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。     

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。     

温带森林不同演替阶段下的土壤CO2排放通量昼间变化

采用时空替代法,在长白山北坡分别选取了红松针阔叶混交林演替序列的5个不同阶段:草地、灌木林(幼龄林)地、白桦林地、阔叶杂木林地和红松阔叶林地,进行土壤CO_2排放通量昼间变化野外同步观测研究,旨在揭示温带森林不同演替阶段下的土壤呼吸CO_2排放过程的差异,探究其与温度、湿度、土壤理化性质等环境因子的关系。结果表明:(1)温带森林不同演替阶段下的土壤CO_2排放通量具有统一性,均为大气CO_2的源,这种统一性确保了小的时段(如昼间)观测能通过换算,实现CO_2排放量的估算。(2)CO_2排放通量的昼间排放都呈现出明显的单峰型,峰值在13:00—15:00左右,草地和灌木林地的峰值大概在13:00左右,明显提前于白桦林地、阔叶杂木林地和红松阔叶林地(14:00—15:00左右)。红松阔叶林地的土壤呼吸有明显的滞后性特征,峰值在15:00左右,比其他几个样地明显推迟。(3)土壤CO_2排放通量平均值由低到高排列依次为草地(2.760μmol m~(-2)s~(-1))、灌木林地(2.854μmol m~(-2)s~(-1))、白桦林地(3.048μmol m~(-2)s~(-1))、阔叶杂木林地(3.696μmol m~(-2)s~(-1))、红松阔叶林地(4.61μmol m~(-2)s~(-1))。随着温带森林演替的正向进行,土壤CO_2排放通量依次增大,次序为草地灌木林地白桦林地阔叶杂木林地红松阔叶林地。(4)环境因子中,0—5 cm土壤温度与土壤CO_2排放通量相关系数最高,土壤温度监测对土壤CO_2排放量的估算作用明显。     

北京山区典型暖温带落叶阔叶林大气CO_2浓度、草本层光合作用及土壤释放CO_2变化特点(英文)

为探讨森林生态系统植被、土壤等不同组分与大气CO_2交换特点,利用中型同化箱(40cm×40cm×2Ocm)及红外CO_2分析仪装置对北京山区典型暖温带森林生态系统辽东栎(Quercus liaotungensisKoidz.)林草本层净光合作用、土壤释放CO_2及林外(高出林冠2m)与林内(低于林冠2m)大气CO_2变化进行测定。结果表明:夏季及秋季大气CO_2浓度分别为(323±10)μmol·mol~(-1)和(330±1)μmol·mol~(-1);在一天内连续24h的测定中,大气与林内CO_2浓度的差值最大时可分别达-46和-61μmol·mol~(-1)。夏季草本层净光合强度为(2.59±1.05)μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1),是秋季((1.31±0.39)μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1))的2倍;夏季土壤呼吸释放CO_2的强度明显高于秋季,分别为(5.18±0.75)μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)和(1.96±0.57)μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)。土壤释放CO_2强度与地面温度之间存在显著相关,其关系式为Y=-0.8642 0.3101X(r=0.7164,P<0.001,n=117)。大气CO_2浓度的低值及草本层光合强度高值约出现在14:00左右;而在夜间土壤释放CO_2强度增加,表现为大气CO_2浓度升高。     

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。     

油蒿光合参数季节动态及其与叶氮含量和比叶面积的关系

了解植物光合作用参数季节动态及其与叶性状的关系对于准确模拟生态系统碳循环具有重要的意义。本研究在生长季内原位测定了毛乌素沙地油蒿(Artemisia ordosica)光合作用CO_2响应和光响应曲线,分析了油蒿光合参数与叶氮含量(N_(mass))和比叶面积(SLA)的关系。结果表明:整个生长季内油蒿最大净光合速率(P_(nmax))、表观量子效率(α)和光饱和点(LSP)都是在春季后期和初秋时期值比较高,在夏季波动较大,光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)变化趋势不明显,P_(nmax)的变化范围为13.79~33.31μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1),平均值为23.77μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1),其中5月达到最大值,P_(nmax)季节变化显著;羧化速率(φ)、最大羧化速率(V_(cmax))、最大电子传递速率(J_(max))和光下暗呼吸(Rp)的季节动态变化也是呈现春季后期和初秋时期值比较高、在夏季波动较大的趋势,CO_2补偿点(Co)在整个生长季季节动态明显;CO_2饱和点(Cisat)的季节动态变化不明显;V_(cmax)在5月达到最大值(89.10μmol·m~(-2)·s~(-1)),在8月达到最小值(27.25μmol·m~(-2)·s~(-1)),平均值为56.29μmol·m~(-2)·s~(-1),J_(max)在9月达到最大值(78.86μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),在8月达到最小值(24.19μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),平均值为46.24μmol CO_2·m~(-2)·s~(-1),V_(cmax)和J_(max)季节变化显著;P_(nmax)、V_(cmax)、J_(max)和Rp与N_(mass)存在显著线性正相关,P_(nmax)、V_(cmax)和J_(max)与SLA存在显著线性正相关。本研究结果进一步证实,叶氮含量和比叶面积是影响油蒿光合能力的重要因素。研究获得的光合参数与叶性状的关系可为构建参数化生态系统过程模型提供帮助。     

美国生物圈二号内生长在高CO_2浓度下的10种植物气孔导度、蒸腾速率及水分利用效率的变化

报道了美国生物圈二号内生长在高CO_2浓度下(>2200μmol·mol~(-1))4.5年后的5种热带雨林植物和5种荒漠植物气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率的变化。结果表明:热带雨林植物在CO_2浓度为350～400μmol·mol~(-1)时的气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率分别为:(127.4±65.6)mmol·m~(-2)·s~(-1)、(2.04±0.61)mmol·m~(-2)·s~(-1)和(2.90±0.55)μmol CO_2·mmol~(-1) H_2O,而在700～820μmol·mol~(-1)时为(61.3±30.5)mmol·m~(-2)·s~(-1)、(1.54±0.65)mmol·m~(-2)·s~(-1)和(8.45±2.71)μmol CO_2·mmol~(-1) H_2O;荒漠植物气孔导度和蒸腾速率则分别由CO_2 320～400μmol·mol~(-1)时的(142.8±94.6)和(2.09±0.71)下降到820～850μmol·mol~(-1)时的(57.7±35.8)和(1.36±0.52)mmol·m~(-2)·s~(-1),水分利用效率由(4.69±1.39)上升到(9.68±1.61)μmol CO_2·mmol~(-1) H_20。在低CO_2浓度时植物的气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率受光照强度的影响较高CO_2浓度时明显,一般雨林植物三项指标在光照强度为500μmol·m~(-2)·s~(-1)时达到饱和,而荒漠植物在1000μmol·m~(-2)·s~(-1)时达到饱和。不同植物中,以荒漠C_3植物粉蓝烟草(Nicotiana glau-ca Grah.)的气孔导度、蒸腾速率和水分利用效率     

绿洲-荒漠过渡带土壤蓄水量的空间分布及其时间稳定性

掌握土壤水分动态变化规律是绿洲地区水资源管理与生态建设的关键.本文在黑河中游绿洲与荒漠交错地带设置面积约50 km²的研究区域,持续监测2012—2014年间植被生长季节土壤水分含量,利用地统计分析与时间稳定性分析探索土壤水分的时空分布特征.结果表明: 黑河北岸绿洲-荒漠过渡带土壤蓄水量8月最大、10月最小,0～2 m土层土壤平均蓄水厚度约367 mm.绿洲-荒漠过渡带土壤水分梯度除受河流影响外,还与土地利用方式密切相关.不同土地利用类型土壤蓄水量依次为农地>乔木林地>灌木林地>荒漠,农地土壤蓄水量平均高出外围荒漠土壤蓄水量300%以上.研究区内各采样点土壤水分时间稳定性具有明显的空间差异,不同土地利用类型土壤水分稳定程度依次为灌木林地>荒漠>农地>乔木林地.河流对沿岸绿洲土壤水分的直接影响集中在3 km以内,在河岸绿洲与新垦沙地农田之间存在一条土壤水分较为稳定的样带,可以用于指示绿洲生态系统的发展与演变.     

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.     

宁夏农牧交错带土地利用变化对土壤质量的影响

在宁夏盐池县分别选取农田、弃耕地、天然草地、人工柠条林地和杨树林地5种土地利用类型作为研究样地,测定土壤理化性质指标,采用土壤质量综合技术指标,阐明中国北方典型农牧交错带土地利用变化对土壤质量的影响规律。结果表明：(1)土壤粗砂粒表现为弃耕地和天然草地显著高于农田、人工柠条林地和杨树林地(P<0.05),土壤细砂粒表现为杨树林地显著高于农田、弃耕地、天然草地和人工柠条林地(P<0.05),土壤极细砂粒和土壤黏粉粒均表现为农田和人工柠条林地显著高于弃耕地、天然草地和杨树林地(P<0.05)。土壤含水量、土壤pH值和土壤电导率表现为农田显著高于弃耕地、天然草地、人工柠条林地和杨树林地(P<0.05)。土壤有机碳含量表现为弃耕地和柠条林地显著高于农田、天然草地和杨树林地(P<0.05)。土壤全氮含量表现为农田显著高于弃耕地、天然草地、柠条林地和杨树林地(P<0.05)。(2)不同土地利用类型的土壤质量指标之间存在显著相关性(P<0.05)。其中,杨树林地各评价指标之间的相关系数最高,天然草地次之,农田、柠条林地较低,而弃耕地最低。(3)土壤质量综合得分大小顺序为：农田>弃耕地>0>草地>柠条林地>杨树林地。研究表明,对水浇农田实行保护性耕作和精细管理,并且农田弃耕后自然恢复成草地,有利于宁夏农牧交错带沙地土壤质量改善,但天然草地和人工林建设样地土壤质量较差。     

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。     

大豆叶片光呼吸对光强和CO_2浓度的响应

利用低氧法(2% O_2)研究了大豆叶片光呼吸速率(R_p)对光强和CO_2浓度的响应。结果表明:当光合有效辐射强度(PAR)小于600μmol·m~(-2)·s~(-1)时,大豆叶片的R_p随光强的升高而几乎直线增加;当PAR约为1200μmol·m~(-2)·s~(-1)时,R_p达到最大值(12.69·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1)),随后R_p随PAR的升高呈下降趋势;构建的光呼吸速率与光强的方程式拟合结果表明,大豆叶片最大光呼吸速率为13.42·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1),其对应的光强为1207.74·mol·m~(-2)·s~(-1),该拟合值与实际测量值极为吻合(P0.05);当PAR一定(2000μmol·m~(-2)·s~(-1))时,随着CO_2浓度的增加(0~1200μmol·mol~(-1)),大豆叶片的R_p呈先升高后下降变化,在600μmol·mol~(-1)时达到最大值(9.97·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1));构建的光呼吸速率与CO_2浓度的方程式拟合结果表明,大豆叶片最大光呼吸速率为10.21·mol CO_2·m~(-2)·s~(-1),其对应的外界CO_2浓度为625.74·mol·mol~(-1)。该拟合值也与实际测量值极为吻合(P"0.05)。本文所构建的方程式可较好地拟合光呼吸速率对不同光强和不同CO_2浓度的响应,这对定量研究光呼吸提供了强有力的手段。     

城市绿地土壤呼吸速率的变化特征及其影响因子

城市绿地土壤呼吸作用深刻影响着城市生态系统碳循环过程,强化城市绿地土壤呼吸速率(Rs)的变化特征及其影响因素的研究,可揭示绿地在城市生态系统碳循环过程中的作用,为优化布局城市绿地和实现低碳排放目标提供科学依据。以广州市海珠湖公园的疏林、灌丛和草地3种典型植被类型的土壤为研究对象,于2013年11月-2014年10月采用静态箱—气相色谱法对公园绿地Rs进行跟踪观测。结果表明:海珠湖公园城市绿地在干湿季节中Rs差异显著;干季Rs较低且波动幅度较小疏林、灌丛和草地的凡变化范围分别为(1.66±0.18)-(3.26±0.20)μmol m~(-2)s~(-1)、(1.27±0.15)-(3.67±0.16)μmol m~(-2)s~(-1)和(1.94±0.08)-(6.82±1.13)μmol m~(-2)s~(-1);湿季Rs较高且波动幅度较大,疏林、灌丛和草地的Rs变化范围分别为(3.53±0.46)-(13.81±1.31)μmol m~(-2)s~(-1)、(2.82±0.22)-(12.72±1.16)μmol m~(-2)s~(-1)和(2.80±0.30)-(9.83±0.96)μmol m~(-2)s~(-1)。T_(10)和VWC_(10)均对土壤呼吸过程有重要的影响,进一步通过回归分析得出,土壤10cm处温度(T_(10))和体积含水量(VWC_(10))分别解释Rs时间变异的40%左右和10-24%左右。T_(10)和VWC_(10)相互影响、共同作用于土壤呼吸过程,双因素复合模型的解释能力较单因素模型明显提高,均在50%以上,复合模型为Rs=α·exp(β·T_(10)+γ·VWC_(10))。干湿季土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))有明显差异,湿季的Q_(10)比干季的分别高0.44、0.70和0.46。     

不同土地利用对土壤有机碳储量及土壤呼吸的影响

为了探讨土地利用方式对土壤碳储及土壤呼吸的影响,对安徽沿淮洼地杞柳纯林、杞柳-杨树混交林及杨树纯林3种不同土地利用方式下土壤有机碳储量及土壤呼吸特点进行了比较。结果表明:杞柳纯林、杞柳-杨树混交林、杨树纯林0～30cm土壤有机碳含量分别为6.80、8.50和7.71g·kg-1,土壤有机碳密度分别为2.88、3.26和2.95kg·m-2,土壤有机碳含量和土壤碳密度随土层深度的增加而降低。不同土地利用类型土壤呼吸年平均值分别为1.68μmol·m-2·s-1(杞柳纯林)、2.33μmol·m-2·s-1(杞柳-杨树混交林)、1.61μmol·m-2·s-1(杨树纯林),土壤呼吸日均值最高出现在夏季(6.64μmol·m-2·s-1),最低为冬季(0.13μmol·m-2·s-1)。相关分析表明,土壤呼吸速率与地表气温之间呈显著的指数关系,杞柳纯林、杞柳-杨树混交林、杨树纯林的相关系数R2分别为0.71、0.62、0.54。杞柳-杨树混交林较杞柳纯林有利于土壤有机碳的固定,杞柳纯林土壤有机碳储量偏低,与其粗放经营有关。在今后的栽植管理中,应采取合理的耕作施肥措施,在提高土壤肥力的同时增强土壤的碳固定。     

干旱区杨树、榆树人工防护林地土壤CO2释放通量研究

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分。随着全球气候变暖趋势逐渐明显, 土壤呼吸的时空变异及其对温度变化的响应已成为生态学研究的重要内容之一。利用LI-8100自动土壤CO₂通量测量系统, 连续两年生长季测定了准噶尔盆地新垦绿洲杨树(Populus sp.)、榆树(Ulmus pumila)人工防护林地土壤呼吸的时间动态, 并分析了土壤水热因子及光合作用对土壤呼吸的影响。研究结果表明: 两种林分土壤呼吸日变化波动呈现一定的不规则性; 季节变化表现为明显的单峰格局。杨树林地土壤呼吸速率显著高于榆树林地, 生长季平均土壤呼吸速率分别为3.71和1.82 μmol CO₂·m^-2·s^-1。两种林分土壤呼吸的季节变化与气温、不同深度层次土壤温度间均呈显著的指数相关, 而与土壤含水量之间相关不显著。50和35 cm土壤温度可以分别解释两种林分土壤呼吸时间变化的78.5%和64.4%, 与土壤温度和含水量的共同解释率接近。林分间土壤呼吸速率差异受到林木生长状况、光合作用及土壤盐分等的影响。研究结果初步阐明了准噶尔盆地干旱区典型绿洲防护林植被土壤呼吸的季节动态特征及主要影响因子, 为进一步揭示该区域林地土壤碳循环特点提供了一定的理论基础。     

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。     

不同灌溉模式蔗田土壤呼吸动态

为研究不同灌溉模式对甘蔗农田土壤呼吸的影响,以柳城05-136号为试验甘蔗品种,于2015年3—12月在广西崇左市江州区试验基地开展5种灌溉模式甘蔗土壤呼吸速率及主要环境因子的田间观测。结果表明:不同灌溉模式土壤呼吸速率的季节变化规律基本一致,以管灌土壤呼吸速率最高,季节平均值为4.50μmol·m~(-2)·s~(-1);微喷最低,为2.59μmol·m~(-2)·s~(-1);管灌分别比微喷、地埋滴灌、地表滴灌和喷灌高61.59%、27.61%、15.97%和12.33%,管灌与其他4种灌溉模式土壤呼吸速率差异达到极显著水平(P0.01),说明管灌显著促进了土壤呼吸作用。就单因素模型而言,土壤呼吸速率与土壤温度呈现指数回归关系,其中地埋滴灌、地表滴灌、管灌和喷灌模式下该关系达极显著水平(P0.01),而微喷模式下该关系达显著水平(P0.5);土壤呼吸速率与土壤含水率之间仅在管灌模式下呈显著的二次项回归关系(P0.05),其他模式下回归关系均不显著;与单因素模型相比,土壤呼吸速率与土壤温度和土壤含水率存在极显著(P0.01)的指数-幂函数回归关系,拟合度R2在0.41~0.83之间,说明双因素复合模型能够更好地解释土壤呼吸变化。土壤呼吸温度敏感性系数在1.98~2.50之间,以管灌最为敏感,而喷灌最不敏感。研究结果为评估不同节水灌溉模式的生态环境效益及掌握甘蔗大田生态系统土壤呼吸特征提供科学依据。     

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。     

沙质草地生长季生态系统碳净交换量特征及土壤呼吸贡献率

以科尔沁沙质草地为研究对象,利用开路涡度相关系统和LI-8150土壤呼吸自动观测系统,分析了生长季生态系统二氧化碳(CO_2)净交换量(NEE)的变化特征,土壤呼吸(R_s)对生态系统呼吸(R_(eco))的贡献率,以及生态系统总初级生产力(GPP)的大小。结果表明:生长季NEE存在明显的月均日变化特征,总体呈单峰型,其中7月的日变化最为明显,NEE月均日最大吸收速率(-5.62μmol·m~(-2)·s~(-1))和最大释放速率(3.14μmol·m~(-2)·s~(-1))均出现在7月份;生长季内生态系统总体表现为碳汇,固碳量为25.85 g C·m~(-2);R_s对R_(eco)的贡献率为78.39%,R_(eco)对GPP的贡献率为90.62%,生长季内GPP总累积量为275.51g C·m~(-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。