荒漠-绿洲区不同土地利用类型土壤呼吸对温湿度的响应

明确荒漠-绿洲过渡区土壤呼吸及其温湿度敏感性特征,对了解干旱、半干旱地区土壤碳循环有重要意义。本研究采用LI-8100土壤呼吸观测系统对河西走廊典型荒漠-绿洲过渡区荒漠梭梭林地、绿洲农田、人工杨树林地3种不同土地利用类型的土壤呼吸进行1年的观测。结果表明,3种土地利用类型全年平均土壤呼吸为人工杨树林地(2.20μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1))绿洲农田(1.61μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1))荒漠梭梭林地(0.40μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),造成不同土地利用类型土壤呼吸显著差异的原因主要与土壤有机碳含量有关。Lloyd-Taylor指数模型能够较好拟合土壤呼吸季节性变化与温度的关系。3种不同土地利用类型的土壤呼吸均在低温时(非生长季)较高温时(生长季)对温度变化更敏感。在全年尺度上,不同土地利用类型的土壤呼吸与土壤温度呈极显著正相关(P0.01);荒漠梭梭林地、绿洲农田的土壤呼吸与土壤水分呈极显著正相关(P0.01),人工杨树林地土壤水分低于6%时和高于6%时,土壤呼吸与土壤水分分别呈极显著正相关(P0.01)和显著负相关(P0.05)。本研究结果为干旱区绿洲化过程土壤碳循环的研究提供了基础数据。     

腾格里沙漠东南缘生物结皮土壤呼吸对水热因子变化的响应

生物结皮土壤呼吸是干旱区碳循环的重要参与者,是了解荒漠生态系统碳循环的重要过程之一,但有关生物结皮土壤呼吸对水热因子的响应还存在许多不确定性,难以在区域尺度上准确评估生物结皮土壤系统碳排放对水热因子变化的响应及反馈方向和程度。该文以腾格里沙漠东南缘天然植被区藓类和藻-地衣结皮土壤为研究对象,利用开顶式生长室模拟增温,采用全自动土壤碳通量测定系统研究了模拟增温及降水格局变化对不同类型生物结皮土壤呼吸的影响。结果表明:观测期间(2016年4月1日到7月31日),不同自然降水事件下(降水量在0.3–30.0 mm间),藓类结皮土壤呼吸速率在–0.16–4.69μmol·m~(–2)·s~(–1)之间变动,藻-地衣结皮土壤呼吸速率在–0.21–5.72μmol·m~(–2)·s~(–1)之间变动。藓类结皮土壤呼吸速率平均为1.09μmol·m~(–2)·s~(–1),高于藻-地衣结皮土壤呼吸速率的0.94μmol·m~(–2)·s~(–1),是藻-地衣结皮土壤呼吸速率的1.2倍。生物结皮土壤呼吸在不同的降水事件下具有明显的时空异质性,且生物结皮土壤呼吸速率与降水量有显著正相关关系。对照下两类结皮土壤呼吸速率平均为1.24μmol·m~(–2)·s~(–1),增温条件下为0.79μmol·m~(–2)·s~(–1),增温显著降低了其呼吸速率,增温主要是通过加速土壤水分的散失而降低两类结皮土壤呼吸。大多数情况下,土壤温度和生物结皮土壤呼吸呈现类似的单峰曲线,但土壤温度峰值出现的时间滞后于生物结皮土壤呼吸峰值出现的时间,滞后时间一般为2 h。     

蚂蚁筑巢对高檐蒲桃热带森林群落土壤呼吸的影响

蚂蚁筑巢能够改变热带森林土壤微生物与土壤理化性质的状况,从而对土壤呼吸时间动态产生重要影响。本研究以西双版纳高檐蒲桃热带森林群落为研究对象,采用Li-6400-09便携式土壤呼吸测定仪对蚂蚁筑巢地与非筑巢地土壤呼吸进行测定。研究结果表明:(1)高檐蒲桃群落土壤呼吸呈明显的单峰型季节变化趋势,且土壤呼吸速率蚂蚁筑巢地(4.96μmol CO_2m~(-2)s~(-1))高于非筑巢地(4.42μmol CO_2m~(-2)s~(-1))。(2)土壤温度和土壤水分显著影响土壤呼吸的时间动态(P0.01);蚂蚁筑巢显著改变巢内温度与水分(P0.05),进而影响土壤呼吸动态。土壤温度对土壤呼吸动态的贡献:蚁巢(83.8%—91.8%)大于非巢地(81.2%—83.1%),但由于筑巢地土壤湿度低于非巢地,土壤水分对土壤呼吸动态的贡献率表现为蚁巢低于非筑巢地。(3)蚂蚁筑巢显著增加土壤微生物生物量(P0.05),从而对土壤呼吸速率产生极显著的影响(P0.01)。蚂蚁筑巢引起微生物生物量碳的增加能够解释76.9%—71.1%的土壤呼吸变化。(4)蚂蚁筑巢引起土壤理化性质变化对土壤呼吸产生一定的影响。土壤容重与土壤呼吸速率呈显著负相关;土壤呼吸速率与土壤微生物量碳、有机质、易氧化有机碳、全氮、硝氮和铵氮显著正相关(P0.05或P0.01)。因此,蚂蚁筑巢显著改变土壤微生物(如微生物生物量碳)、土壤物理性质(如土壤温度与水分)、土壤化学性质(如碳和氮养分),进而对热带森林土壤呼吸产生重要影响。     

苔藓和凋落物对祁连山青海云杉林土壤呼吸的影响

于2012—2014年生长季在青海云杉林下开展了地表覆盖物(苔藓和凋落物)对林下土壤呼吸速率影响的研究。采用LI8100土壤碳通量自动测量系统对苔藓覆盖、凋落物覆盖和裸土(去除地表覆盖物)的土壤呼吸进行观测,对比分析林下3种覆盖处理下的土壤呼吸差异。结果表明:苔藓覆盖土壤、凋落物覆盖土壤和裸土土壤的呼吸速率年均值分别为(3.88±0.26)μmol m~(-2)s~(-1),(3.31±0.19)μmol m~(-2)s~(-1),(2.28±0.31)μmol m~(-2)s~(-1),三者之间具有极显著差异,3组处理的地表相对湿度、土壤含水量、土壤温度和地表温度间均没有显著差异,但苔藓组和凋落物组的土壤温度分别比裸土组高8.13%和10.24%;3组处理的土壤呼吸速率均与温度呈显著指数相关性(0.53≤R~2≤0.91),且与土壤温度的相关性更高;苔藓覆盖、凋落物覆盖土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))分别为5.47,3.67,均高于裸土土壤呼吸的Q_(10)(2.23);裸土土壤呼吸与土壤含水量(VWC)呈高斯函数关系,VWC=34%是临界值,苔藓覆盖、凋落物覆盖土壤的呼吸速率与土壤含水量均呈线性负相关关系;苔藓和凋落物对裸土土壤呼吸的月均贡献率分别为29.33%和24.06%,可见,苔藓和凋落物在青海云杉林生态系统呼吸中起重要作用。     

模拟氮沉降对落叶松人工林土壤呼吸的影响

在东北林业大学帽儿山实验林场26年生落叶松人工林中,连续2年(2013~2014年)施加NH_4NO_3模拟氮沉降试验((对照(CK,0 g·m~(-2)·a~(-1)N)、低氮(N1,5 g·m~(-2)·a~(-1)N)、中氮(N2,10 g·m~(-2)·a~(-1)N)、高氮(N3,15 g·m~(-2)·a~(-1)N)),研究不同氮沉降水平对土壤呼吸的影响。结果表明:(1)2013年模拟氮沉降处理均促进年平均土壤呼吸速率(P0.05);(2)2014年中氮和高氮处理抑制年平均土壤呼吸和异养呼吸速率(P0.05),低氮处理促进年均土壤呼吸速率(P0.05),对异养呼吸速率影响不显著(P0.05);(3)土壤微生物生物量碳在低氮处理下显著提高(P0.05),在中氮和高氮处理下与对照间差异不显著(P0.05);(4)土壤呼吸速率与5和10 cm土壤温度呈指数正相关关系(P0.01),相比对照,各土层土壤呼吸温度敏感系数(Q_(10))均在低氮处理下增加,在中氮和高氮处理下则降低。不同水平的模拟氮沉降改变了土壤呼吸速率及其温度敏感性,表明短期内低水平氮沉降可加快土壤碳排放过程,相对较高水平氮沉降则减缓土壤碳排放过程。     

模拟增温对东北黑土农田作物生长季土壤呼吸的影响

东北地区是我国乃至全球对气候变化响应比较敏感的地区之一,土壤呼吸的温度敏感性对该地区农田生态系统碳循环与全球气候变化之间的反馈关系产生重要影响。本文采用红外辐射加热装置模拟土壤增温,研究了模拟增温对黑土农田大豆生长季土壤呼吸作用的影响。结果表明:1)模拟增温导致10 cm深处平均土壤温度显著提高了2.76℃。2)在大豆生长期间,土壤呼吸速率呈现显著的季节性变化规律,峰值出现在开花-结荚期。3)模拟增温后,黑土农田大豆生长季的土壤呼吸速率(3.20μmol·m~(-2)·s~(-1))略高于对照处理(2.96μmol·m~(-2)·s~(-1)),但差异未达到显著水平,并且增温未显著影响大豆各生育期的土壤呼吸水平。4)虽然增温处理显著增加了大豆地上生物量,但未显著改变根系生物量和土壤含水量,说明根系生物量和土壤含水量是调控土壤呼吸对增温响应的主导因子。连续两年增温对黑土农田大豆生长季土壤呼吸没有明显的促进作用,表明土壤呼吸作用对增温环境产生了一定的适应性。     

凋落物去除/保留对杉木人工林林窗和林内土壤呼吸的影响

为探讨去除/保留凋落物对林窗内外杉木人工林土壤呼吸的影响、明确去除/保留凋落物条件下杉木人工林林窗内外土壤呼吸主要影响因子,改进经营管理措施和保持杉木人工林的可持续发展,在福州白沙国有林场内选取本底基本相同和经营措施接近的12年生杉木人工林及其林窗,分别采用去除和保留凋落物处理,在每月晴好天气通过Licor-8100A对其凋落物量、土壤呼吸、土壤温度、湿度进行了1a(2014年3月—2015年2月)的定点观测,在此基础上分析不同凋落物输入量处理下杉木人工林窗内外土壤呼吸与环境因子的动态特征、土壤呼吸和环境因子关系,结合方差分析等解释土壤呼吸的拟合模型,结果表明:1)杉木林林窗、林内土壤呼吸速率年平均值分别为2.47μmol m~(-2)s~(-1)和2.13μmol m~(-2)s~(-1);去除凋落物后,分别减少了22.89%、25.89%;林窗内外均是7月份出现最大值,去除凋落物后分别为(3.65±0.14)μmol m~(-2)s~(-1)和(2.85±0.08)μmol m~(-2)s~(-1);保留凋落物分别为(4.26±0.34)μmol m~(-2)s~(-1)和(3.61±0.34)μmol m~(-2)s~(-1);1月值最小,去除凋落物分别为(0.9±0.04)μmol m~(-2)s~(-1)和(0.83±0.03)μmol m~(-2)s~(-1),保留凋落物分别为(1.02±0.041)μmol m~(-2)s~(-1)和(0.92±0.05)μmol m~(-2)s~(-1)。2)土壤温度和湿度共同解释了杉木人工林林窗内外土壤呼吸68.63%—77.28%;3)林窗、林内去除和保留凋落物处理的土壤呼吸与土壤5cm深的温、湿度间显著相关;4)林窗、林内土壤温、湿度的双因素模型均比单因素模型能更好地解释土壤呼吸的动态变化。林窗、林内去除凋落物的土壤呼吸温度敏感系数Q10值分别为1.39和1.37,差异不显著(P=0.634);保留凋落物的Q10值分别为1.40和1.55,差异显著(P=0.010)。研究结果为揭示杉木人工森林生态系统碳通量以及其驱动机制提供理论基础。     

太岳山油松人工林土壤呼吸对模拟氮沉降的短期响应

通过对山西太岳山油松人工林进行模拟氮沉降实验,探究土壤呼吸对模拟氮沉降刺激的短期响应动态。2015年7—8月,分3次分别对同一样地进行模拟氮沉降处理,水平皆为100 kg hm~(-2)a~(-1),同时采用LI-COR8150土壤碳通量自动观测系统全天候连续监测土壤呼吸动态,探究土壤施氮前后呼吸速率的动态变化以及呼吸速率与土壤温度和湿度的关联。结果表明:3次氮沉降处理均呈现出相同规律,土壤呼吸值在施氮后1 d内达到最大值,随即下降,在施氮后第3天土壤呼吸趋于稳定;第一、二次氮沉降处理3 d后土壤呼吸恢复到处理前的状态,并未表现出显著差异(P0.05)。第三次氮沉降处理后土壤呼吸并未恢复到施氮前的状态,土壤呼吸均值由1.99μmol m~(-2)s~(-1)显著上升到3.39μmol m~(-2)s~(-1)(P0.05)。这表明,氮处理对土壤呼吸产生了持续效应。施氮后土壤呼吸与土壤温度呈极显著(P0.001)指数相关(R_s=ae~(bT)),随着时间的推移,施氮处理解释土壤呼吸的相对贡献值由60%—69%下降到14%—59%。施氮提高了土壤温度敏感系数Q_(10)值;土壤温度和湿度(R_s=ae~(bT)W~c)能更好的解释土壤呼吸变化,解释率达到49%—91%。在全球变化的背景下,研究模拟氮沉降对土壤呼吸、Q_(10)的影响,可以对进一步模拟、预测全球暖温带地区森林碳循环和碳储量提供理论基础。     

川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸对雪被去除的短期响应

季节性雪被是高寒森林冬季土壤呼吸的重要调控因子,气候变化导致的季节性雪被减少可能对高寒森林冬季土壤呼吸产生显著影响。该研究采用人工去除雪被的方法,研究雪被去除对川西亚高山云杉(Picea asperata)人工林冬季土壤呼吸的影响。结果表明:与对照相比,雪被去除加大了土壤温度波动,使冬季土壤表层和5 cm平均温度分别降低了1.12和0.34℃,冻融循环次数分别增加了39和12次;冬季平均土壤呼吸速率和土壤碳排放通量分别为0.52μmol·m~(–2)·s~(–1)和88.44 g·m~(–2),雪被去除使冬季平均土壤呼吸速率和碳排放通量分别降低了21.02%和25.99%,雪被效应主要发生在雪被初期;冬季土壤呼吸与土壤温度存在显著的指数关系,雪被去除显著降低了冬季土壤呼吸温度敏感性。未来气候变化所引发的季节性雪被减少可能会降低川西亚高山森林冬季土壤碳排放,从而对亚高山森林土壤碳动态产生深远影响。     

川西亚高山森林土壤呼吸和微生物生物量碳氮对施氮的响应

随着全球大气氮沉降的明显增加,将有可能显著影响我国西部地区受氮限制的亚高山森林生态系统。土壤微生物是生态系统的重要组成部分,是土壤物质循环和能量流动的重要参与者。由于生态系统类型、土壤养分、氮沉降背景值等的差异,土壤呼吸和土壤生物量碳氮对施氮的响应存在许多不确定性。而施氮会不会促进亚高山森林生态系统中土壤呼吸和微生物对土壤碳氮的固定?基于此假设,选择了川西60年生的四川红杉(Larix mastersiana)亚高山针叶林为研究对象,通过4个水平的土壤施氮控制试验(CK:0 g m~(-2) a~(-1)、N1:2 g m~(-2)a~(-1)、N2:5 g m~(-2) a~(-1)、N3:10 g m~(-2)a~(-1)),监测了土壤呼吸及土壤微生物生物量碳氮在一个生长季的动态情况。结果表明:施氮对土壤呼吸各指标和土壤微生物碳氮都有极显著的影响,施氮能促进土壤全呼吸、自养呼吸、异养呼吸通量和土壤微生物生物量碳氮的增长,施氮使土壤呼吸通量提高了11%—15%,土壤微生物量碳提高了5%—9%,土壤微生物量氮提高了23%—34%。在中氮水平下(5 g m~(-2) a~(-1))对土壤呼吸的促进最显著。相关分析发现,土壤呼吸与微生物生物量碳氮和微生物代谢商极呈显著正相关,微生物量碳氮与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度呈极显著负相关。通过一般线性回归拟合土壤呼吸速率与土壤10 cm温湿度的关系,发现土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著的正相关,与土壤湿度极显著负相关(P0.001),中氮水平下土壤温度敏感性系数Q_(10)值(7.10)明显高于对照(4.26)。     

南京城市公园绿地不同植被类型土壤呼吸的变化

子2007年10月-2008年9月,利用Li-6400便携式光合作用仪配合土壤呼吸气室对南京中山植物园内草坪、疏林和近自然林3种植被类型的土壤呼吸速率的季节变化及其影响因子进行了测定.结果表明:不同植被类型土壤呼吸速率具有明显的季节变化,夏季(8月)较高,近自然林、疏林和草坪类型分别为3.28、4.07和7.58 μmol·m~(-2)·s~(-1),冬季(12月)最低,近自然林、疏林和草坪类型分别为0.82、0.99和1.42 μmol·m~(-2)·s~(-1);不同植被类型的年均土壤呼吸速率有显著差异(P＜0.05),平均土壤呼吸速率大小排序为草坪>疏林>近自然林;不同植被类型的土壤呼吸速率与土壤温度呈显著性指数相关关系,与土壤含水率无显著相关关系;Q_(10)值均随着土层深度的增加而增加;不同植被类型的Q_(10)值存在一定程度的差异,近自然林类型的Q_(10)值大于草坪和疏林类型的Q_(10)值.研究表明,城市如果大量发展草坪可能增加土壤CO_2的排放.

Abstract：

By using Li-6400 portable photosynthetic apparatus connected to soil chamber,the soil respiration rate under three vegetation types(lawn,open woodland,and close-to-nature forest)in Nanjing Zhongshan Botanical Garden was measured from October 2007 to September 2008,with related affecting factors analyzed.The soil respiration rate had obvious seasonal fluctuation,being the highest in summer(August)and the lowest in winter(December).For the close-to-nature forest,open woodland,and lawn,their soil respiration rate in summer was 3.28,4.07,and 7.58μmol·m~(-2)·s~(-1),and that in winter was 0.82,0.99,and 1.42μmol·m~(-2)·s~(-1),respectively.The annual mean soil respiration rate differed significantly with vegetation type(P＜0.05),which was in order of close-to-nature forest＜open woodland＜lawn.The soil respiration rate had significant exponential correlation with soil temperature,but no correlation with soil moisture.The Q_(10) value increased with increasing soil depth,and was larger in close-tonature forest than in open woodland and lawn.Our results indicated that the rapid development of lawn in urban green space could increase the urban soil CO_2 emission.     

万木林保护区毛竹林土壤呼吸特征及影响因素

2009年1-12月,利用Li-Cor 8100开路式土壤碳通量系统测定福建省万木林自然保护区毛竹林土壤呼吸速率,分析毛竹林土壤呼吸动态变化及其与凋落物量的关系.结果表明:毛竹林土壤呼吸月变化呈明显的双峰型曲线,峰值分别出现在6月(6.83 μmol·m-2·s-1)和9月(5.59μmol·m-2·s-1).土壤呼吸速率的季节变化较明显,最大值出现在夏季,最小值出现在冬季;土壤呼吸速率与土壤5 cm温度呈显著正相关关系(P＜0.05),与土壤含水量无显著相关性(P＞0.05);毛竹林凋落物量月变化呈单峰型曲线.毛竹林土壤呼吸速率与当月凋落物归还量呈显著正相关(P＜0.05).土壤温度和凋落物量的双因素模型可以解释土壤呼吸速率变化的93.2%.     

寒温带兴安落叶松林凋落物层对土壤呼吸的影响

为了进一步探讨土壤凋落物层对土壤呼吸的影响,用Li-6400对大兴安岭北部3种林型(白桦-落叶松林、樟子松-落叶松林和落叶松纯林)自然状态的土壤呼吸(R_S)、去凋落物后的土壤呼吸(R_D)以及凋落物呼吸(R_L)进行测定,结果表明:凋落物层的去除会使土壤呼吸速率降低,3种林型观测期内平均R_S分别为7.32μmol m~(-2) s~(-1)、8.55μmol m~(-2) s~(-1)和6.66μmol m~(-2) s~(-1),平均R_D分别为6.46μmol m~(-2) s~(-1)、7.98μmol m~(-2) s~(-1)和5.74μmol m~(-2) s~(-1)。但去除凋落物后的土壤总呼吸速率较自然状态下分别升高了13.85%、16.21%和13.73%;凋落物的去除并不影响土壤呼吸的季节动态规律,3种林型的R_S和R_D均呈明显的单峰曲线变化规律,峰值均出现在8月,而R_L的季节变化不明显。凋落物的去除对土壤温度和湿度的影响不显著(P0.05),整个观测期3种林型内凋落物去除后平均土壤温度升高了0.11—0.16℃,平均含水量白桦-落叶松林和落叶松林增幅为2.92%和3.10%,而樟子松-落叶松林则下降了16.39%;R_S和R_D均与土壤10 cm温度(T_(10))呈显著正相关,凋落物层的去除使温度对呼吸的影响变大,T_(10)可以解释3种林型R_S和R_D季节变化的49.7%—57.0%和56.7%—61.3%,而土壤10 cm湿度(W_(10))对土壤呼吸的影响均较小,且存在林型间的差异。可见,地表凋落物层是森林土壤呼吸的重要部分,凋落物层的有无对土壤呼吸和土壤温湿度都会产生较大影响,研究凋落物呼吸对于土壤呼吸具有重要意义。     

黄河三角洲湿地非生长季土壤CO_2浓度及地表CO_2通量的动态变化

土壤碳通量是全年性的过程,非生长季土壤碳通量是陆地碳循环的重要组成部分。针对非生长季地上地下CO_2动态变化研究相对缺乏这一现象,对黄河三角洲湿地不同深度土壤CO_2浓度及温度动态变化进行了连续3个月的监测;为揭示该地区地表CO_2通量与地下CO_2浓度变化之间的关系,对地表CO_2通量、土壤CO_2浓度及温度进行了两次同步测定。结果表明:随着土层深度的增加,土壤CO_2浓度显著升高;相同深度下,秋季的土壤CO_2浓度明显高于冬季。地表CO_2通量和地表温度具有相似的日变化规律,二者呈极显著正相关关系,土壤呼吸温度敏感性系数(Q10)为3.49~3.74。地表CO_2通量与土壤CO_2浓度、土壤温度均存在极显著线性或指数关系,利用其经验模型对黄河三角洲湿地土壤秋冬季碳通量进行了估算,通过比较发现,所有模型拟合结果在季节变化上相近:最大值为0.44~0.57μmol·m~(-2)·s~(-1),最小值为-0.18~0.01μmol·m~(-2)·s~(-1),平均值为0.09~0.12μmol·m~(-2)·s~(-1)。本研究揭示了非生长季土壤碳的转化过程对滨海湿地碳循环的潜在影响。     

灌溉方法对日光温室土壤呼吸的影响

于日光温室内用小区栽培番茄的试验方法研究了沟灌、滴灌和渗灌3种灌溉方法对土壤呼吸的影响。土壤呼吸采用静态箱-碱液吸收法测定。结果表明,番茄生育期内沟灌、滴灌和渗灌3种灌溉处理土壤呼吸速率均呈先升高后降低的变化趋势,其最大值分别出现在水分处理后的第28、30和36天;3种灌溉处理的土壤呼吸速率不同,CO2累积释放量差异明显:分别为604.46、529.52和448.70 g·m~(-2)。统计分析表明,3种灌溉处理土壤日均呼吸速率与其各自对应的5、15和25 cm深处土壤日均温度呈显著指数相关,与15 cm深度处土壤日均含水量呈显著线性相关。选择合理的灌溉方法,不仅能够为作物生长创造良好的土壤水分条件,而且也能有效地调控设施内空气的CO2浓度,对于蔬菜生产高产优质、土壤固碳减排具有重要意义。     

施氮对湿地松(Pinus elliottii)林土壤呼吸和相关因子的影响

人类活动引起陆地生态系统氮输入水平持续升高,对全球碳循环产生影响。为探究氮素对土壤呼吸的影响,2010年6月至2012年1月,采用氮添加试验对亚热带湿地松林的土壤呼吸进行了研究。试验共设置4种氮添加水平:对照CK,0 g m~(-2)a~(-1);低氮LN,5g m~(-2)a~(-1);中氮MN,15 g m~(-2)a~(-1);高氮HN,30 g m~(-2)a~(-1);每月上、下旬采用Li-cor 8100测定土壤呼吸速率。结果表明:(1)氮添加对土壤呼吸有着显著的抑制作用,LN、MN和HN处理的土壤呼吸年累积量较CK处理分别降低了26.6%、23.7%和29.5%,而施氮处理间的土壤呼吸无显著差异;(2)林分生长期间(6-9月),施氮第1年的土壤呼吸所受抑制作用显著高于第2年同期的水平,显示施氮对土壤呼吸的影响随时间的推移而降低;(3)湿地松林土壤呼吸存在明显的季节动态,最大值出现在8月(356.32 mgCO_2 m~(-2)h~(-1)),最小值出现在1月(99.12 mg CO_2 m~(-2)h~(-1)),施氮处理并不改变土壤呼吸的季节性变化规律;(4)CK处理林分中,土壤呼吸与土壤温度间存在极显著的指数关系,而与土壤湿度无显著相关。施氮处理没有改变土壤呼吸与土壤温度之间的相互关系,但抑制了土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10));(5)施氮处理显著减少了林分凋落物量、土壤微生物碳、氮量,并轻微抑制了细根生物量,这些改变导致了土壤呼吸的下降。上述结果表明施氮会显著抑制亚热带湿地松林的土壤呼吸速率,而这种抑制作用将随着时间的推移而降低。     

中度火干扰对兴安落叶松林土壤呼吸的影响

通过测定中度火干扰后塔河地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林生长季土壤呼吸(R_s),并进一步探究火干扰后影响土壤呼吸变化的主要环境因子。选择在塔河林业局火烧4年后兴安落叶松林中度火烧迹地设置样地,选择临近未过火区域设置对照样地。土壤呼吸通量用LI-8100进行测量,土壤异养呼吸(R_h)采用壕沟法进行测量。火烧迹地与未火烧对照样地生长季土壤呼吸速率平均值分别为(3.67±1.03)μmol CO_2m~(-2)s~(-1),(4.21±1.25)μmol CO_2m~(-2)s~(-1)。火烧迹地土壤呼吸速率显著降低(P0.05)。生长季土壤呼吸组分的动态变化表明,土壤呼吸速率的降低是因为土壤自养呼吸(R_a)显著降低导致的(P0.05)。温度是控制这一地区生长季土壤呼吸变化的主要环境因子。与对照样地相比,火烧迹地土壤呼吸的变化与土壤温度具有更强的相关性。塔河地区兴安落叶松林火烧迹地和未火烧对照样地Q_(10)分别为5.85±1.06,4.25±1.19,火干扰后Q_(10)显著增加(P0.05)。研究结果表明:在全球气候变化的背景下火干扰后中国塔河地区兴安落叶松林生态系统对温度的变化更为敏感。本研究结果将为研究中国塔河地区火干扰后碳循环变化提供数据支持。     

马尾松林土壤呼吸组分对不同营林措施的响应

针对不同营林措施(对照、除灌、采伐1(15%)、采伐2(70%)后的三峡库区马尾松飞播林,采用LI-8100对其土壤呼吸组分的呼吸速率和土壤温度、湿度进行为期1年的连续观测分析表明,不同营林措施对土壤呼吸组分的影响不同。1)观测期内,各营林措施下凋落物层呼吸速率差异并不显著,对照、除灌、采伐1、采伐2的根呼吸速率均值分别为:1.00、0.83、0.86、1.11μmolCO_2m~(-2)s~(-1);采伐处理下矿质土壤呼吸显著高于对照和除灌(P0.05);2)与对照相比,营林措施并未显著改变凋落物呼吸对于土壤总呼吸的贡献率(18.78%-23.70%),但降低了根呼吸的贡献率,其中以采伐1最为显著(P0.05);除灌的矿质土壤呼吸贡献率(37.00%)与对照(38.32%)相近,而采伐1(45.63%)和采伐2(43.07%)均显著增加了矿质土壤呼吸的贡献率,矿质土壤呼吸的变化是造成采伐措施下土壤呼吸变化的主要土壤呼吸组分;3)营林后仅采伐2措施下土壤温湿度显著高于对照,土壤温湿度双因子模型较单因子模型能更好的解释土壤呼吸组分变化,但仅能解释其部分变化(4.6%-59.3%),仍需对营林后其他相关因子进行深入的综合研究。     

生物质炭添加对毛竹林土壤呼吸动态和温度敏感性的影响

为探讨生物质炭添加对森林原位土壤呼吸动态及温度敏感性的影响,于2014年5月至2016年4月对浙江省杭州市富阳区庙山坞林区毛竹(Phyllostachys edulis)林进行了为期两年的生物质炭添加试验,生物质炭施加量分别为0(CK)、5(LB)、10(MB)和20 t·hm~(–2)(HB)。利用LI-8100土壤碳通量系统测定土壤呼吸速率时空动态。结果表明:添加生物质炭会降低毛竹林土壤呼吸速率且呈现明显的季节动态,土壤呼吸速率在6–7月最高(林分1中LB处理除外),1月或2月最低,添加生物质炭对毛竹林土壤呼吸的影响显著;CK、LB、MB和HB处理的年平均土壤呼吸速率分别为3.32、2.66、3.04和3.24μmol·m~(–2)·s~(–1);与对照相比,LB、MB和HB处理下年平均土壤呼吸速率分别降低2.33%–54.72%、1.28%–44.21%和0.09%–39.22%。添加生物质炭使LB、MB、HB处理的土壤水分含量分别增加了0.97%–75.58%、0.87%–48.18%和0.68%–74.73%。土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈现显著的指数相关关系,与5 cm土壤水分含量没有显著相关性,但与温度和水分呈显著相关关系。生物质炭添加影响土壤呼吸温度敏感性,LB、MB处理明显增加土壤温度敏感性。LB、MB和HB处理下年平均累积土壤呼吸CO_2排放分别降低7.98%–35.09%、1.48%–20.63%和–4.71%–7.68%。添加生物质炭显著降低毛竹林土壤碳排放和土壤温度敏感性,对缓解气候变化具有一定意义。     

秦岭火地塘林区油松林土壤呼吸时空变异

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的关键生态过程,土壤呼吸的时空变异及其影响因子已成为生态学研究的主要内容之一。采用红外线开路气室法和便携式微气象站,连续测定了秦岭火地塘林区天然次生油松林地不同部位土壤呼吸速率和不同土层深度土壤温度和土壤体积含水率,结果表明:(1)植物生长季,试验地上部与中部、中部与下部,土壤呼吸日均值间存在显著差异。植物休眠季,全坡面土壤呼吸日均值差异不显著。同一观测部位植物生长季与休眠季,土壤呼吸日均值差异显著。观测期内全样地土壤呼吸日均值为(38.64±6.43)gm-2d-1;(2)同一地形部位不同观测月中和不同地形部位同一观测时间,土壤呼吸月均值大多存在显著差异,植物生长季和休眠季,全样地土壤呼吸均值分别为(46.98±2.21)gm-2d-1和(35.94±1.01)gm-2d-1,全样地土壤呼吸月均值为(1.18±0.20)kgm-2月-1,休眠季土壤日均呼吸约为整个观测季的43.34%;(3)当土壤温度9.0℃时,土壤温度与土壤呼吸速率间均存在显著的指数关系。回归模型的决定系数均大于0.87,均方差根不超过0.21,模型有效性系数不小于0.85,残差系数的绝对值不超过0.007。(4)植物生长季0-5cm和5-10cm土层及植物休眠季0-5cm土层,土壤呼吸日累积值均值与相应土层深度土壤体积含水率均值间存在三次函数关系,回归模型的决定系数分别为0.456,0.513和0.143;植物休眠季5-10cm土层,土壤呼吸日累积值均值与土壤体积含水率均值间存在幂函数关系,回归模型的决定系数为0.650。