秦岭火地塘林区油松(Pinus tabulaeformis)林休眠期的土壤呼吸

林木休眠期林地土壤CO2释放是森林生态系统碳平衡关键组成部分之一.由于绝大多数森林生态系统林木休眠期土壤CO2释放过程测定困难,国内有关林木休眠期CO2释放,量化方面的研究开展较少.采用动态开路气室法对秦岭火地塘林区天然次生油松(Pinus tabulaeformis)林土壤呼吸的日变化进行了测定,分析了土壤呼吸速率(mgCO2m-2h-1)与土壤温度和体积含水率的关系,基于土壤日均呼吸速率和土壤日均温度指数方程与观测季的总天数,估算了林木休眠期林地土壤CO2释放量.结果表明:(1)研究区林地土壤呼吸速率存在较大的时、空变异.不同观测部位土壤呼吸速率的峰值出现时间各异,呼吸作用较弱的时段也不一致.同一观测部位不同观测月中,土壤日均呼吸速率变异系数分别为48.38%,82.51%和81.88%;(2)当土温＞8.5 ℃时,0～5 cm和5～10 cm土层,土壤日均温与土壤日均呼吸速率间存在极显著(p＜0.001)的指数关系,Q10分别为1.297和1.323;(3)0～5 cm和5～10 cm土层,土壤体积含水率与土壤呼吸速率间关系复杂;(4) 林木休眠期研究区林地土壤CO2释放量变化于(977.37±88.43)～(997.19±80.73) gCm-2(p=0.005)间.     

秦岭火地塘林区油松林土壤碳循环研究

采用土壤碳循环分室模型,对秦岭火地塘林区油松林土壤碳各分室的碳贮量和通量进行了研究.结果表明,研究区油松林土壤有机碳贮量为146.071 t·hm^-2,其中矿质土壤层130.366 t·hm^-2、凋落物层12.626 t·hm^-2,土壤有机碳储存量低于我国森林土壤碳贮量平均值,高于处在我国最低水平的暖性针叶林和热带林,与本区锐齿栎林相比也明显偏低.林地植物年凋落进入土壤的碳量为5939 t·hm^-2,其中地上枯枝落叶占56.9%、地下死细根占43.1%; 凋落物层分解后每年以腐殖酸形式输入矿质土壤中的碳量为2.034 t·hm^-2.油松林土壤(含植物根系)年呼吸释放碳量14.012 t·hm^-2,其中凋落物层、矿质土壤层、死根系和活根系分别占林地总呼吸量的15.7%、14.5%、11.7%和58.1%.     

土壤温度和水分对油松林土壤呼吸的影响

用LI-COR 6400-09土壤呼吸测定系统,在太原天龙山自然保护区对油松林的土壤呼吸进行了4a测定.结果表明,土壤呼吸具有明显的季节变化特点,最大值出现在8月份,在6～10 μmol m~(-2) s~(-1) 之间,最小值出现在12月份和3月份,在0.5 μmol m~(-2) s~(-1)左右.2005、2006、2007和2008年土壤呼吸CO_2的年平均值分别为(4.71±3.74)、(3.08±2.91)、(2.96±2.58) μmol m~(-2) s~(-1)和(2.12±1.54) μmol m~(-2) s~(-1);4a的CO_2总平均值为(3.27±2.95) μmol m~(-2) s~(-1).4个测定年土壤呼吸的平均值总体差异显著.4个测定年土壤CO_2释放C量分别为1103.5、882.8、918.4 g m~(-2)和666.3 g m~(-2),总C平均值为892.8 g m~(-2),具有明显的年际差异.指数方程可以很好的表达土壤呼吸与10 cm深度土壤温度的关系,R~2值4a分别为0.39,0.60,0.68和0.71,Q_(10)值分别为3.10,4.41、4.05和5.18,用4a全部数据计算的Q_(10)值为4.31.土壤水分对土壤呼吸的作用较弱,R~2值4a分别仅为0.31、0.25、0.13和0.02,但是夏季土壤干旱对土壤呼吸的抑制作用非常明显,可使土壤呼吸下降50%以上.夏季土壤干旱是导致土壤呼吸年际变化的主要原因.4个包括土壤温度和水分的双变量模型均可以很好地模拟土壤呼吸的季节变化, 拟合方程的R~2值从0.58到0.79.     

改变凋落物输入对不同林龄油松林土壤呼吸的影响

为了解不同林龄油松林凋落物输入与土壤呼吸的关系以及不同呼吸组分的贡献,本研究以辽河源地区3种不同林龄(中龄林、近熟林、成熟林)的油松天然林为对象,利用LI-8100土壤碳通量测量系统对4种不同凋落物输入(加倍地上部分凋落物(DL)、去除地上部分凋落物(NL)、地上部分凋落物和根系去除(NI)以及对照(CK))处理生长季的土壤呼吸速率进行连续观测。结果表明:改变凋落物输入对中龄林的土壤温湿度均产生显著影响。NL处理显著增加了中龄林和成熟林土壤温度,显著降低了中龄林和近熟林的土壤湿度,但改变凋落物输入对近熟林土壤温度和成熟林土壤湿度没有显著影响。DL处理显著提高土壤呼吸速率,NL处理显著降低土壤呼吸速率,DL处理土壤呼吸增加的幅度大于NL处理土壤呼吸降低的幅度。中龄林和近熟林不同呼吸组分对总呼吸的贡献表现为:矿质土壤呼吸>凋落物呼吸>根系呼吸,而成熟林根系呼吸贡献大于凋落物呼吸。随林龄的增加,矿质土壤呼吸贡献逐渐降低,而根系呼吸贡献逐渐增加,两种呼吸组分贡献在中龄林和成熟林间有显著差异。去除凋落物显著改变不同林龄土壤温湿度中主要限制因子并提高主要限制因子对土壤呼吸的影响,加倍凋...     

秦岭火地塘林区油松林下主要灌木碳吸存

林下灌木是森林生态系统的重要组成部分,在维持森林碳平衡中发挥着重要作用.为估算林下灌木的固碳功能,采用TOC-VT H-2000A型TOC/TON分析仪,测定了油松林下主要灌木不同器官的含碳率;根据野外实测资料,建立了油松群落内主要灌木测树因子与其器官生物量的回归模型;计算了2006年和2007年,灌木层CO2年吸存量.结果表明:5种灌木叶、茎、根和皮的平均含碳率为:41.80%～46.25%,39.24%～49.22%,39.56%～46.71%和36.65%～48.23%;刚毛忍冬(Lonicera Hispida pall)各器官的含碳率最高,栓翅卫矛(Euonymus alatus)的叶和茎,白檀 (Symplocos paniculata)的根和皮含碳率最低;不同灌木同一器官和同一灌木不同器官的含碳率均存在显著差异;不同灌木同一器官平均含碳率差值最高达10.58%,同一灌木不同器官平均含碳率差值最高达6.47%;模拟显示:灌木器官的生物量和测树因子间的关系可用复合式、幂、二次方程、三次方程、对数方程、指数方程和倒数方程来描述;残差和误差分析表明,均方差根不大于1.70,模型有效性指数均接近于1,残差系数均接近于0,灌木根、茎、叶和皮的生物量模型估计值与实测值间相对误差的绝对值分别为3.89%～8.58%,0.57%～6.84%,4.69%～9.09%和4.50%～7.03%.回归模型的决定系数(R2)都在0.90以上,估计精度在95%以上,建立的油松群落内主要灌木测树因子与其器官生物量的回归模型,具有较高的估计精度和较好的适用性;研究区2006～2007年,主要灌木CO2年吸存量为10.138 Mghm-2.     

湖南会同林区毛竹林地的土壤呼吸

采用CID-301PS光合分析仪(配带土壤呼吸室),对湖南会同林区毛竹林地土壤呼吸进行测定,结果表明,毛竹林地土壤总呼吸速率、异养呼吸速率、自养呼吸速率及凋落物呼吸速率的年平均值分别为2.13、1.44、0.69μmolCO2·m-2·s-1和0.31μmolCO2·m-2·s-1,并呈现明显的季节变化规律和日变化规律,季节变化曲线呈单峰型,表现为1～7月份随着气温、地温的升高呈上升的趋势,在8月达年呼吸速率的最大值,分别达4.95、3.01、1.94μmolCO2·m-2·s-1和0.80 μmolCO2·m-2·s-1,此后随温度的降低而呈逐渐递减的趋势,直到翌年的1月份或2月份,分别为0.76、0.70、 0.06μmolCO2·m-2·s-1 和 0.05μmolCO2·m-2·s-1.日变化曲线图表现为单峰形态,一般也是随着温度的升高而加大,随着温度的降低而减小.6:00～14:00,随着土壤温度的升高而增加,一般在16:00～18:00出现最高峰,此后,一直递减,直到次日4:00～8:00.由此计算出毛竹林地土壤年释放CO2量为33.94 t·hm-2·a-1,其中,林地异养呼吸、自养呼吸和凋落物呼吸分别占总呼吸的59.5%、28.3%和12.2%.     

黄淮海冲积平原区土壤有机质时空变异特征

通过分析124个样点1980年和2000年耕层土壤的有机质含量,研究了黄淮海冲积平原区河北省曲周县土壤有机质的时空变异特征,研究结果表明,该县目前土训有机质含量平均为12.89g/kg。与1980年相比较增加了4.11g/kg,年均增加0.21g/kg。但因各农户施用有机肥量的不同和管理水平的差异。占全县耕地面积6%的土壤有机质含量不升反降,县内各区域有机质的增长趋势为西南部和东南部高于中部和北部,潮上,盐土和褐土2000年有机质含量分别比1980年增加45.51%,82.48%和68.57%。     

城市绿地土壤呼吸研究综述

土壤呼吸是生态系统碳循环的一个主要组成部分, 它与生态系统生产力、区域及全球碳循环以及碳储存和碳交易密切相关。深入研究城市绿地土壤呼吸机制, 确定调控土壤呼吸的主要因子, 能够有效控制城市生态系统的碳释放, 也有助于评估城市碳循环对环境变化的响应与反馈。该文综述国内外近年来(2007—2017)城市绿地土壤呼吸的研究现状和影响因素, 土壤呼吸的时空异质性, 分析未来城市绿地土壤呼吸的研究方向, 为准确评估城市生态系统的碳源汇贡献、降低温室气体的浓度以及改善城市生态环境提供理论依据。     

武夷山不同海拔植被土壤微生物量N时空变异

为了阐明我国中亚热带森林区土壤微生物量N的时空变异特征及其主要影响因子,在福建省武夷山国家自然保护区选择了常绿阔叶林(EBF,500 m)、针叶林(CF,1200m)、亚高山矮林(SDF,1800 m)和高山草甸(AM,2100 m)4种不同海拔植被类型土壤(0～10、10～25、25～40 cm)进行研究.结果表明,土壤微生物量N随着海拔高度的增加显著增加,在0～10 cm土层中EBF、CF、SDF、AM土壤微生物量N分别为106.7、140.8、254.9和355.8 mg·kg-1,不同海拔之间土壤微生物量N差异显著(P<0.05).土壤微生物量N在0～10 cm土壤表层最高,随着土壤深度的增加而逐渐减小.4种不同植被类型的3个土壤层次中土壤微生物量N均具有明显的季节动态变化,且变化规律一致,均表现为冬季最高,秋季次之,夏季最低.相关分析表明,在0～10 am土层影响土壤微生物量N沿海拔梯度空间变异的主要因子是土壤湿度、土壤有机质及全N含量,而影响土壤微生物量N季节性变异的主要因子是土壤水分与土壤温度.     

模拟氮沉降下去除凋落物对太岳山油松林土壤呼吸的影响

凋落物是土壤呼吸的重要碳源,氮沉降将改变其输入数量和质量,进而影响土壤呼吸。为揭示氮沉降和去除凋落物对土壤呼吸的影响,以太岳山油松林为研究对象,对林地分别作2种凋落物处理:去除凋落物(LR)、对照(CK1),设计4个施氮水平:不施氮(CK2,0 kg N·hm-2·a-1),低氮(LN,50 kg N·hm-2·a-1),中氮(MN,100 kg N·hm-2·a-1)和高氮(HN,150 kg N·hm-2·a-1),于2010—2012年生长季测定土壤呼吸速率的动态变化,并分析土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、土壤微生物生物量C、N的关系。结果表明:随着观测年限的推移,模拟氮沉降对对照处理的土壤呼吸速率、去凋处理的土壤呼吸速率、凋落物层呼吸速率的促进作用逐渐减弱。去除凋落物使土壤呼吸速率降低了29.0%,施氮减小了去除凋落物后土壤呼吸速率的变化幅度。土壤呼吸速率与土壤温度均呈显著指数相关(P0.05),土壤温度解释了土壤呼吸速率变异的37.3%~62.2%,去除凋落物降低了模型决定系数R2;以土壤温度和土壤水分构建的复合关系方程拟合效果均好于单因子模型,土壤温度和水分共同解释了土壤呼吸季节变化的67.6%~85.6%,并且施氮降低了去凋处理的复合模型决定系数R2,而对对照处理没有显著影响。施氮提高了土壤微生物生物量C、N,并且土壤微生物生物量C、N与土壤呼吸速率呈显著正相关(P0.05)。说明氮沉降、凋落物是影响油松林土壤CO2通量的两个重要因子。     

Soil respiration in Pinus tabulaeformis forest during dormant period at Huoditang forest zone in the Qinling Mountains, China

Soil CO₂ efflux in forest ecosystems during dormant season is one of the key components of the forest ecosystem carbon balance. Little work has been done to quantify soil CO₂ efflux in most forests in China in special time because of difficulty in taking measurements. Soil respiration in a natural secondary Pinus tabulaeformis forest at Huoditang in the Qinling Mountains was measured from October to December in 2006 by means of open-path dynamic chamber technique. Relationships of soil respiration rate (R_s) with mean soil temperature (MST) and mean volumetric soil moisture content (MVSC) in different depths (0-5 cm and 5-10 cm) were examined in the current study. We found that (1) At the same observation site (upper-part, middle-part or under-part), there were tremendous temporal and spatial variations in R_s with variation coefficients of 48.38%, 82.51% and 81.88% in October, November and December, respectively; (2) There was a significant exponent relationship between diurnal mean soil respiration rate (F_c) and diurnal mean soil temperature (DMST) when DMST > 8.5°C for both soil depths (0-5 cm and 5-10 cm) examined. The temperature sensitivity of soil respiration, known as the Q₁₀ value, was 1.297 and 1.323 in soil depths of 0-5 cm and 5-10 cm, respectively; (3) Relationship between R_s and MVSC was complex in soil depths of 0-5 cm and 5-10 cm; (4) Soil CO₂ efflux from October to December in 2006 in the experimental area was (977.37 ± 88.43) to (997.19 ± 80.73) gCm⁻² (p = 0.005).     

小兴安岭5种林型土壤呼吸时空变异

原始阔叶红松林、谷地云冷杉林、阔叶红松择伐林、次生白桦林、人工落叶松林是小兴安岭乃至东北地区的重要森林类型。采用红外气体分析法比较测定了这几种森林类型的土壤呼吸及其相关环境因子,分析探讨了这几种森林类型土壤呼吸的时空变异。结果表明:各林型土壤呼吸与5 cm深土壤温度(T5)呈显著的指数相关,并且土壤呼吸与土壤温度、土壤湿度及其相互作用的回归模型可以解释各林型土壤呼吸约71%的季节变异。生长季平均土壤呼吸速率为次生白桦林(3.59μmolCO.2m-.2s-1)>谷地云冷杉林(3.52μmolCO.2m-.2s-1)>阔叶红松择伐林(3.44μmolCO.2m-.2s-1)>原始阔叶红松林(2.58μmolCO.2m-.2s-1)>人工落叶松林(2.29μmolCO.2m-.2s-1),说明土壤呼吸对原始阔叶红松林人为干扰的响应是不同的。各林型Q10值介于1.84(人工落叶松林)—2.32(次生白桦林)之间。在整个生长季,各林型之间土壤呼吸的变异系数变化幅度为19.74%—37.39%,而各林型内土壤环间其变化幅度为32.13%—60.20%,显著大于样地间的变化幅度14.28%—35.70%(P<0.001),说明土壤呼吸在细微尺度上的差异更大。土壤湿度可以解释各林型(阔叶红松林除外)内部土壤呼吸15.8%—33.5%的空间异质性。     

华北地区土壤水分的时空变化特征

土壤水分是重要的水文参数,也是水循环、气候变化等研究的基本要素.本研究利用中国气象局新一代自动土壤水分观测网逐小时土壤水分观测数据,分析2013-2019年间华北地区土壤水分的时空分布和变化趋势及其与降水和温度的关系.结果 表明:研究期间,华北地区10～100 cm土层土壤水分整体呈波动下降趋势,尤以100 cm根区土...     

鼎湖山不同演替阶段森林土壤水分时空变异研究

土壤水分作为森林生态系统水分蓄库的主体,森林土壤水分储量及其时空动态与变异对揭示区域植被恢复与气候变化背景下的森林生态系统水文过程响应与服务功能变化机制具有重要意义。本研究以南亚热带地区典型森林植被演替序列马尾松人工林（Pinus massoniana coniferous forest,PF）-马尾松针阔叶混交林（mixed Pinus massoniana/broad-leaved forest,MF）-季风常绿阔叶林（monsoon evergreen broad-leaved forest,MEBF）为研究对象,依托中国生态系统研究网络森林样地建设与监测统一规范对鼎湖山森林生态系统定位站站区内分布的上述森林类型土壤水分的长期定位观测（2005-2015年）,通过分析各演替阶段森林土壤不同土层（0-15、15-30、30-45、45-60、60-75和75-90 cm）土壤体积含水量观测数据,探究该区域森林植被恢复过程中的土壤水分变化及其时空变异。结果表明：在雨热同期且干湿季明显的南亚热带地区,鼎湖山森林土壤储水量及其时间动态受降雨量的影响显著,森林土壤层对降雨具有强烈的调蓄和稳定作用,伴随PF→MF→MEBF自然演替进程,调蓄水分能力逐步增强。林型间,由初期阶段PF到顶级群落MEBF,森林土壤水分储量逐渐提高,且演替后期林型相对于早期林型,土壤储水量均呈现为较小的年际与年内变幅。干、湿季而言,干季时林型间的土壤储水量差异大于湿季,干季时MEBF和MF土壤含水量分别是PF的1.33倍和1.11倍。从土壤含水量的干、湿季期间变异来看,不同林型各土层土壤含水量的变异系数大小均表现为干季大于湿季;垂直剖面方向上,突出表现为无论干湿季MEBF各层土壤含水量变异均比其他两种林型较为缓和,充分体现了MEBF优越的土壤水分时空调配能力。整体上,伴随PF→MF→MEBF自然演替进程,土壤水分储量及其稳定性逐步提升。     

太岳山油松人工林土壤呼吸对强降雨的响应

在全球气候变化背景下,关于森林生态系统土壤呼吸变化的研究越来越受到关注,然而目前由于测定技术限制,对于强降雨影响森林土壤呼吸的国内相关研究还不够深入.选取山西省太岳山油松人工林土壤作为研究对象,应用LI-8150土壤CO2通量全自动连续测量系统,对降雨前后的土壤呼吸速率和环境因子在原位置进行全天候连续监测,分析了3次强降雨前后的土壤呼吸速率变化.结果表明,(1)5月的旱季降雨改善了土壤水分状况,促进了土壤呼吸,降雨结束后土壤呼吸速率的平均水平是降雨发生前的2倍;7月的雨季开端期降雨对土壤呼吸先促进后抑制,土壤容积含水量和土壤呼吸速率的二次关系曲线存在拐点,但总体上降雨是促进了土壤呼吸;8月的雨季降雨整体上抑制土壤呼吸,土壤呼吸速率和土壤容积含水量的变化曲线走势呈明显的镜像,雨中及雨后土壤呼吸速率分别下降了约45％和28％.(2)每一次降雨结束后,土壤温度都有一定程度的下降.雨后,较低的土壤温度在土壤呼吸得到降雨促进时,可加速土壤呼吸速率的恢复;在土壤呼吸受到降雨抑制时,能阻碍土壤呼吸速率的恢复.(3)降雨的不同时期,影响半湿润地区油松人工林土壤呼吸的关键因子也是不同的.降雨前如果土壤容积含水量处于明显变化的状态,水分是影响土壤呼吸的关键因子;如果土壤容积含水量比较稳定,则土壤温度是关键因子.降雨过程中由土壤温湿共同影响土壤呼吸,降雨结束后水分是影响土壤呼吸的关键因子.     

中国油松林生产力格局与模拟

基于全国３８０块样地资料,从宏观上阐明了油松林生物生产力的分布格局,建立了联系叶面积指数分布规律和地植物学知识的生产力水热相关模型与地理分布模型．在油松正常分布范围内（年均气温２～１４℃,年降水量４００／３００～７００／９００ｍｍ）,林分叶面积指数随年均气温的变化呈指数递减的函数关系,这是油松林适应水分协迫环境的一种机制．