覆膜对绿洲棉田土壤CO2通量和CO2浓度的影响

基于静态箱法和气井法分别测定新疆棉田覆膜位置的土壤CO2通量和CO2浓度.结果表明:土壤CO2通量和CO2浓度时间变化特征与土壤温度变化趋势一致,均表现为7月较高,10月最低.观测期内,棉田土壤CO2累积排放量非覆膜处理为2032.81 kg C·hm-2,覆膜处理为1871.95 kg C·hm-2;而1 m深度内土壤CO2浓度非覆膜处理为2165~23986μL·L-1,覆膜处理为5137~25945μL·L-1,即覆膜减少了棉田土壤排放CO2的同时增加了土壤CO2积累量.覆膜和非覆膜处理下不同深度土壤CO2浓度和CO2通量的相关系数分别为0.60~0.73和0.57~0.75,表明地表释放的CO2强烈依赖于土壤剖面储存的CO2.覆膜和非覆膜处理下Q10值分别为2.77和2.48,表明覆膜处理下的土壤CO2通量对土壤温度变化的响应更敏感.     

围栏封育对天山北坡草甸草原土壤呼吸的影响

对新疆天山北坡草甸草原围封9a的样地和围栏外的放牧样地进行比较,采用LI-8100土壤呼吸监测系统对草甸草原围栏内外土壤呼吸进行监测,分析围栏内外土壤呼吸的日变化、季节变化及其与环境因子的关系。结果表明:围栏内外土壤呼吸速率存在明显的日变化和月变化规律,均呈单峰曲线,且在植物生长季峰形比较明显,围栏内和围栏外土壤呼吸速率最高值出现在6月份17:00,分别为5.87、4.41μmol m~(-2)s~(-1),围栏内土壤呼吸速率比围栏外高出33.1%。最低值出现在10月份8:00,分别是0.26、0.29μmol m~(-2)s~(-1)。土壤CO_2日排放量与日均气温和地温的变化特征一致,与日均土壤含水量的变化特征相反,围栏内的土壤呼吸明显高于围栏外。土壤呼吸速率与气温和5 cm地温呈显著正相关,与其它深度的地温相关性不显著;与土壤湿度相关性不显著。     

氮添加对巴音布鲁克高寒湿地土壤微生物量和酶活性的影响

随着全球氮沉降速率的快速增加,已对陆地生态系统微生物群落活性和代谢产生了深刻的影响。因此迫切需要了解全球气候变化敏感区土壤中微生物量和酶活性对氮添加的响应。为此,以中亚干旱区巴音布鲁克高寒湿地为研究对象,在保护良好的高寒湿地选择沼泽(S)、沼泽草甸(SM)和草甸(M)3种湿地类型布设野外原位氮添加试验(施氮浓度分别为0、8、16 kg N hm^-2 a^-1),探究短期氮添加对土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、微生物生物量碳/氮(MBC/MBN)、微生物商(QMB)、土壤蛋白酶、脲酶、碱性磷酸酶、H₂O₂酶和蔗糖酶活性的影响。结果表明:(1)高寒湿地不同湿地类型土壤微生物量和酶活性存在显著差异,其中SM土壤MBC、MBN、MBC\\N、QMB较S和M区高,对酶活性而言,SM和M区土壤蛋白酶和碱性磷酸酶活性较高,M区H₂O₂酶和脲酶活性较高。(2)氮添加显著增加了3种湿地类型中土壤MBC和MBN,其中MBC增加了7.00%-119.00%,MBN增加了8.03%-38.26%。氮添加仅显著增加了S和SM区土壤MBC/N和QMB (增加了24.68%-113.10%),但抑制了M区土壤MBC/N和QMB (抑制了8.93%-10.36%)。(3)氮添加显著增加了3种湿地类型土壤中脲酶、蛋白酶和H₂O₂酶活性,分别增加了7.25%-59.63%、4.71%-58.55%和34.70%-157.27%。但是氮添加对土壤碱性磷酸酶活性无显著影响。对蔗糖酶而言,N1处理增加了S区土壤蔗糖酶活性(增加了58.58%),而N2处理显著降低了22.72%。氮添加对SM和M区蔗糖酶活性无显著影响。(4)结构方程模型的结果显示,氮添加直接增加了土壤微生物量和酶活性。而随着湿地类型的变化(S-SM-M)直接和间接(通过pH)增加了酶活性;湿地类型的变化还通过影响pH、有机碳和有效养分间接增加了土壤微生物量。总之,氮添加和湿地类型可直接或间接的影响着土壤微生物量和酶活性。其中,土壤pH和有机碳是微生物量和酶活性变化的主要影响因素。本研究可为中亚干旱区高寒湿地应对未来气候变化的措施的制定提供技术参考。     

模拟增雨对巴里坤湖干涸湖底沉积物CO2通量的影响

明确湖泊沉积物碳过程对气候变化的响应,是全面了解湖泊生态系统碳收支的重要环节。为探究未来降雨增加对沉积物碳通量的影响,本研究以新疆哈密巴里坤盐湖干涸湖底原状沉积物为对象,基于1960年以来新疆哈密地区降雨量增加速率(4 mm·10 a^-1)以及植物生长季多年降雨量分布特征,以2016年生长季(5—10月)降雨量(86 mm)为对照(T₀),设置4个模拟增雨处理,降雨量分别为94 mm(T₁)、102 mm(T₂)、110 mm(T₃)、126 mm(T₄),分析模拟增雨对沉积物CO₂通量的影响。结果表明: 与降雨前相比,各处理降雨1 d后的沉积物CO₂通量均呈增加趋势;与5—7月相比,8—10月各处理沉积物CO₂通量均有所下降。5—10月,T₀~T₃处理之间CO₂累积排放量无显著差异,T₃处理CO₂平均排放速率(0.22 μmol·m^-2·s^-1)显著高于T₄处理(0.14 μmol·m^-2·s^-1)。每月降雨第1天各处理均表现为CO₂汇,T₄处理(-0.13 μmol·m^-2·s^-1)“碳汇”功能最强;每月降雨1 d后各处理沉积物表现为CO₂源,T₃处理CO₂平均排放速率(0.34 μmol·m^-2·s^-1)显著高于其他处理;与5月相比,T₂~T₄处理CO₂排放通量显著高于8—10月。在温度相对稳定的条件下,沉积物CO₂通量与含水量、空气湿度显著相关。未来60年,降雨持续增加可能是促进干旱区盐湖沉积物CO₂排放和影响全球变暖的重要因素。     

氮肥减施与配施有机肥对冬小麦土壤线虫群落结构的影响

土壤线虫是指示土壤健康的典型生物之一,为了揭示氮肥减施对土壤健康的影响,以冬小麦土壤为对象,研究了氮肥减施和配施有机肥对拔节期冬小麦土壤线虫群落结构的影响。共设置了6个施肥处理:CF(315 kg N·hm^-2,常规施肥量)、N₂₄₀(240 kg N·hm^-2)、N₂₁₀(210 kg N·hm^-2)、N₁₈₀(180 kg N·hm^-2)、F₁₅₀(180 kg N·hm^-2+150 kg·hm^-2黄腐酸)、F₂₂₅(180 kg N·hm^-2+225 kg·hm^-2黄腐酸)。结果表明: 1)氮肥减施会降低土壤线虫数量,降幅为15.3%～68.5%;2)各处理均以原杆属为优势属(19.6%～50.4%)。氮肥减施提高了食真菌类、植食类和捕食/杂食类线虫的丰度,食细菌类线虫的丰度先降低后升高。配施有机肥后,食细菌类和食真菌类线虫的丰度降低,植食类和捕食/杂食类线虫丰度升高;3)N₂₄₀和F₂₂₅处理分别使线虫多样性指数H提高了48.1%和58.5%。N₂₄₀处理线虫成熟度指数MI最高(1.95)。N₁₈₀处理线虫结构指数SI最低(43.33),配施有机肥的F₂₂₅线虫结构指数SI达到62.72,但线虫富集指数EI最低(80.82)。说明减施氮肥并配施有机肥可以提高土壤线虫的多样性,使食物网向复杂稳定方向发展,对农田土壤生态系统有积极意义。     

围栏封育对天山北坡草甸草原生态系统碳交换的影响

草本层和大气间的碳交换及其对环境因子的响应是目前研究的热点。该研究通过静态箱法, 采用LI-840 CO₂/H₂O红外分析仪, 对新疆天山北坡草甸草原围封9年的样地和围栏外自然放牧生态系统碳交换进行监测, 分析了围栏内外生态系统碳交换的差异性、日变化、季节变化及其与环境因子的关系。结果表明: 围栏内生态系统碳交换高于围栏外, 围栏内外表现出明显的差异性; 围栏内外生态系统碳交换均存在明显的日变化和季节变化规律, 呈单峰曲线, 且在植物生长季峰形比较明显。在整个监测期间, 围栏内外生态系统CO₂净交换最小值分别为-7.62和-6.63 μmol·m ^-2·s ^-1, 生态系统呼吸最大值分别为8.55和7.04 μmol·m ^-2·s ^-1, 生态系统总初级生产力最大值分别为-14.66和-13.89 μmol·m ^-2·s ^-1。因围栏内植被得到保护, 草本植物生长茂盛, 光合作用强, 生态系统CO₂净交换较小, 同时有机碳的输入增强了生态系统呼吸。分析发现生态系统碳交换与气温和0-10 cm土壤温度显著相关, 与气温的相关性高于与0-10 cm土壤温度的相关性, 且围栏内禁牧处理相关性高于围栏外自然放牧草地; 土壤含水量与生态系统碳交换存在一定的相关性, 但其相关性略低于温度与生态系统碳交换的相关性。