成都平原水稻-小麦轮作系统NO排放及其主要影响因素

应用静态暗箱-化学发光氮氧化物分析法对成都平原水稻-小麦轮作系统进行了1.5个轮作周期的NO排放定位观测,分析了NO排放特征及施氮、土壤温度、土壤湿度和作物参与对NO排放的影响。结果表明:成都平原水稻-小麦轮作系统在不施氮情况下,表现为土壤NO负排放(吸收),而施氮(N150kg/hm²)时NO排放通量为(5.5±3.3)μg m^-2 h^-1,施氮能显著增加土壤NO排放量,并且其效应在水热条件较好的水稻季更明显。整个观测期NO排放量有56.1%来自水稻季,而2个小麦季和休闲期NO排放量分别占32.5%和11.4%,由于休闲期NO高排放主要是作物收获后的几次翻地引起的,因此,减少休闲期翻地次数可能会有效减少NO排放。土壤温度是影响NO排放的首要环境因素,并且两者呈线性回归关系,土壤湿度对NO排放的影响因土壤湿度本身状况而异,土壤湿度条件较差时,其增加有利于NO排放,而当土壤湿度较好时会抑制NO排放。此外,土壤水热条件还是造成NO负排放(吸收)和作物参与对水稻季和小麦季NO排放贡献有别的重要原因。     

不同林龄桤-柏混交林生态系统的碳储量及其分配

选取代表性的10、15、20和25年生桤(Alnus cremastogyne)柏(Cupressus funebris)混交林及由桤-柏混交林演替而来的30年生纯柏林为研究对象, 探讨了川中丘陵区人工桤-柏混交林生态系统碳储量的变化动态及其分配规律.结果表明：桤-柏混交林的植被碳储量在10～30年间持续增加，30年时达到52.40 t·hm^-2，5个林龄中乔木层碳储量所占比例均在85.59%以上；桤-柏混交林的土壤碳储量(0～40 cm)在10～15年间显著增加(P<0.05)，15年时达最大值84.79 t·hm^-2，15～25年间显著下降(P<0.05)，25～30年间趋于稳定(P>0.05)；桤-柏混交林生态系统碳储量在15年时达最大值118.13 t·hm^-2，15～25年间缓慢下降，25～30年间有所增加；植被碳储量所占比例在10～30年间持续增加，土壤碳储量则相反.与我国其他类型人工林相比，桤-柏混交林的碳储量偏低.     

森林凋落物淋溶中的溶解有机物与紫外-可见光谱特征

对格氏栲(Castanopsis kawakamii)和杉木(Cunninghamia lanceolat)人工林新近凋落物、半分解层(F层)和分解层(H层)凋落物进行室内模拟淋洗实验,研究了凋落物淋溶过程中溶解有机碳(DOC)浓度变化及紫外-可见(UV-Vis.)光谱特征.结果表明,格氏栲和杉木人工林新近凋落物淋出液的DOC浓度较低,F层淋出液的DOC浓度较高;格氏栲凋落物淋出液的DOC浓度基本上随淋溶次数的增加而降低,杉木的则先升后降.淋出液中溶解有机物(DOM)的紫外吸收值均随波长的增加而减小,且UV-Vis.吸收曲线均在200nm附近出现吸收峰,不同来源DOM的E240/E420存在显著差异;同一样品各次淋出液的DOC浓度与E200有很好的线性关系(P2＞0.90),据此,可用E200值估算DOC浓度.     

格氏栲天然林与人工林根系呼吸季节动态及影响因素

通过用挖壕沟 静态碱吸收法对福建三明格氏栲天然林及33年生格氏栲和杉木人工林的根系呼吸进行为期2a定位研究。不同森林根系呼吸速率季节变化均呈单峰曲线,最大值出现在春末或夏初,最小值出现在冬季。1年中格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林根系呼吸速率变化范围分别在157.76~480.40mgCO2/(m2·h)、53.03~339.45mgCO2/(m2·h)和16.66~228.02mgCO2/(m2·h)之间。在近似正常气候状况的2002年,不同森林根系呼吸主要受土壤温度影响(R2=0.52~0.72);而土壤温度和土壤湿度共同则可解释根系呼吸速率季节变化的81%~90%。在极端干旱的2003年,根系呼吸受土壤温度或湿度的影响较小,土壤温度和土壤湿度共同仅能解释根系呼吸变化的24%~60%,这与根系在持续干旱期间长期处于近休眠状态有关。根系呼吸对土壤温度和土壤湿度的敏感性大小顺序均为杉木人工林>格氏栲人工林>格氏栲天然林。格氏栲天然林根系呼吸占土壤呼吸比例(47.6%)均高于格氏栲和杉木人工林的(42.5%和40.2%),不同森林根系呼吸占土壤呼吸比例均以冬季最低,而以5月或6月最高。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林根系呼吸年通量分别为6.537、4.013和1.828tC/(m2·h)。     

森林土壤呼吸及其对全球变化的响应

森林土壤呼吸是全球碳循环的重要流通途径之一 ,其动态变化将直接影响全球 C平衡。森林土壤呼吸由自养呼吸和异养呼吸组成 ,不同森林类型、测定季节和测定方法等直接影响其所占比例。土壤温度和湿度是影响森林土壤呼吸的最主要因素 ,共同解释了森林土壤呼吸变化的大部分。因树种组成、生产力和枯落物数量等不同而使不同森林类型土壤呼吸速率表现出明显差异。采伐对森林土壤呼吸的影响结果有增加、降低或无影响 ,因采伐方式、森林类型、采伐迹地上植被恢复进程和气候条件等而异。火烧一般导致土壤呼吸速率降低。因肥料种类、施用剂量和立地条件不同 ,施肥对森林土壤呼吸的影响出现增加、降低或无影响等不同结果。大气 CO2 浓度升高和升温均可促进森林土壤呼吸。 N沉降有可能刺激了土壤呼吸 ,而酸沉降则可能降低了土壤呼吸。臭氧浓度和 UV-B辐射强度亦会在一定程度上影响森林土壤呼吸。但目前全球变化对森林土壤呼吸的综合影响尚不清楚 ,深入探讨森林土壤呼吸的调控因素及其对全球变化和营林措施的响应等仍是今后努力的主要方向。     

格氏栲天然林和人工林土壤呼吸对干湿交替的响应

通过室外定位观测前期连续干旱情况下天然降雨及室内模拟不同温度 (10℃、19℃和 2 8℃ )下测定格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林土壤增湿后呼吸动态 ,探讨不同林型土壤呼吸对土壤干湿交替的响应。结果发现室外定位观测和室内模拟试验均出现了增湿后土壤呼吸骤升至最大值及随后逐渐衰减的现象 ,且这种变化可由时间过程模型 (R=ate- bt c)较好地进行拟合。温度升高提升了土壤呼吸对干湿交替的响应值 RV。格氏栲天然林土壤呼吸对干湿交替的响应对温度最为敏感 ,随温度升高其响应指数 RE增加 ;杉木林土壤呼吸对干湿交替的响应指数 RE最高 ,且对土壤水分变化最敏感 ,但随温度升高超过一定限度后其响应指数 RE反而降低     

施肥方式对紫色土土壤异养呼吸的影响

采用静态暗箱-气相色谱法于2010年12月至2011年10月对不同施肥方式下的紫色土土壤呼吸进行了研究,以揭示施肥方式对紫色土异养呼吸的影响。结果表明:施肥可对土壤异养呼吸产生激发效应。施肥后第5天出现峰值,猪厩肥处理的异养呼吸峰值为2356.8 mg CO2m-2h-1,显著高于秸秆配施氮磷钾(970.1 mgCO2m-2h-1)和常规氮磷钾处理(406.8 mgCO2m-2h-1)(P0.01);小麦季常规氮磷钾、猪厩肥和秸秆配施氮磷钾处理的平均土壤异养呼吸速率为212.9、285.8和305.8mgCO2m-2h-1,CO2排放量为255.1、342.3和369.5 gC/m2,玉米季为408.2、642.8和446.4 mgCO2m-2h-1,CO2排放量为344.7、542.8和376.9 gC/m2,玉米季土壤异养呼吸平均速率及CO2排放量均高于小麦季。全年平均土壤异养呼吸速率分别为310.6、446.3和377.4 mg CO2m-2h-1,CO2排放总量分别为599.8、885.1和746.4 gC/m2。猪厩肥对土壤异养呼吸速率和CO2排放量的影响最大,秸秆配施氮磷钾肥次之,氮磷钾肥最小,说明有机物料的投入是紫色土土壤异养呼吸速率的主要调控措施,低碳氮比的有机物料能促进土壤异养呼吸和CO2的排放。猪厩肥和秸秆配施氮磷钾肥处理相应地表和地下5 cm温度的Q10值分别为2.64、1.88和2.77、1.99,表明低碳氮比的有机物料还能增加土壤异养呼吸Q10值,使土壤异养呼吸速率对温度的敏感性加强。     

中国亚热带森林转换对土壤呼吸动态及通量的影响

通过用静态碱吸收法对中国亚热带福建三明格氏栲自然保护区内的格氏栲天然林和33年生的格氏栲人工林及杉木人工林的土壤呼吸进行为期2a的定位研究,结果表明,3种森林土壤呼吸速率季节变化均呈单峰曲线,最大值出现在5月至6月份,最小值出现在12月至翌年1月份。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林土壤呼吸速率一年中变化范围分别在403.47～1001.12mgCO2m-2h-1、193.89～697.86mgCO2m-2h-1和75.97～368.98mgCO2m-2h-1之间。2002年土壤呼吸速率主要受土壤温度影响,但在极端干旱的2003年则主要受土壤湿度的影响。双因素关系模型(R=aebTWc)拟合结果优于仅考虑土壤温度或土壤湿度的单因素关系模型,土壤温度和土壤湿度共同解释不同年份不同森林土壤呼吸速率季节变化的80%～96%。杉木林土壤呼吸对气候变化敏感性高于格氏栲天然林和人工林。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林土壤呼吸年通量分别为13.742、9.439和4.543tC·hm-2·a-1,前者分别约是后二者的1.5倍和3.0倍。森林转换对土壤呼吸通量的影响可能与枯落物数量和质量、根系呼吸、土壤有机质数量和质量的变化有关。     

紫色土菜地生态系统土壤N2O排放及其主要影响因素

应用静态箱/气相色谱法对种菜历史超过20a的紫色土菜地进行了一年N2O排放的定位观测, 分析了菜地N2O排放特征及施氮、土壤温度、土壤湿度和蔬菜参与对N2O排放的影响. 结果表明, 紫色土菜地生态系统在不施氮和施氮（N150kg?hm-2）情况下N2O平均排放通量为50.713.3和168.437.3g?m-2?h-1, N2O排放系数为1.86%. 菜地生态系统N2O排放强度高于当地粮食作物农田,其主要原因在于菜地较高的养分水平和频繁的施肥、浇水等田间管理措施. 从菜地N2O排放总量的季节分配来看, 有64%的N2O排放量来自于土壤水热条件较好的夏秋季蔬菜生长期, 冬春季蔬菜生长期N2O排放量较少, 仅占34%. 因此, 土壤水热条件不同是造成菜地N2O排放量季节分配差异的重要原因. 氮肥对增加N2O排放的效应因蔬菜生育期内单位时间施肥强度不同而异, 蔬菜生育期越短, 施氮对增加N2O排放的效应越明显.不施氮和常规施氮菜地N2O排放通量与地下5cm处土壤温度呈显著的正相关, 但不种蔬菜的空地两者之间的关系不显著, 并且常规施氮菜地土壤温度（T）对N2O排放通量（F）的影响可用指数方程F＝11.465e0.032T（R＝0.26, p<0.01）表示. 土壤湿度对菜地N2O排放的影响存在阈值效应, 当土壤含水空隙率（WFPS）介于60%-75％时更易引发N2O高排放. 因此, 依据蔬菜生育期特点, 结合土壤水分状况调节施肥量与施肥时间可能会减少菜地N2O排放.     

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。