施肥对细根生物量、根中氮含量和土壤呼吸速率的影响。结果表明：1）施肥导致落叶松和水曲柳林分的活细根生物量降低18.4％和27.4％, 死细根生物量分别降低了34.8％和127.4 ％;2）施肥使落叶松和水曲柳林地土壤呼吸速率与对照相比分别减少了34.9％和25.8％;3 ）施肥对根中氮含量没有显著影响;4）落叶松和水曲柳林地的土壤呼吸与土壤温度表现出相同的季节变化,两种林分的土壤呼吸速率与地下5和10 cm处的温度表现出明显的指数关系 ,其相关性R²=0.93～0.98。土壤呼吸温度系数Q₁₀的范围在2.45～3.29。 施肥处理对Q₁₀没有产生影响,施肥处理导致细根生物量减少可能是引起林地土壤呼吸速率下降的主要原因。     

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。     

Contribution of Root Respiration to Total Soil Respiration in a Leymus chinensis （Trin.） Tzvel, Grassland of Northeast China

The loss of carbon through root respiration Is an Important component of grassland carbon budgets. However, few data are available concerning the contribution of root respiration to total soil respiration in grasslands in China. We Investigated seasonal variations of soil respiration rate, root blomaaa, microbial blomaaa C and organic C content of the soil In a semi-arid Leymus chinensis （Trin.） Tzvel. grassland of northeast China during the 2002 growing season （from May to September）. The linear regression relationship between soil respiration rate and root blomaaa was used to determine the contribution of root respiration to total soil respiration. Soil respiration rate ranged from 2.5 to 11.9 g C/m^2 per d with the maximum in late June and minimum In September. The microbial blomaaa C and organic C content of the soil ranged from 0.3 to 1.5 g C/m^2 and from 29 to 34 g C/kg respectively. Root blomaaa had two peaks, In early June （1.80 kg/m^2） and mid-August （1.73 kg/m^2）. Root respiration rate peaked In mid-August （6.26 g C/m^2 per d）, whereas microbial respiration rate peaked In late June （7.43 g C/m^2 per d）. We estimated that the contribution of root respiration to total soil respiration during the growing season ranged from 38% to 76%.     

Adjustment of Forest Ecosystem Root Respiration as Temperature Warms

Adjustment of ecosystem root respiration to warmer climatic conditions can alter the autotrophic portion of soil respiration and influence the amount of carbon available for biomass production. We examined 44 published values of annual forest root respiration and found an increase in ecosystem root respiration with increasing mean annual temperature (MAT),but the rate of this cross-ecosystem increase (Q10 = 1.6) is less than published values for short-term responses of root respiration to temperature within ecosystems (Q10 = 2-3). When specific root respiration rates and root biomass values were examined, there was a clear trend for decreasing root metabolic capacity (respiration rate at a standard temperature) with increasing MAT. There also were tradeoffs between root metabolic capacity and root system biomass, such that there were no instances of high growing season respiration rates and high root biomass occurring together. We also examined specific root respiration rates at three soil warming experiments at Harvard Forest, USA, and found decreases in metabolic capacity for roots from the heated plots. This decline could be due to either physiological acclimation or to the effects of co-occurring drier soils on the measurement date. Regardless of the cause, these findings clearly suggest that modeling efforts that allow root respiration to increase exponentially with temperature, with Qt0 values of 2 or more, may over-predict root contributions to ecosystem CO2 efflux for future climates and underestimate the amount of C available for other uses,including net primary productivity.     

林木根呼吸及测定方法进展

 森林土壤呼吸的近2/3是由林木根呼吸产生的,林木根呼吸对估计森林C吸存及构建森林生态系统碳动态模型有重要意义,是全球碳循环研究的一个重要组成部分。林木根呼吸包括生长呼吸和维持呼吸,不同森林生态系统林木根呼吸对土壤呼吸的贡献大多在40%～60%范围内,林木根呼吸在生长季节较高而休眠季节较低。测定林木根呼吸的主要方法有排除根法、离体根法、同位素法和原位PVC管气室法,前两者相对简单、成本低,常用于森林生态系统中;同位素法可原位测定根呼吸,对土壤干扰较小,但不易操作,且成本高。根呼吸受土壤温度、根直径大小、根组织N浓度、环境CO2浓度、土壤湿度、养分有效性等因素的影响。今后的研究应集中在以下方面：1）探讨和比较不同条件下测定根呼吸组成（生长呼吸、维持呼吸）的最合适方法;2）加大在野外条件下使用有效方法分离根呼吸和根际微生物呼吸的力度;3）对森林生态系统根呼吸动态进行长期的定位研究;4）进一步加强研究不同气候带,不同森林类型林木根呼吸,并将研究尺度从气室扩大到区域或全球水平;5）加强林木根呼吸对全球变化的响应及机制的研究;6)对林木根呼吸进行多学科合作研究将为全球C循环做出新的贡献。     

林木非同化器官与土壤呼吸的温度系数Q10值的特征分析

 温度系数（Q10,温度每变化10 ℃,呼吸速率的相对变化）不仅可以用来描述不同森林非同化器官（根系和树干）和土壤对温度升高的敏感性,并由此断定它们在全球变暖进程中的不同表现,而且是其呼吸总量定量估计中必不可少的参数。虽然目前已经进行了大量的研究,但不同研究者结论并不一致,影响我们对问题的整体把握。因此,有必要综合以往文献进行统计分析。该文综合大量文献,评述了林木非同化器官和土壤的Q10值频率分布、不同研究方法对Q10值的可能影响并探讨了它们对温度升高的敏感性。结果表明,不同非同化器官和土壤的Q10值差异较大,但具有相对稳定的分布中心范围。其中,土壤呼吸Q10值中,频率分布最集中的区域是2.0～2.5,占23%,其中超过80%的测定结果在1.0～4.0之间,中位数为2.74。 根系呼吸的Q10值,频率分布最集中的区域2.5～3.0,占33%,而大部分（>80%）的研究结果在1.5～3.0之间,中位数为2.40。树干呼吸的Q10值中,频率分布最集中的区域是1.5～2.0,占42%,而90%以上的测定结果在1.0～3.0之间,中位数为1.91。通过对比,发现不同非同化器官Q10值不同（树干<根系<根系与土壤共同体<去除根系土壤）。其中树干和根系的Q10值显著低于去除根系土壤的Q10值（p<0.05）,表明土壤微生物活动对于未来全球变暖的反应要比木质化器官更敏感。此外,常绿植物的根系和树干呼吸的Q10值与落叶树木对应值差异不显著,说明同化器官叶片的着生时间长短对非同化器官Q10的影响不大。不同的CO2分析方法（碱吸收法,红外线测定技术和气相色谱方法）对土壤呼吸Q10值测定结果的影响不显著（p>0.10）,根系分离方法（断根测定和壕沟隔断测定）也对根系呼吸的Q10值影响也不显著（p>0.10）。但是,与活体测定相比,离体测定树干呼吸显著提高了其Q10值。总体来看,不同林分相同非同化器官以及不同非同化器官呼吸的Q10值相对稳定但仍具有较大的差异性,研究方法也对结果产生一定影响,在进行呼吸总量的定量估计中应该注意这一点。今后研究的重点是进一步把影响森林非同化器官呼吸的外在因素和内在因素综合考虑于Q10值相关模型中,以便准确定量估计其呼吸总量,而研究难点是深入研究Q10值具有较大变异性的原因（如温度适应性）和内在机理以便更好的表征不同器官和生态系统组分对全球变暖的敏感性。     

华西雨屏区苦竹人工林土壤呼吸各组分特征及其温度敏感性

通过在华西雨屏区苦竹(Pleioblastus amarus)人工林内建立固定样地、定期监测等方法,研究该人工林生态系统土壤呼吸各组分特征及其温度敏感性.结果表明:2010年2月-2011年1月,苦竹林平均土壤呼吸速率为1.13 μmol·m-2·s-1,仲夏最高,深冬最低;凋落物层、无根土壤和植物根系对苦竹林土壤呼吸的贡献率分别为30.9％、20.8％和48.3％,各呼吸组分的季节动态均与土壤总呼吸类似,并与温度和凋落量等因素相关;苦竹林土壤总呼吸(RST)、凋落物层CO2排放(RSL)、无根土壤CO2排放(RSS)和植物根系呼吸(RSR)的年碳排放量分别为4.27、1.32、0.87和2.08 MgC· hm-2 ·a-1;土壤总呼吸及其各组分与凋落量呈显著正线性相关,与土壤10 cm温度和气温均呈显著正指数相关;基于土壤温度计算的RST、RSL、RSS和RSR的Q10值分别为2.90、2.28、3.09和3.19,凋落物层CO2排放的温度敏感性显著低于总呼吸和其他各组分.