张广才岭西坡45年生不同起源林分碳储量研究

以五常凤凰山林场皆伐迹地上45年生不同起源(人工造林、人天混更新、天然更新)形成的落叶松纯林、落叶松与阔叶树混交林和次生阔叶林3种林分为研究对象,调查分析不同林型林分乔木层、灌草层、凋落物层、土壤层碳储量以及3种林型林分总碳储量,分析不同更新方式对森林碳储量的影响,探究具有高固碳能力的森林更新方式。研究结果表明:人天混交林能增加林分灌草层碳储量(P<0.05);凋落物未分解层碳储量、半分解层碳储量和凋落物总碳储量均以落叶松纯林最高,且半分解层碳储量和凋落物总碳储量在3个林型间差异显著(P<0.05);土壤总碳储量以及森林生态系统总碳储量针阔混交林均略高于其它两种林分,但差异并不显著(P>0.05)。研究表明人天混更新有利于植被碳汇和土壤碳汇能力的提高。人工针叶纯林具有较高的凋落物碳储量。     

碳输入方式对森林土壤碳库和碳循环的影响研究进展

凋落物和植物根系是森林土壤有机碳的主要来源.综述了不同碳输入方式对土壤全碳、微生物生物量碳和可溶性有机碳等碳库组分及土壤呼吸影响的研究进展.不同地区、不同森林土壤有机碳对碳输入的响应程度不同,且采用添加和去除凋落物,以及去除根系方法(DIRT)对土壤碳的影响具有树种差异和区域差异.目前主要侧重于土壤呼吸和碳库组分的研究,亟需开展对土壤碳的结构类型和稳定性,以及土壤生物尤其是土壤动物的响应机制的相关研究.     

不同退化沙地土壤碳的矿化潜力

通过实验室土壤培养试验 ,研究了科尔沁退化沙质草地不同生境 (流动沙地 ,半固定沙地 ,固定沙地和丘间低地 )下土壤碳的矿化潜力及不同凋落物在沙地土壤中的分解。经 33d的室内培养 ,不同生境土壤 CO2 - C的释放有极显著的差异 ,与生境植被盖度 ,凋落物积累 ,土壤沙化程度 ,土壤有机碳和全氮含量的分布有显著相关。流动沙地土壤有极低的土壤有机碳和氮的含量及其微弱的土壤微生物呼吸 ,表明土地沙漠化不仅导致土壤有机碳库衰竭 ,也使土壤微生物活性丧失。在有机质含量很低的流动沙地和半固定沙地土壤中 ,含氮量高的小叶锦鸡儿 (Caragana microphylla)凋落物比含氮量低、C/N比高的差巴嘎蒿(Artemisia halodendron)和 1年生植物凋落物有较快的分解。在沙漠化的演变中 ,土壤的粗粒化 ,有机物质和养分及微生物活性的丧失制约着凋落物在土壤中的矿化潜力。灌木的存在使更多的有机物质和养分积聚在灌丛下 ,形成灌丛肥岛 ,因而显著贡献于碳的固存。     

鼎湖山亚热带常绿针阔叶混交林凋落物及矿质氮输入对土壤有机碳分解的影响

2010年7-12月,选取鼎湖山国家级自然保护区亚热带针阔叶混交林,采用全因子控制试验,研究不同类型的凋落物(针叶和阔叶凋落物)添加及氮处理(加氮模拟氮饱和、减氮模拟根吸收)对表层(0～10 cm)和下层(20～30 cm)土壤有机质分解(呼吸)的影响.结果表明： 2010年7-11月间,两种凋落物的添加使土壤-凋落物系统的呼吸速率显著增加,但这种影响在12月消失.减氮和加氮处理均显著增加了土壤-凋落物系统的呼吸.叶凋落物短期内完全分解,对土壤碳分解和积累的影响十分有限,可能不是该系统中土壤有机质的主要来源.通过减少土壤可利用氮模拟根系对氮的吸收能够明显促进土壤有机质的分解.     

中国森林的地下碳分配

通过收集国内33个森林样地的土壤呼吸和年凋落物量数据,分析中国森林地下碳分配（TBCA）模式。结果表明,中国森林土壤呼吸年通量与年凋落物量呈显著的线性相关（R^2=0．3319,P=0．000）,其中成熟林土壤呼吸与年凋落物量间呈显著的线性相关（R^2=0．3245,P=0．004）,但未成熟林土壤呼吸与年凋落物量间的线性相关不显著（R^2=0．3485,P=0．092）。中国森林的地下碳分配变化范围1．460～25．100tChm^-2a^-1,平均值为9．217tChm^-2a^-1;中国森林的TBCA与年均气温相关关系不显著（P=0．196）,但与年均降水量则呈显著正相关（R=0．480,P=0．021）。中国森林TBCA和凋落物对土壤呼吸的平均贡献分别为74．2％和25．8％;中国森林TBCA对土壤呼吸的贡献随土壤呼吸增大而增大,而凋落物对土壤呼吸的贡献则随土壤呼吸的增大而降低。     

不同植被配置下土壤碳矿化潜力

通过实验室培养的方法,研究了沙坡头地区不同植被配置区(纯柠条、纯油蒿、柠条油蒿混交林)土壤碳矿化潜力及不同凋落物在土壤中的分解.结果表明,通过103 d的室内培养,相同配置不同处理的土壤碳矿化差异不显著,灌丛密度高的植被配置碳矿化量高.不同生境土壤CO2-C的释放在灌丛下不加凋落物处理的情况下,单行油蒿与双行柠条样地间碳矿化存在显著性差异(P=0.047),其他各样地及各处理差异均不显著.总的来说,柠条样地土壤碳矿化潜力高于其他2种样地.凋落物分解速率在不同生境土壤最初的分解速率均为1年生草本混合样＞油蒿＞柠条,在培养40 d之后,3种凋落物的分解速率趋于一致,这与草本较高的C、N、C/N比有关.另外,柠条样地的土壤加油蒿凋落物比在柠条样地的土壤中加柠条凋落物有较高的初始碳矿化潜力,这除与油蒿凋落物较易分解有关外还与不同生境土壤养分的可利用性有关,但在培养过程中出现拐点,这与柠条较高的C、N、C/N有关.在不同生境的土壤中,碳矿化潜力均为灌丛下＞灌丛外,灌木的存在使更多的有机质和养分积聚在灌丛下,形成灌丛肥岛,对碳的固存具有显著贡献.     

万木林自然保护区不同林分土壤可溶性有机氮含量

对福建建瓯万木林自然保护区内细柄阿丁枫天然林(ALG)、米槠天然林(CAC)和35年生杉木人工林(CUL)土壤可溶性有机氮含量(SON)进行了研究.结果表明:3种林分中,ALG0～5cm、5～10cm和10～20cm层土壤SON含量最高,分别为95.3、78.3和72.5mg.kg-1,且与其余林分差异显著(P0.05);而CAC与CUL各土层SON含量分别为74.5、70.1、65.6mg.kg-1和78.6、68.9、69.1mg.kg-1.CAC、CUL和ALG在0～20cm土层的SON含量分别占可溶性总氮(TSN)组分的79.17%～80.78%、68.64%～74.51%和59.97%～69.66%,随着土层加深,3种林分SON含量占土壤TSN和全氮(TN)含量的比例不断增大;SON与土壤有机碳含量极显著相关(r=0.982,P0.01),与TSN、TN、铵态氮和硝态氮等土壤养分也存在不同程度的相关性.土壤SON含量与森林类型、地形、海拔以及树龄等因素有关.     

不同起源时间的植物叶凋落物在中亚热带的分解特性

选择9种起源时间不同的植物的凋落叶,采用分解袋法,在浙江千岛湖地区从2006年6月到2008年6月进行了分解试验,试图探索植物进化过程中凋落物分解特性的演变趋势.所选的9种植物分属于4个类群,按起源时间由早到晚依次为蕨类植物(芒萁和桫椤)、裸子植物(苏铁、水杉、杉木和马尾松)、双子叶植物(木荷和青冈)及单子叶植物(毛竹).每隔一个月取样,每种凋落物3次重复.结果表明:不同植物类群凋落物基质的氮(N)、木质素(Lignin)含量及Lignin/N比值与分解速率具有良好的相关性.起源时间越晚的植物凋落物的基质N含量越高,为单子叶植物>双子叶植物>裸子植物>蕨类植物.Lignin含量和Lignin/N比值的趋势一致,均为起源时间越晚而值越低,即蕨类植物>裸子植物>双子叶植物>单子叶植物.凋落物分解系数k值的范围在0.25～0.63之间,表现出毛竹>青冈>木荷>水杉>马尾松>杉木>苏铁>桫椤>芒萁的趋势.4个植物类群的凋落物分解速率的均值为单子叶植物>双子叶植物>裸子植物>蕨类植物.试验结果初步表明:植物凋落物分解的进化趋势是由分解缓慢逐渐演变为分解较快.     

草地利用方式对土壤呼吸和凋落物分解的影响

草地利用方式影响植被群落结构和土壤微环境, 制约草地生态系统碳循环。该文通过测定温带草原在放牧、割草、围封3种利用方式下湿润年(2012年)和干旱年(2011年)的凋落物产量、质量及其分解速率和土壤碳通量, 分析了草地利用方式对土壤呼吸和凋落物的影响, 探讨了凋落物对土壤呼吸的贡献机制。结果表明: 在干旱年份, 放牧样地土壤呼吸最大, 分别达到割草和围封样地的1.5倍和1.29倍; 在湿润年份, 割草样地土壤呼吸最大, 为309 g C∙m^-2∙a^-1, 明显高于放牧样地和围封样地。不论干旱年还是湿润年, 围封样地凋落物产量都大于放牧样地和割草样地。3种利用方式下湿润年土壤呼吸和凋落物分解均比干旱年增强。因此, 水分是温带草原植物生长和生态系统碳循环的主要限制因子, 草地利用方式则显著影响凋落物生产和分解。进一步分析表明, 经过两年的分解, 同一样地内凋落物质量C:N下降, N含量和木质素:N升高, 土壤呼吸与凋落物产量、凋落物分解速率以及木质素:N正相关, 而与凋落物C:N负相关。     

黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态

依据黄土旱塬区黑垆土上中国科学院长武站长期定位试验 (始于1984年),于2008年3月到6月,测定了冬小麦连作系统中返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和收获期土壤呼吸日变化、生育期变化以及土壤可溶性有机碳(Dissolved organic C, DOC)和微生物量碳(Soil microbial biomass C, MBC),研究了施肥措施对土壤呼吸、DOC和MBC的影响以及土壤呼吸与碳组分之间的关系.研究涉及6个处理:休闲地(F)、不施肥(CK)、有机肥(M)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)和氮磷有机肥(NPM).结果表明,冬小麦连作系统中土壤呼吸的日变化格局呈单峰曲线,最高值出现在12:00左右(拔节期)和14:30左右(成熟期),最小值出现在0:00～3:00之间或6:00左右;冬小麦土壤呼吸速率拔节期最高,其次是灌浆后期,抽穗期最低;不同施肥条件下,各生育期土壤呼吸速率大小顺序:NPM＞M＞NP＞N＞CK＞F.土壤水分亏缺是导致抽穗期和灌浆期土壤呼吸速率降低的重要原因.各施肥处理DOC含量高低顺序为灌浆期＞抽穗期＞成熟期＞返青期＞拔节期;除M,NPM处理MBC含量拔节期＞灌浆期外,各施肥处理MBC含量高低顺序为成熟期＞抽穗期＞灌浆期＞拔节期＞返青期.同一处理不同生育期土壤呼吸速率与DOC,MBC的相关性较低,但同生育期不同施肥处理土壤呼吸与土壤有机碳组分间存在显著的相关性.以F处理土壤呼吸为基础,估算CK、N和NP处理生育期根系对土壤呼吸的平均贡献率依次为36%、45%和54%.     

东北松嫩平原羊草群落的土壤呼吸与枯枝落叶分解释放CO2贡献量

根据静态气室法的测量结果 ,分析了羊草群落土壤呼吸量和枯枝落叶分解释放 CO2 量的季节动态 ,及其与地上生物量 ,枯枝落叶分解量及环境因子的关系。结果表明 :( 1 )在整个观测期内 ,羊草群落土壤呼吸的季节动态呈现单峰曲线 ,8月中旬达到最大值 1 3.2 7g C/( m2 · d)。 ( 2 )羊草群落土壤呼吸的季节变化规律与地上绿色体生物量的季节动态同步。( 3)羊草群落土壤呼吸的季节动态与枯枝落叶分解量的季节动态同步。 ( 4 )羊草群落土壤呼吸量与土壤 0～ 1 0 cm土壤含水量显著正相关。( 5 )地表枯枝落叶层直接排放 CO2 量的季节动态呈现逐渐递减的趋势 ,释放量平均为 -0 .87g C/( m2·d)。有减缓土壤向大气排放 CO2 的作用。 ( 6 )枯枝落叶分解释放 CO2 量同地表枯枝落叶量显著正相关。     

植物残体改变对东北4种典型林型土壤呼吸及其组分的影响

土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放的最大的二氧化碳通量,受到底物性质、环境因子等各因素的驱动,其中森林凋落物的性状和数量是影响土壤呼吸的重要因素。以东北地区凋落物性质具有显著差异的4种典型林型为研究对象,即杨桦林（AB）、硬阔叶林（HW）、红松林（PK）、蒙古栎林（QM）;基于植物残体添加和移除（DIRT,Detrital Input and Removal Treatment）实验,测定土壤呼吸和凋落物呼吸,探究凋落物和根对土壤呼吸的贡献,揭示其对土壤呼吸的影响机制。研究结果表明：植物残体改变对四种林型的土壤呼吸的影响表现出了一致的趋势,凋落物去除延迟了土壤呼吸的峰值出现时间,减小了土壤呼吸的季节变异;AB、HW、PK和QM的生长季土壤呼吸通量在6种DIRT处理间的波动范围依次为270—667 gC/m²、284—598 gC/m²、234—610 gC/m²、274—668 gC/m²,地下呼吸通量在6种DIRT处理间的波动范围依次分别为270—485 gC/m²、284—505 gC/m²、131—356gC/m²、186—455 gC/m²,二者皆因凋落物量加倍而显著增加,因凋落物去除和根切断而显著减少。凋落物呼吸对环境因子更敏感,受到凋落物量、根系、凋落物碳氮比、土壤温度和土壤湿度控制,而地下呼吸仅受土壤温度和根系的控制。AB、HW、PK和QM的单位质量凋落物呼吸在不同处理间波动范围依次分别为0.032—0.046μmol s^-1 g^-1、0.041—0.055μmol s^-1 g^-1、0.052—0.059μmol s^-1 g^-1和0.038—0.047μmol s^-1 g^-1,除在杨桦林中在不同处理间存在显著差异外,其余林型均无显著差异;AB、HW、PK和QM的凋落物呼吸占土壤呼吸的比值在不同处理间的波动范围依次分别为14%—33%、9%—21%、19%—62%、16%—46%,其中以PK的占比为最高;根切断和凋落物加倍对单位质量的凋落物呼吸具有一定的抑制作用。本研究为构建温带森林碳循环模型提供了理论依据和数据支持。     

Seasonal changes in the contribution of root respiration to total soil respiration in a cool-temperate deciduous forest

A trenching method was used to determine the contribution of root respiration to soil respiration. Soil respiration rates in a trenched plot (R _trench) and in a control plot (R _control) were measured from May 2000 to September 2001 by using an open-flow gas exchange system with an infrared gas analyser. The decomposition rate of dead roots (R _D) was estimated by using a root-bag method to correct the soil respiration measured from the trenched plots for the additional decaying root biomass. The soil respiration rates in the control plot increased from May (240–320 mg CO₂ m^–2 h^–1) to August (840–1150 mg CO₂ m^–2 h^–1) and then decreased during autumn (200–650 mg CO₂ m^–2 h^–1). The soil respiration rates in the trenched plot showed a similar pattern of seasonal change, but the rates were lower than in the control plot except during the 2 months following the trenching. Root respiration rate (R _r) and heterotrophic respiration rate (R _h) were estimated from R _control, R _trench, and R _D. We estimated that the contribution of R _r to total soil respiration in the growing season ranged from 27 to 71%. There was a significant relationship between R _h and soil temperature, whereas R _r had no significant correlation with soil temperature. The results suggest that the factors controlling the seasonal change of respiration differ between the two components of soil respiration, R _r and R _h.     

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。     

UV-B辐射增强对陆地生态系统碳循环的影响

作为全球变化的重要现象之一,紫外射线B(UV-B,波长280～320 nm)辐射增强对陆地生态系统碳循环具有重要影响.UV-B辐射增强主要通过改变植物的光合作用、凋落物分解以及土壤呼吸来影响陆地生态系统碳的输入和转化输出.其他气候因子(大气CO2浓度、温度和水分)可能会促进或减缓UV-B辐射对陆地生态系统碳循环的作用.本文介绍了UV-B辐射增强的背景,综述了国内外近年来UV-B辐射增强及与其他气候因子交互作用对陆地生态系统碳循环的影响,总结了目前研究存在的不足,讨论了未来的研究重点和方向.