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。     

蚂蚁筑巢对热带次生林土壤N2O排放季节动态的影响

采用静态箱-气相色谱法,对西双版纳热带次生林崖豆藤群落中的蚁巢土壤N₂O排放通量的季节动态进行定位研究,分析蚂蚁筑巢引起土壤碳氮库及温湿度等土壤性质变化对N₂O排放的影响特征。结果表明：蚂蚁筑巢显著影响热带森林土壤N₂O排放,蚁巢土壤N₂O排放通量(0.67 mg·m^-2·h^-1)显著高于非蚁巢土壤(0.48 mg·m^-2·h^-1),较非蚁巢土壤增加了40.2%;蚁巢与非蚁巢土壤N₂O排放通量具有显著的季节变化,6月分别为0.90和0.83 mg·m^-2·h^-1,显著高于3月(分别为0.38和0.19 mg·m^-2·h^-1);蚂蚁筑巢显著增加了土壤含水率、温度、有机碳、全氮、水解氮、铵态氮、硝态氮和微生物生物量碳,相较于非蚁巢增加了7.1%～74.1%,蚁巢土壤pH相较于非蚁巢土壤降低了9.9%。结构方程...     

东北温带次生林和落叶松人工林土壤CH4吸收和N2O排放通量

2007年6月-2008年6月,在帽儿山用静态箱/气相色谱法测定了相邻次生林和落叶松人工林土壤CH4和N2O通量,结果表明:次生林转变为落叶松人工林后土壤年CH4吸收和年N2O排放通量均显著增加,分别为次生林的1.2倍和3.6倍.两林分CH4和N2O通量表现相似的季节动态,生长季土壤CH4吸收通量和N2O排放通量均高于非生长季.次生林和落叶松人工林土壤CH4吸收通量与土壤温度均呈正相关关系,而与土壤含水量呈负相关关系.土壤N2O排放通量与土壤温度和土壤铵态氮含量均呈正相关关系,而与土壤含水量没有明显相关性.次生林转变为落叶松人工林后,落叶松林地较厚的凋落物层改变了林地土壤水分的格局,影响了土壤的CH4和N2O通量.     

采伐干扰对东北温带次生林土壤CH4通量的影响

2007年6月至2009年10月,采用静态箱/气相色谱法测定了不同采伐干扰(皆伐后农作、皆伐后造林、50%强度采伐、25%强度采伐和对照)条件下,东北地区典型次生林的土壤CH₄通量. 结果表明: 研究样地的土壤均为CH₄的吸收汇.采伐干扰降低了土壤的CH₄吸收能力,不同处理样地土壤的CH₄吸收通量大小依次为:对照(-85.03 μg CH₄·m^-2·h^-1)>50%强度采伐(-80.31 μg CH₄·m^-2·h^-1)>25%强度采伐(-70.97 μg CH₄·m^-2·h^-1)>皆伐后农作(-65.57μg CH₄·m^-2·h^-1)>皆伐后造林(-62.02μg CH₄·m^-2·h^-1).各处理样地土壤CH₄吸收通量的季节动态相似,均表现为生长季吸收值较高,冬季较低.采伐干扰后各处理的土壤温度、土壤湿度、土壤硝态氮和铵态氮含量均增加,而土壤CH₄吸收通量与土壤温度呈显著二次相关,与土壤含水量呈线性负相关.次生林采伐后土壤含水量、土壤铵态氮和硝态氮含量的增加是土壤CH₄吸收通量降低的重要控制因子.     

热带森林不同演替阶段蚂蚁巢穴的分布特征及其影响因素

为探明热带森林蚂蚁巢穴的分布特征及其影响因素, 采用样方法研究了西双版纳不同演替阶段热带森林定居巢穴蚂蚁的种类及其巢穴的密度、盖度和空间分布特征, 并分析了土壤理化环境与蚂蚁种类总数、巢穴密度及盖度的相关性。结果表明, 不同演替阶段热带森林蚂蚁种类总数、巢穴的密度及盖度大小顺序为: 小果野芭蕉 (Musa acuminata)群落>白背桐(Mallotus paniculatus)群落>思茅崖豆(Mellettia leptobotrya)群落, 并且热带森林的演替类型显著影响蚂蚁种类总数及巢穴密度, 而对巢穴盖度的影响未达到显著水平; 蚂蚁种类总数、巢穴密度与土壤总有机碳和水解氮显著正相关, 与土壤容重和土壤含水率显著负相关, 但所选择的土壤理化指标与巢穴盖度的相关性均未达到显著水平; 蚂蚁巢穴的空间分布呈随机分布格局。我们的数据表明, 不同演替阶段热带森林所形成的植被类型及土壤环境状况共同影响定居的蚂蚁种类总数与筑巢密度。     

不同水生植物对景观水体CO2与CH4排放通量的影响

城市景观水体是大气CO₂与CH₄的排放热源,而水生植物作为景观水体的重要组成要素,对水体温室气体排放动态的影响并不清楚。选择重庆市观音塘国家湿地公园为研究区,利用漂浮箱法与顶空平衡法对观音塘水域7种不同水生植物分布区进行水-气界面CO₂与CH₄排放通量及CO₂、CH₄溶存浓度进行季节性监测,估算了植物传输对气体通量的贡献。结果表明：1)观音塘水体CO₂与CH₄浓度范围分别为8.0—341.8μmol/L和0.23—5.26μmol/L,排放通量分别为26.5—869.1 mmol m^-2 d^-1和0.40—11.15 mmol m^-2 d^-1,是大气净CO₂与CH₄排放源;2)观音塘开敞水区CO₂与CH₄排放通量低于大部分城市湖泊或景观水体...     

广州地区晚稻田 CH4和N2O 的排放通量及其影响因素

用密闭箱法同时研究了广州地区晚稻田CH₄和N₂O的排放通量。结果表明,连续淹水、常规连作和水旱轮作等3种处理的CH₄平均排放通量分别为1.763、2.84和0.36mg·m^-2·h^-1,而N₂O的平均排放通量分别为6.74、11.69和55.07μgN₂O-N·m^-2·h^-1,表明稻田连续淹水显著增加CH₄的排放而降低N₂O的排放。水旱轮作降低CH₄排放而提高N₂O的排放,说明稻田CH₄和N₂O排放之间存在着消长关系。讨论了这2种温室气体排放的影响因素,并初步分析了它们对温室效应的相对贡献。     

长白山北坡不同土壤N2O和CH4排放的初步研究

用箱法技术原位测定了长白山北坡不同土壤(苔原土、生草森林土、棕色针叶林土和暗棕色森林土)6-8月间的N₂O和CH₄排放。结果表明,这些土壤既是N₂O的源,又同时是CH₄的汇。N₂O通量变化于6.17-12.33μg·m^-2·h^-3之间(平均9.37μg·m^-2·h^-1),CH₄通量为-85.63—7.58μg·m^-2·h^-1(平均-41.45μg·m^-3·h^-1),并观察到在N₂O排放和CH₄吸收之间有着相互消长关系。实验室培养实验表明,最大反硝化作用活性存在于土壤上层(0-6cm);不同土壤的反硝化作用活性明显不同。山地暗棕色森林土的CH₄吸收作用也主要发生在土壤的上层(0-12cm).     

开放式空气CO2增高对稻田CH4和N2O排放的影响

在FACE(free-aircarbondioxideenrichment)平台上,采用静态暗箱气相色谱法观测研究了大气CO₂浓度增加对稻田CH₄和N₂O排放的影响.结果表明,在150和250kgN·hm^-2两种氮肥水平下大气CO₂浓度增加200μmol·mol^-1均明显促进水稻生长,水稻生物量积累.大气CO₂浓度增加对150和250kgN·hm^-2两种氮肥水平下稻田CH₄排放均无显著影响,并简要分析了与现有文献报道结果不一致的原因.大气CO₂浓度增加也未导致150和250kgN·hm^-2两种氮肥水平下稻田N₂O排放的明显变化,与大多数研究结果一致.     

FACE系统处理三年后淹水条件下土壤CH4和CO2排放变化

采用淹水培养实验（25（C）,在实验室CO2浓度和高CO2浓度（1000μlL^-1）条件下,研究了稻麦轮作FACE系统运行3a后FACE处理和大气CO2浓度（Ambient）处理土壤CO2和CH4排放的差异。实验结果表明：经过FACE处理后,土壤有机碳含量较Ambient处理提高11%。在实验室和高CO2浓度下淹水培育60d,FACE处理土壤CO2累积排放量较Ambient处理土壤分别增加35%和22%,CH4累积排放量分别是Ambient处理土壤的2.6倍和2.3倍。高CO2浓度下培养,显著促进FACE和Ambient处理土壤的CO2排放量（p〈0.01）,促进CH4排放量,但未达到统计显著水平（p〉0.05）。由此说明,大气CO2浓度升高可能直接影响土壤有机碳的转化速率和CO2及CH4的排放。     

有机无机肥混施对水稻土CH4排放的影响

通过网室水稻盆栽试验,探讨几种有机无机肥混施方式对CH₄排放的影响.结果表明,水稻土CH₄排放有明显的逐日变化,在水稻分蘖末期和抽穗前期出现CH₄排放高峰.不同有机无机肥混施方式对CH₄排放的影响明显,最高和最低的CH₄排放量分别为8.12和5.72g·m^-2,两者相差42.0%.粒状有机无机复肥的CH₄排放量高,但稻谷产量也高,因而其单位稻谷产量的CH₄排放量反而较低.     

水稻土中CH4氧化的研究

在实验室条件下研究了水稻土中CH₄氧化的特性.结果表明,在早稻种植前采集的水稻土不能氧化大气中的CH₄,但当所供给的CH₄浓度>10μl·L^-1时,能迅速氧化CH₄,所供给的CH₄浓度越高,氧化CH₄的速度越大.经高浓度(>1000μl·L^-1)的CH₄预培养10d,可使本来不具有氧化大气CH₄能力的土壤氧化大气CH_4.大田CH₄排放通量高的水稻土,氧化CH₄的能力较大.     

芦苇湿地温室气体甲烷(CH4)排放研究

用封闭式箱法对辽河三洲芦苇湿地温室气候CH4的观测结果表明,其排放有明显的季节规律。淹水前、土壤为CH4汇。淹水期间,有大量的CH4排放。排水后CH4排放明显减少。在测定期内,CH4排放通量为－968－2734μgCH4l/(m^2.h)。另外,土壤中中产生的CH4主要是通过芦苇植株的传输作用进入到大气中,试验结果还表明,有芦苇生长的湿地CH4排放是无芦苇生长的15倍,同时,建议芦苇田应采用间歇灌溉的水分管理措施,这样既促进植株生长,又能减少CH4排放。     

冬季水分管理方式对稻田CH4排放量的影响

在西南农业大学和华南农业大学农场的田间试验表明,长期淹水是我国西南地区冬灌田水稻生长期CH₄排放通量高于一般水田的主要原因.土壤淹水前连续干燥的时间越长,水稻生长期CH₄排放通量越低,但这种作用仅能维持一季水稻生长期.冬灌田冬季排干,种植冬小麦,次年水稻生长期CH₄平均排放通量可减少63～72%.如果我国西南地区冬灌田的水利设施能够得到有效改善,改冬灌为冬排,一年一季水稻为一水一旱,将可提高该类土壤生产力和大大减少我国稻田CH₄排放总量.     

鄱阳湖秋季水-气界面CH4排放通量的区域差异及影响因素

有限的观测点以及空间的异质性已经成为准确估算湖泊水-气界面CH4通量的挑战。鄱阳湖是我国最大的淡水湖,为了解秋季湖区水-气界面的CH4排放通量,2010年10月利用密闭静态箱-气象色谱法对星子、都昌、南矶山和吴城4个湖区水-气界面CH4排放通量及气象、底泥、水体等因素进行了测定。研究表明,都昌湖区CH4排放通量平均值为0.26mg·m-2·h-1,显著高于星子(0.15mg·m-2·h-1)、吴城(0.13mg·m-2·h-1)和南矶山(0.10mg·m-2·h-1)湖区。鄱阳湖水-气界面秋季CH4排放通量平均为0.17mg·m-2·h-1,变异系数为58.6%。相关分析表明,风速显著影响CH4排放通量(P<0.01)。在排除风速>5m·s-1的数据后,底泥有机碳以及水体铵态氮含量与CH4排放通量显著相关,而水体DOC含量与CH4排放通量呈显著负相关(P<0.05)。对鄱阳湖CH4排放量的精确估算,依赖于较广区域和较长时间的观测。     

UV-B辐射增强对元阳哈尼梯田稻田CH4排放规律的影响

在大田条件下,原位种植传统水稻品种白脚老粳,采用静态箱-气相色谱法研究了UV-B(ultraviolet-B)辐射增强(7.5 kJ m-2d-1)对元阳哈尼梯田海拔1600 m处稻田CH4排放量的影响,同时观测UV-B辐射增强对水稻生长的影响。结果表明:(1)UV-B辐射增强显著降低了水稻植株分蘖末期、拔节孕穗期、抽穗扬花期、成熟期地上部和地下部生物量(P0.05)。(2)UV-B辐射改变了稻田CH4的季节和日排放(成熟期)规律:对照组在拔节孕穗期出现1个排放峰,处理组在拔节孕穗期和成熟期出现2个排放峰;与对照相比,UV-B辐射增强改变了水稻成熟期CH4日排放第2个峰值出现的时间。(3)处理组CH4的季节排放通量与箱内温度的季节变化有显著的正相关性(R=0.789,P0.05)。(4)UV-B辐射增强在分蘖末期、拔节孕穗期、成熟期都极显著提高了CH4的累计排放量(P0.01),分别提高了47.2%,293.8%和74.4%。总之,UV-B辐射增强促进了元阳哈尼梯田传统水稻田CH4的排放。     

鼎湖山苗圃和主要森林土壤CO2排放和CH4吸收对模拟N沉降的短期响应

研究了鼎湖山生物圈保护区苗圃(幼苗)、马尾松、混交林和季风常绿阔叶林(季风林)土壤CO2排放和CH4吸收的一些特征及其对模拟N沉降增加的响应.结果表明,土壤CO2日(白天)平均排放量的大小顺序为(平均值±标准误)苗圃(258±62mg·m-2·h-1)＞季风林(177±42 mg·m-2·h-1)＞马尾松林(162±39 mg·m-2·h-1)＞混交林(126±30 mg·m-2·h-1).土壤CH4日(白天)平均吸收量的大小顺序为马尾松林(-0.15±0.02 mg·m-2·h-1)＞季风林(-0.08±0.01 mg·m-2·h-1)＞混交林(-0.07±0.01 mg·m-2·h-1)＞苗圃(-0.05±0.01 mg·m-2·h-1).低N(50 kg N·hm-2·a-1)和中N(100kg N·hm-2·a-1)处理对苗圃、马尾松林和混交林样地土壤CO2日平均排放量的影响均不明显,高N(150 kg N·hm-2·a-1)处理对苗圃土壤CO2的日平均排放量也无显著影响,但倍高N(300kg N·hm-2·a-1)处理显著促进苗圃样地土壤CO2的排放.然而,所有N(低N、中N和高N)处理均显著促进季风林土壤CO2日平均排放量,且这种促进作用随N处理水平的升高而增加.N处理显著促进季风林和马尾松林土壤对CH4吸收速率,但对混交林土壤CH4吸收则无明显的影响.在苗圃样地,除倍高N外,N处理对土壤CH4吸收速率也无显著作用,但倍高N处理使苗圃土壤发生功能转变,即从CH4汇转变为CH4源.     

黄土高原冬小麦田土壤CH4通量对人工降水的短期响应

为了解黄土高原旱作农田土壤CH4排放对不同降水事件的短期响应过程,分别在冬小麦拔节期和夏闲期进行了人工模拟降水试验,对1~32 mm不同降水量模拟降水后0~72 h土壤CH4排放通量进行了观测.结果表明:模拟降水后旱作农田土壤CH4排放通量变化特征表现出两种不同的模式:低降水量(1、3和8 mm)处理为波动变化,高降水量(16和32 mm)处理呈单峰型变化.降水后72 h土壤CH4累积通量(CH4-C)与降水量(P)呈显著线性正相关(冬小麦拔节期:CH4-C=2.45P-6.09,R2=0.92,P<0.01;夏闲期:CH4-C=2.43P-4.73,R2=0.91,P<0.01).相关分析表明,土壤CH4通量与土壤含水量和土壤微生物生物量碳含量显著相关,而与土壤温度不相关.少量降水(1~8 mm)可以在短期内促进旱作农田土壤对CH4的吸收,加强土壤作为大气CH4汇的强度,然而这种促进作用也会随降水量的增大和降水的下渗而削弱.较大降水(≥16 mm)可以刺激土壤产甲烷菌活性促进CH4释放,在短期内使旱作农田土壤由单一的汇功能转变为汇源双重功能.     

UV-B增强下施硅对水稻生长及CH4排放的影响

通过盆栽试验,研究了UV-B增强下不同施硅量和硅肥种类对水稻生长及甲烷(CH₄)排放的影响.UV-B辐射设2个水平,即对照(自然光,A)和增强20%(E);硅肥设4个水平,即Si₀(不施硅,0 kg SiO₂·hm^-2)、Si₁(硅酸钠,100 kg SiO₂·hm^-2)、Si₂(硅酸钠,200 kg SiO₂·hm^-2)和Si₃(钢渣硅肥,200 kg SiO₂·hm^-2).结果表明: 施硅能缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用,使分蘖数、叶绿素含量、地上部和地下部生物量增加.施硅对水稻生长的促进作用随施硅量(硅酸钠)的增加而增加,钢渣硅肥的促进作用大于硅酸钠.UV-B增强可提高稻田CH₄的排放通量和累积排放量,施硅显著降低CH₄的排放通量和累积排放量,且CH₄排放随施硅量的增加而减少.在施硅量相同的情况下,钢渣硅肥的减排效果优于硅酸钠.表明在水稻生产中,施用钢渣硅肥不仅能实现废弃物利用,而且可有效降低UV-B增强下CH₄的排放量.     

蚂蚁筑巢对西双版纳热带森林土壤有机氮矿化的影响

蚂蚁作为生态系统工程师能够调节土壤微生物及理化环境,进而对热带森林土壤有机氮矿化速率及其时间动态产生显著影响。以西双版纳白背桐热带森林群落为研究对象,采用室内需氧培养法测定土壤有机氮矿化速率,比较蚁巢和非蚁巢土壤有机氮矿化速率的时间动态,揭示蚂蚁筑巢活动引起土壤无机氮库、微生物生物量碳及化学性质改变对有机氮矿化速率时间动态的影响。结果表明：（1）蚂蚁筑巢显著影响土壤有机氮矿化速率（P<0.01）,相较于非蚁巢,蚁巢土壤有机氮矿化速率提高了261%;（2）土壤有机氮矿化速率随月份推移呈明显的单峰型变化趋势,即6月最大（蚁巢1.22 mg kg^-1 d^-1、非蚁巢0.41 mg kg^-1 d^-1）,12月最小（蚁巢0.82 mg kg^-1 d^-1、非蚁巢0.18 mg kg^-1 d^-1）;（3）两因素方差分析表明,不同月份及不同处理对土壤有机氮矿化速率、NH₄-N及NO₃-N产生显著影响（P<0.05）,但对NO₃-N的交互作用不显著;（4）蚂蚁筑巢显著提高了无机氮库（NH₄-N与NO₃-N）、微生物生物量碳、有机质、水解氮、全氮及易氧化有机碳等土壤养分含量,而降低了土壤pH值;（5）回归分析表明,铵态氮和硝态氮对土壤有机氮矿化速率产生显著影响,分别解释87.89%、61.84%的有机氮矿化速率变化;（6）主成份分析表明NH₄-N、微生物生物量碳及有机质是影响有机氮矿化速率时间动态的主要因素,而全氮、NO₃-N、易氧化有机碳、水解氮及pH对土壤有机氮矿化速率的影响次之,且pH与土壤有机氮矿化速率呈显著负相关。总之,蚂蚁筑巢活动主要通过影响土壤NH₄-N、微生物生物量碳及有机质的状况,进而调控西双版纳热带森林土壤有机氮矿化速率的时间动态。研究结果将有助于进一步提高对土壤氮矿化生物调控机制的认识。