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1.
水分对土壤呼吸的影响及机理   总被引:79,自引:9,他引:70       下载免费PDF全文
土壤呼吸是陆地碳循环的重要环节,在全球变化的背景下,研究水分对土壤呼吸的影响,能为探索陆地生态系统在碳循环方面的源—汇功能和揭示碳的失汇之迷提供有力的证据。综述了水分对土壤呼吸的影响及其机理。土壤呼吸是一个复杂的生态学过程,大气降水对土壤呼吸的影响结果是因时、因地而异,在湿润的生态系统或者干湿交替的生态系统中比较湿润的季节.降水事件对土壤呼吸可能会产生比较明显的抑制现象;而在干旱的生态系统或有干湿交替季节的生态系统中比较干旱的季节里,降水事件可能会强烈地激发土壤呼吸。其对土壤呼吸的影响机理包括水分对土壤孔隙中CO2替代、对CO2扩散的阻滞、对微生物活动的刺激和对微生物生物量的影响等。由于实验方法和标准的不一致以及影响土壤呼吸的因素的多样性。水分量的变化对土壤呼吸的影响很难以一个统一的方程来描述,总的来说,最优的水分状况通常是接近最大田间持水力,当土壤处于过于或过湿状态时,土壤呼吸会受到抑制。水分量的变化对土壤呼吸的影响机制在于可溶性有机质、土壤的通透性、微生物与植物根系生命活动等都随土壤水分状况不同而发生相应的改变。关于水分与土壤呼吸的关系研究今后应该主要集中在:(1)水分对根系呼吸和土壤微生物呼吸分别产生的影响;(2)全球变化后水分格局的变化对全球陆地生态系统土壤呼吸格局的潜在影响;(3)人类活动通过直接或间接改变水分状况而对土壤释放CO2的贡献率。  相似文献
2.
工业革命以来,人类活动所导致的CO2等温室气体的浓度在大气中持续上升,全球表面温度因此不断升高。在全球温暖化的背景下,土壤呼吸与温室效应之间正反馈关系势必影响到未来陆地生态系统功能与全球变化的趋势,所以,关于土壤呼吸对温度变化响应的研究备受瞩目。土壤呼吸对温度依赖性的研究已经有许多报道,其关系可以用简单的指数方程表示。但是,土壤水分条件对于土壤呼吸温度敏感性(用Q10表示)的影响却研究得较少。采用碱液吸收法对内蒙古典型温带草原11个不同水分状况群落的土壤呼吸进行了测定,并分析了土壤呼吸的温度敏感性。结果显示土壤呼吸的温度敏感性存在一定程度的空间变异,各群落Q10值平均为1.65,变异系数为6.94%。其中,春小麦群落的Q10值最高(1.84),其次是湿生杂类草群落(Q10=1.78),而Q10最低的是冷蒿(aRMESIA FRIGIDA)-星毛萎陵菜(pOTENTILLA ACAULIS)群落(1.47)。用Spearman秩相关分析法对表层土壤(O~20cm)水分与Q10值之间的关系进行了分析,结果表明各群落Q10值与生长季土壤平均水分含量呈显著的正相关关系(R=0.64545,p=0.032),说明水分状况对土壤呼吸的温度敏感性有一定程度的影响。由此推断,在中国温带草原地区,温度升高对较湿润区域土壤呼吸的影响大于较干旱区域。全球变化导致的水分时空格局的变化可能对温带草原土壤呼吸有较大的影响。所以,模拟大尺度土壤CO2排放量时,水分因素必须作为一个重要的变量加以考虑。  相似文献
3.
土壤温度和水分对长白山不同森林类型土壤呼吸的影响   总被引:54,自引:11,他引:43       下载免费PDF全文
在实验室条件下,将不同含水量的3种森林类型的土柱分别置于0、5、15、25和35℃条件下,进行土壤呼吸测定.结果表明,在0~35℃范围内。土壤呼吸速率与温度呈正相关.在一定含水量范围内(0.21~0.37kg·kg^-1),土壤呼吸随含水量的增加而升高,当含水量超出该范围,土壤呼吸速率则随含水量的变化而降低.土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互作用.不同森林类型土壤呼吸作用强弱存在显著差异,大小顺序为阔叶红松林>岳桦林>云冷杉暗针叶林.阔叶红松林土壤呼吸作用的最佳条件是土壤温度35℃、含水量0.37kg·kg^-1;云冷杉暗针叶林下的山地棕色针叶林土壤呼吸作用的最佳条件是25℃、0.21kg·kg^-1;岳桦林土壤呼吸作用的最佳条件是35℃、含水量0.37kg·kg^-1。但是.由于长白山阔叶红松林、云冷杉林和岳桦林处在不同的海拔带上,同期不同森林类型土壤温度各不相同,相差4~5℃,所以野外所测的同期山地棕色针叶林土呼吸速率应低于暗棕色森林土呼吸速率,山地生草森林土呼吸速率应高于山地棕色针叶林土的呼吸速率.  相似文献
4.
Experimental studies on CO2 assimilation of mesophytic C3 plants in relation to relative water content (RWC) are discussed. Decreasing RWC slows the actual rate of photosynthetic CO2 assimilation (A) and decreases the potential rate (Apot). Generally, as RWC falls from c. 100 to c. 75%, the stomatal conductance (gs) decreases, and with it A. However, there are two general types of relation of Apot to RWC, which are called Type 1 and Type 2. Type 1 has two main phases. As RWC decreases from 100 to c. 75%, Apot is unaffected, but decreasing stomatal conductance (gs) results in smaller A, and lower CO2 concentration inside the leaf (Ci) and in the chloroplast (Cc), the latter falling possibly to the compensation point. Down-regulation of electron transport occurs by energy quenching mechanisms, and changes in carbohydrate and nitrogen metabolism are considered acclimatory, caused by low Ci and reversible by elevated CO2. Below 75% RWC, there is metabolic inhibition of Apot, inhibition of A then being partly (but progressively less) reversible by elevated CO2; gs regulates A progressively less, and Ci and CO2 compensation point, Gamma rise. It is suggested that this is the true stress phase, where the decrease in Apot is caused by decreased ATP synthesis and a consequent decreased synthesis of RuBP. In the Type 2 response, Apot decreases progressively at RWC 100 to 75%, with A being progressively less restored to the unstressed value by elevated CO2. Decreased gs leads to a lower Ci and Cc but they probably do not reach compensation point: gs becomes progressively less important and metabolic limitations more important as RWC falls. The primary effect of low RWC on Apot is most probably caused by limited RuBP synthesis, as a result of decreased ATP synthesis, either through inhibition of Coupling Factor activity or amount due to increased ion concentration. Carbohydrate synthesis and accumulation decrease. Type 2 response is considered equivalent to Type 1 at RWC below c. 75%, with Apot inhibited by limited ATP and RuBP synthesis, respiratory metabolism dominates and Ci and Gamma rise. The importance of inhibited ATP synthesis as a primary cause of decreasing Apot is discussed. Factors determining the Type 1 and Type 2 responses are unknown. Electron transport is maintained (but down-regulated) in Types 1 and 2 over a wide range of RWC, and a large reduced/oxidized adenylate ratio results. Metabolic imbalance results in amino acid accumulation and decreased and altered protein synthesis. These conditions profoundly affect cell functions and ultimately cause cell death. Type 1 and 2 responses may reflect differences in gs and in sensitivity of metabolism to decreasing RWC.  相似文献
5.
几种作物的生理指标对土壤水分变动的阈值反应   总被引:35,自引:1,他引:34       下载免费PDF全文
 在生长盛期,谷子、高梁、冬小麦的气孔导度、叶水势和光合速率在一定土壤含水量范围内并不随着土壤含水量的降低而发生明显变化,只有当土壤含水量低于一定程度时,才随着土壤湿度的降低而减少,表现为对土壤水分有明显的阈值反应。不同作物此阈值下限存在差异,高粱在大于田间持水量42%~45%的根层土壤湿度条件下,气孔阻力和叶水势基本维持恒定;谷子的这个指标在50%左右,冬小麦在60%左右。而夏玉米在所试土壤湿度范围内(20%~30%土壤体积含水量),气孔阻力和叶水势基本维持不变,而光合作用随着土壤含水量的增高而出现增加趋势。表明在这4种作物中,只有玉米需要充足的水分供应才能维持其良好的生长发育,而高粱具有比其它3种作物更强的适应土壤水分变动能力,从而比其它作物更抗旱和耐旱。  相似文献
6.
本文用甜菜碱溶液浸种,研究了外源甜碱对干旱/盐胁迫下的小麦幼苗的生长状况和叶片光合转能的影响,结果表明,外源甜菜碱能使干旱/盐胁迫下的小麦幼苗地上部和根部的干重和含水量增加,使叶片叶绿素a荧光诱导动力学参数Fv/Vo,Fv/Fm和qP增高,qN降低,说明外源甜菜碱有利于植物对光能的捕获和转换,明显促进植物生长,降低干旱/盐胁迫对植物的抑制作用。  相似文献
7.
 在适宜土壤水分(70%θf),中度干旱(55%θf)和严重干旱(40%θf)3种土壤水分条件下研究杨树(Populus simonii)的耗水特性和水分利用特征。结果表明,随着土壤含水量的下降,杨树叶水势、相对含水量(RWC)、生长速率、光合速率及单叶水分利用效率(WUE)显著下降;在适宜水分和中度干旱条件下,杨树的快速生长和干物质迅速积累时期主要集中在5~6月,严重干旱下快速生长时期和干物质积累主要集中在5月;杨树总耗水量和总生物量的大小顺序为:适宜水分>中度干旱>严重干旱;WUE则表现出中度干旱下最高,严重干旱下最低;杨树在适宜水分下的日、旬、月耗水量明显高于中度干旱和严重干旱处理;杨树在适宜水分、中度干旱和严重干旱条件下的最高耗水月分别在6~7月,最高旬耗水量分别在7月中旬、上旬和6下旬;在中度水分亏缺和严重水分亏缺下的最高耗水日出现的时间比适宜水分下的最高耗水日提前1~2个月以上。一天中的最大耗水高峰随着杨树生育期和土壤含水量的不同而有明显差异。研究结果表明,杨树不具备耐旱植物的特征,因此在黄土高原缺水地区不适宜大面积栽植,只能用于水分条件较好的立地条件下造林。  相似文献
8.
土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应   总被引:29,自引:2,他引:27       下载免费PDF全文
 本文根据不同大气环境温度和土壤温度及不同土壤含水率处理条件下的玉米、向日葵、台湾相思(Acacia confusa)、银合欢(Leucaena glauca)的试验资料,分析了土壤水分和温度以及土壤水分与温度共同作用对植物根系水分传导的效应。台湾相思和银合欢的试验结果表明,在一定的土壤水分范围内,高温(白天/夜晚的温度为40/30℃)环境中的根系水分传导大于低温(30/25℃)环境中的,但当根系水分胁迫十分严重(台湾相思根系水势小于-1.5MPa,银合欢根系水势小于-2.0MPa)时,30/25℃环境的根系水分传导反而大于40/30℃环境的;玉米、向日葵的试验结果表明,在一定土壤温度范围内,根系水分传导随土壤温度增加而增加,其增加的幅度与生育阶段有关;在向日葵生育期土壤温度高于35℃、玉米生育期高于30℃时,其根系水分传导随温度增加而降低。通过植物根区土壤逐渐干旱和干旱复水后的试验,其结果表明复水后根系水分传导上升较快,银合欢复水1.5d、向日葵复水3d后测得的根系水分传导即可达到受旱前的水平,其后的水分传导还略高于一直充分供水处理的,表明根系经受一定程度的干旱锻炼后,对其水分传导具有明显的补偿效应。在干旱和复水过程中根系水分传导与根水势的变化规律相一致。  相似文献
9.
王琦  张恩和  李凤民 《生态学报》2004,24(8):1816-1819
于 2 0 0 2年 4月~ 8月在兰州大学干旱农业生态榆中试验站进行研究 ,在平地上形成沟垄相间的微地形 ,采用 3种沟垄比和两种下垫面材料 ,垄作为径流区 ,沟作为集水区 (沟内不种任何作物 )。采用平均产流率法分析了不同垄型集水面的集水效率 ,结果表明 ,膜垄的平均集水效率为 90 % ,土垄的平均集水效率为 16 .8% ;通过对不同垄型集水面垄中、沟边、沟中的土壤水分进行比较发现 ,对于膜垄在集雨的各个时期沟中的土壤含水量高于垄中 ,沟边的土壤含水量介于沟中和垄中土壤含水量两者之间。如 7月 14日测定 ,沟中、沟边和垄中 0~ 2 0 0 cm土层土壤平均含水量分别为 10 .39%、10 .2 4 %和 9.4 2 % ;对于土垄 ,在集雨前期和集雨中期 ,沟中和沟边的土壤含水量相差不大 ,沟中和沟边的土壤含水量均低于垄中的土壤含水量 ,表现出和膜垄完全不一样的特性 ,如 7月 14日测定 ,沟中、沟边和垄中 0~ 12 0 cm土层土壤平均含水量分别为 8.98%、8.6 8%和 10 .0 3% ,在集雨后期 ,沟边和沟中的土壤含水量大于垄中土壤含水量 ,如 8月 13日测定 ,沟中、沟边和垄中 0~ 12 0 cm土层土壤平均含水量分别为 9.76 % A、9.38% B和 7.94 % C,该试验表明土垄在集雨后期 ,在集雨和土壤水分分配方面表现出和膜垄的相似的特性  相似文献
10.
玉米根、叶质膜透性和叶片水分对土壤干旱胁迫的反应   总被引:25,自引:7,他引:18  
利用大型活动式防雨旱棚 ,人工控制不同土壤含水量 ,全生育期系统研究了轻度及严重土壤干旱胁迫对夏玉米根系活力、叶片相对含水量、离体叶片保水力和根、叶质膜透性的影响 .结果表明 :土壤干旱胁迫下 ,玉米叶片相对含水量下降、离体叶片保水力降低 ;叶片及根系质膜透性上升 ,并且根的质膜透性比叶片上升快 ,根系活力下降 ;在干旱胁迫下 ,根系、叶片质膜透性与叶片相对含水量呈负相关 ,而根系、叶片质膜透性与离体叶片保水力呈显著正相关 ,根系膜透性与叶片膜透性也呈显著正相关 ,维持根系活力与保持较高的叶片含水量有密切关系 .另外 ,由于严重水分胁迫处理的上述特性和充分供水处理差异显著 ,而轻度胁迫和充分供水不显著 ,因此可以认为轻度水分胁迫 ,即土壤含水量为田间持水量的 6 0± 5 %为夏玉米正常生长发育的下限指标 ,可作为制定节水栽培措施的理论依据 .  相似文献
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