亚热带常绿阔叶林根系呼吸及其与环境影响因子的关系

采用切断根系法,运用Li-6400光合呼吸测定仪对肖坑亚热带常绿阔叶林根系呼吸特性及其对土壤呼吸的贡献和季节动态变化进行了研究,并探讨了根系呼吸对土壤温度和含水量的响应。结果表明,中龄林根系呼吸速率年变化范围为0．412～1．970μmol／（M^2·s）,幼龄林为0．259—1．414μmol／（m^2·s）;幼龄林年平均根系呼吸速率（1．198μmolf（M^2·s））是中龄林的（0．937μmol／（m^2·s））1．13倍。中龄林和幼龄林根系呼吸速率及根系呼吸占土壤总呼吸的比例季节变化规律基本一致,1年中基本呈单峰曲线模式,高峰值出现在6月,之后逐渐下降至次年1月达最低值。幼龄林根系呼吸占土壤总呼吸的比例为31．79％～59．00％;而中龄林根系呼吸所占比例范围（23．50％-50．26％）较幼龄林小。中龄林和幼龄林根系呼吸速率与土壤5cm内温度相关性显著。中龄林根系呼吸对土壤温度的敏感程度大于幼龄林。在温度较低的情况下,土壤高含水量并没有促进根系的呼吸,但与土壤温度互作可能对林木根系呼吸产生较为显著的促进效果,这方面还需进一步研究。     

桂林尧山桉树及马尾松林冬季土壤碳通量特征

本研究以桂林尧山的4年生桉树幼龄林、20年生桉树老龄林和22年生马尾松林为研究对象,于冬季(2012年12月至2013年2月)分别对这3种林分的土壤呼吸及其组分、土壤温度、土壤湿度进行3个月的观测,结果表明:①4年生桉树幼龄林的土壤呼吸速率与20年生桉树老龄林差异不显著,但显著大于22年生马尾松林,20年生桉树老龄林与22年生马尾松林也无显著差异。总体来看,3种林分的土壤呼吸都处在较低水平。②3种林分异养呼吸速率差异不显著,自养呼吸速率差异显著,其大小顺序为:4年生桉树幼龄林20年生桉树老龄林22年生马尾松林。4年生桉树幼龄林的自养呼吸贡献率明显大于20年生桉树老龄林和22年生马尾松林。③相关性分析表明,土壤温度是影响土壤呼吸及其组分的主要环境因子,温度与土壤呼吸呈显著的指数关系,土壤含水量对土壤呼吸的影响不显著。④对温度敏感性系数Q10值的分析表明,3种林分中20年生桉树老龄林的温度敏感性最大,4年生桉树幼龄林对温度敏感性最小。     

不同林龄木麻黄人工林的土壤呼吸比较分析

以惠安县木麻黄沿海防护林作为研究对象,对不同林龄木麻黄纯林进行土壤呼吸比较研究.结果表明:总呼吸速率大小相近,在2.62-4.02μmolm-2·s-1左右:五个样地的异养呼吸速率平均值分别为2.05、2.70、2.90、2.01和2.20μmolm-2·d-1,幼林和中林的异养呼吸略大于成熟林,土壤异养呼吸在不同林龄之间差异不显著.     

苏北泥质海岸水杉林地土壤的异养呼吸

采用碱液吸收法对苏北泥质海岸15年生水杉(Metasequoia glyptostroboides HuCheng)林地的土壤异养呼吸进行了测定。结果表明:水杉林地2—10月土壤异养呼吸速率CO2变化范围为4.72~12.87 g/(m2.d),最大值出现在7月,最小值出现在2月。土壤温度是影响土壤异养呼吸的主要因子,温度变化能够解释土壤异养呼吸季节变化的62.1%~70.9%,土壤含水量与土壤异养呼吸的关系不显著。利用林内气温及地表下2、5、10 cm处的土壤温度得到水杉林地的Q10值分别为1.00、1.59、1.55、1.54。     

放牧对典型草原区湿地植物群落土壤呼吸的影响

湿地的研究已成为生态学的重点,而湿地CO2通量研究则是该领域研究热点问题之一.采用L1-8100土壤碳通量测量系统,测定了锡林河流域不同利用方式(围封保育与自由放牧)下的湿地土壤呼吸速率并分析了土壤温度、土壤湿地和地下根生物量等对其影响.结果表明,(1)湿地植物群落土壤呼吸日变化均呈现不对称单峰型曲线,其主要受土壤温度的影响.围封保育湿地植物群落土壤呼吸速率和日变化幅度均低于自由放牧样地,但其Q10值高于自由放牧样地,均值分别为2.848和2.250.(2)在0-50cm各层土壤温度中,围封样地湿地植物群落土壤呼吸速率与地下10cm的土壤温度拟合最好,而自由放牧样地则与地下15cm的温度拟合最好.在围封湿地植物群落中土壤温度可以解释呼吸变化速率的57.2%-86.3%,而在自由放牧湿地植物群落中土壤温度则可以解释呼吸变化速率的57.7%-88.9%.(3)在湿地植物群落中,土壤温度是水分含量最高的湿地植物群落土壤呼吸的敏感因子,最高温时其呼吸速率达到峰值;而土壤水分是水分含量最低的湿地植物群落土壤呼吸的敏感因子,其土壤呼吸速率峰值出现在生长季水分含量最高月份.     

雪灾对毛竹林土壤呼吸与微生物生物量碳的影响

2008年中国南方雪灾是对森林生态系统过程一次极大的自然干扰。为研究雪灾对土壤主要生态因子和土壤生态学过程的影响,笔者对福建武夷山受雪灾干扰的毛竹林生态系统受灾程度进行了调查。依据毛竹林分的受灾程度,分为重度、中度和轻度3种类型。结果显示：雪灾后,重度、中度与轻度受灾毛竹林的受损率分别为43.7 %、21.8 %和10.3 %;因雪灾输入林地地表的生物量分别为2.21、1.04和0.60 kg/m2;受灾程度不同对毛竹林生态系统的主要生态因子影响有显著的差异。林分郁闭度分别与土壤含水率、土壤呼吸、土壤温度、微生物生物量碳、受损率、雪灾后输入地表生物量等呈显著负相关;雪灾后输入地表生物量分别与微生物生物量碳、土壤温度、受损率、土壤呼吸呈显著正相关。不同程度受灾林分间的土壤呼吸和微生物生物量碳有显著差异性,林冠的打开和大量凋落物、粗木质残体碎屑的输入直接或间接导致了土壤含水率、土壤温度、土壤呼吸、微生物生物量碳等生态因子的变化,这些变化将改变竹林生态系统的生物学与生态学过程。     

江西大岗山毛竹林土壤呼吸时空变异及模型模拟

采用LI8100土壤呼吸测定仪对江西大岗山地区不同海拔毛竹林土壤呼吸的时空格局变化进行了测定,同时建立了多种基于土壤温度、含水率及水热因子的土壤呼吸模型。结 果表明：毛竹林土壤呼吸随海拔升高而降低,其日变化与不同深度土壤温度变化趋势基本一致,呈单峰曲线变化。土壤呼吸与地表面、地下10、20和30 cm处土壤温度显著相关 (p<0.1),其中与地下10 cm处温度相关性达到极显著水平(p<0. 05),相比Van’t Hoff模型,Lloyd、Taylor模型的拟合度R2更大;线性模型表明土壤呼吸与不同层土壤含水率相关 性较小(R2=0.133~0.377),将实测土壤呼吸标准化为10 ℃时的土壤呼吸R10后,R10与土壤含水率相关性显著增强(R2=0.303~0.445);土壤水热双因子模型能进一步提高土壤呼吸模 型预测能力(R2=0.450~0.768)。     

基于Meta分析的农田秸秆输入方式对中国旱作农田土壤呼吸的影响

目的 研究农田秸秆输入后对中国旱作农田土壤呼吸的影响，为准确理解中国旱田农业生态系统碳排放提供重要的数据支撑和理论依据。方法 基于国内外已发表的83篇研究论文，利用Meta分析技术分析农田秸秆输入后土壤呼吸改变量与土壤温度、土壤水分、土壤有机碳(Soil Organic Carbon, SOC)和土壤微生物量碳(Soil Microbial Biomass Carbon, MBC)改变量之间的内在联系。结果与结论与传统耕作秸秆不输入(CT)相比，传统耕作秸秆输入(CTS)、传统耕作秸秆粉碎输入(CTCS)、传统耕作秸秆覆盖输入(CTMS)、传统耕作秸秆粉碎覆盖输入(CTMCS)、传统耕作生物炭输入(B)、传统耕作生物炭+秸秆输入(BS)、传统耕作+覆膜(F)和传统耕作+覆膜+秸秆输入(FS)对土壤呼吸、土壤温度、土壤水分、SOC和MBC影响显著。农田土壤呼吸在CTS, CTCS, CTMS, CTMCS, BS, F和FS处理下增加了7.1%～111.4%,在B处理下减少了9.6%,平均增加了17.7%;土壤温度只在CTCS下减少了5.7%,在其他处理下的影响不显著。土壤水分在CTCS...     

耕作方式影响旱作农田土壤呼吸的整合研究

目的 研究农田生态系统中耕作管理措施实施后，中国旱作农田土壤呼吸的变化特征及其影响因素。方法 利用国内外已发表的55篇研究论文，通过Meta分析技术进行分析。结果 与传统耕作相比较而言，免耕、深耕、少耕和浅耕措施对土壤呼吸、温度、水分、有机碳、碳氮比、容重、微生物数量和农作物产量影响显著。免耕和深耕条件下土壤呼吸分别减少了8.22%(P<0.05)和2.25%(P>0.05),少耕和浅耕条件下土壤呼吸分别增加了7.86%和4.67%,但没有达到统计水平(P>0.05)。农业耕作管理措施实施后，土壤呼吸的改变量与土壤温度、水分、碳氮比、容重、有机碳、微生物数量和农作物产量的改变量密切相关，且对农田土壤呼吸的贡献呈现出土壤理化性质(47%～96%)>土壤微环境因素(4%～19%)>生物因素(4%～13%)的趋势。结论 在中国旱作农田生态系统中，耕作管理措施实施后，农田土壤呼吸主要受土壤理化性质(土壤有机碳、土壤碳氮比和土壤容重)的驱动，从固碳减排的角度而言，应该在中国旱作农田大力推广免耕措施。     

中国亚热带森林土壤呼吸的基本特点

中国亚热带森林在全球森林生态系统中具有独特的植被类型及结构,长期受人类活动干扰(毁林、造林等),森林土壤碳呼吸特征不明确,较难准确估算土壤碳的分配情况.分析了我国亚热带森林土壤呼吸在不同森林类型、不同退化和恢复演替阶段,以及造林再造林等的影响条件下的变化规律.结果表明:我国亚热带区域中的天然林的土壤呼吸通常表现为针叶林(如马尾松林)<松阔或针阔混交林<季风常绿阔林;马尾松与杉木人工林广布中国亚热带地区,两种林分的CO2年通量相当,中龄林较之幼龄林,土壤有机碳库呈现减少趋势;不同研究区域相同林分的土壤呼吸效率初步表现为南强北弱;我国亚热带森林的土壤呼吸通量与世界其他地区的热带森林土壤呼吸通量相差无己,其释放的碳量对全球碳通量的影响应加以重视.     

氮添加对亚热带常绿阔叶林土壤有机碳及土壤呼吸的影响

以福建省武夷山亚热带常绿阔叶米槠林为研究对象, 开展氮添加实验。采用4个氮添加梯度(CK, N50, N100和N150, 分别表示氮添加0, 50, 100和150 kg/(hm²·a))模拟自然氮沉降变化, 探究氮添加对土壤有机碳及土壤呼吸的影响。结果表明, 氮添加对表层土壤(0~20 cm)总有机碳的影响不显著, 对颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)两种不同碳组分含量的影响不同。其中, N100和N150处理分别使土壤POC含量显著上升110.7%和147.9% (p₁ = 0.024, p₂ < 0.001); 土壤MAOC含量则随氮添加量升高呈下降趋势, 但差异不显著。土壤呼吸速率的年际波动呈单峰式, 且在不同观测时间内, 各样地土壤呼吸速率对氮添加的响应不同。通过土壤呼吸速率与土壤温度的拟合方程计算, 得到2018—2020年CK, N50, N100和N150样地土壤呼吸年均碳排放量分别为1205.31, 1191.56, 1287.56和1128.61 g C/m²。其中, N50样地与CK样地无显著差异, N100样地显著上升6.82% (p<0.001), N150显著下降 6.8% (p<0.001), 即N100可以促进土壤呼吸年碳排放, 而N150对土壤呼吸年碳排放有抑制作用。     

煤矿塌陷地不同复垦方式下土壤呼吸特征

采用LI-8100土壤碳通量测量系统,测定淮南市大通煤矿塌陷地两种复垦区(煤矸石充填、化工垃圾充填)及非复垦对照区典型植被下土壤呼吸强度,研究不同复垦方式下非生长季土壤CO2排放特征。结果表明土壤呼吸强度大小依次为:煤矸石复垦区<化工垃圾复垦区<对照区,两复垦区与对照区相比土壤呼吸差异均显著,但两复垦区间土壤呼吸强度差异不明显;各区土壤呼吸的主导因素不同,煤矸石复垦区的显著影响因子是土壤温度,化工垃圾复垦区的显著影响因子是土壤温度和空气湿度,复垦区整体土壤呼吸受气温影响显著,将复垦区整体对气温作曲线拟合,得到的二次方程可以解释69.1%的土壤呼吸变异。     

加拿大一枝黄花入侵对杨树人工林土壤呼吸的影响

【目的】杨树是我国重要的人工林栽培树种,近年大量的加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)入侵杨树人工林生态系统,研究加拿大一枝黄花对杨树人工林土壤呼吸的影响,有助于进一步认识陆地人工林生态系统的地下碳(C)循环对植物入侵的响应及其机制。【方法】2018年11月以江苏省东台林场内加拿大一枝黄花入侵和未入侵的8年生相同立地条件下杨树人工林群落为研究对象并建立固定样地,采用长期野外试验监测的研究方法对土壤呼吸以及土壤温度和湿度进行监测,同时钻取土芯测定样地土壤理化性质,对比加拿大一枝黄花入侵与未入侵条件下杨树人工林群落土壤呼吸的变化规律,探讨加拿大一枝黄花入侵杨树人工林后各个非生物因子变化对土壤呼吸的影响。【结果】加拿大一枝黄花的入侵显著增加了杨树人工林的土壤呼吸(P <0.001),且主导这种变化的非生物因子是入侵导致的土壤湿度的变化。加拿大一枝黄花入侵会通过改变土壤理化性质来影响土壤呼吸,显著增加杨树人工林的土壤湿度(P <0.001),同时显著增加土壤总氮含量(P <0.05),降低土壤碳氮比(P <0.05),但对于土壤总碳含量的增加并不显著(P >0.05),对土壤温度和pH的影响也不显著(P >0.05)。【结论】加拿大一枝黄花的入侵增加了杨树人工林土壤系统二氧化碳的排放量,增加了土壤系统的C损失,改变了杨树人工林土壤的C交换过程。     

盐碱芦苇湿地土壤活性有机碳组分垂直分布及相关性分析

湿地是地球生态环境的重要组成部分,也是碳循环和转化的重要场所,湿地土壤活性碳库与气候变化有着密切联系。盐碱湿地具有独特的土壤性质,以吉林西部松嫩平原盐碱湿地为例,以土壤类型图和土地利用类型图为基础,选取吉林松原查干湖天然盐碱芦苇湿地为研究对象。明晰盐碱湿地土壤活性有机碳组分垂直分布及影响因素分析,为盐碱区脆弱湿地生态环境管理与保护、区域碳库源汇研究及客观评价其在区域气候变化中的作用,以及退化湿地生态恢复提供科学依据。在研究区丰水期进行采样,在地上植被为芦苇的湿地土壤地块设置9个采样区,每个区域设置4个采样点,按照0～10、10～20、20～30、30～40、40～50 cm分层采集土壤样品。分析测定土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)、易氧化有机碳(readily oxidized organic carbon,ROOC)、水溶性有机碳(water soluble organic carbon,WSOC)、微生物量碳(microbial biomass carbon,MBC)含量及土壤pH、含水率、容重、孔隙度等,以阐明盐碱芦苇湿地土壤有机碳及其活性组分分布特征及影响因素。结果表明:查干湖盐碱湿地土壤有机碳及活性组分垂直分布规律明显,呈现伴随土层加深而逐渐减少的趋势,且在土壤的各个剖面层土壤有机碳含量与易氧化有机碳、水溶性有机碳、微生物量碳含量间呈显著相关;研究中各土壤活性有机碳占土壤有机碳比例不一,呈现ROOC明显高于WSOC和MBC,[w(ROOC)/w(SOC)]%为87.01±10.63 g/kg、[w(WSOC)/w(SOC)]%为0.58±0.06 g/kg、[w(MBC)/w(SOC)]%为8.19±0.72 g/kg;查干湖盐碱湿地土壤有机碳及活性组分垂直分布受土壤pH、容重、孔隙度影响明显,呈显著相关,土壤含水量相对影响较小。     

不同植被覆盖对查干湖湿地土壤腐殖质的影响

为探究不同植被覆盖对查干湖湿地土壤腐殖质的影响,以查干湖湿地为研究对象,从土壤环境与植物之间响应关系的角度出发,分析不同剖面、5种不同类型植被(芦苇+香蒲、芦苇+苔藓、碱蓬、水稗、芦苇)土壤腐殖质碳含量变化及其红外光谱结构特点。结果表明：盐碱湿地土壤中的腐殖质碳、胡敏酸碳、富里酸碳的含量变化趋势呈现深层大于浅层,胡敏素碳的含量远小于胡敏酸碳和富里酸碳,土层深度对于腐殖质组分影响明显,且不同植被土壤腐殖质碳含量总体呈现出芦苇>水稗>碱蓬>芦蒲>芦苔的趋势;胡敏酸和富里酸在不同植被土壤中的化学结构相似,具有相同的官能团。研究结果对揭示盐碱湿地土壤腐殖质的形成与转化具有一定理论意义和实践意义,为查干湖盐碱湿地土壤环境修复及优势植被筛选提供基础数据及科学指导。     

木麻黄人工林土壤异养呼吸及其季节动态

为了探讨不同林龄木麻黄防护林异养呼吸在土壤呼吸中所占的比例,本研究用挖壕沟法对异养呼吸和自养呼吸进行了分离,并采用LICOR-8100 Automated Soil CO2 Flux System法测定木麻黄纯林的土壤自养呼吸和异养呼吸.结果表明:土壤异养呼吸在总呼吸中所占比例的季节动态变化较小,变化幅度为68.59%～76.87%,基本稳定在72.73%左右:异养呼吸在各林龄间差异不明显,季节动态也没有一致的规律.     

秋茄红树林湿地土壤呼吸昼夜变化及其温度敏感性

采用LI-8100全自动土壤CO2通量测定系统于2010年7月和10月及2011年1月和4月分别对九龙江口秋茄(Kandelia candel)红树林湿地土壤呼吸的昼夜变化进行测定.结果表明,10月和4月的土壤呼吸速率昼夜变化表现为单峰型,日最高值出现在14:00,最低值出现在00:00;而7月和1月的昼夜变化则显示出不同的趋势,最大值分别出现在10:00和08:00而最低值分别出现在22:00和04:00,样地土壤呼吸速率的日均值出现在06:00——10:00.指数回归分析显示,秋茄红树林湿地土壤呼吸速率变化与土壤温度呈极显著的正相关(p＜0.01),5 cm层土壤的温度变化可以解释秋茄红树林湿地土壤呼吸速率变化的74.4％.     

西双版纳热带森林碳循环中土壤呼吸对次生演替的响应

【目的】探明热带森林次生演替过程中土壤呼吸速率的季节变化及其主要调控因素,分析土壤微生物生物量碳及理化性质对土壤呼吸速率时间动态的影响,为精确评估热带森林恢复对土壤碳库变化的影响提供参考。【方法】采用LI-6400-09便携式土壤呼吸测定仪对西双版纳热带森林演替前期的白背桐(Mallotus paniculatus)群落与演替后期的高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落土壤呼吸速率进行连续定位观测,结合相关分析和主成分分析,探讨热带森林演替过程中土壤微生物生物量碳、容重、pH及碳氮库各组分含量变化对土壤呼吸速率的影响。【结果】研究区白背桐与高檐蒲桃群落土壤呼吸具有明显的单峰型季节变化特征,最大值出现在湿季(6月),其中高檐蒲桃群落土壤呼吸速率[3.80~6.19 μmol/(m²·s)]显著高于白背桐群落[2.40~4.35 μmol/(m²·s)],但恢复前期土壤呼吸变幅(1.81倍)显著高于恢复后期(1.63倍);土壤呼吸速率随土壤温度和水分季节变化呈非线性显著或极显著增加的趋势(P<0.01或P<0.05),其中,高檐蒲桃群落温度、水分对土壤呼吸的解释率分别为49.00%~65.30%、2.96%~53.00%,显著高于白背桐群落的6.40%~49.10%、2.48%~43.70%;两群落土壤呼吸速率均与碳库(总碳、土壤微生物生物量碳)及氮库(硝态氮、全氮、铵态氮)含量显著或极显著正相关(P<0.01或0.05),并与pH呈极显著负相关 (P<0.01);土壤易氧化碳、硝态氮、含水量对土壤呼吸变化的贡献最大,而土壤温度、土壤微生物生物量碳、全氮、铵态氮及水解氮的影响次之。【结论】西双版纳热带森林次生演替显著促进了土壤呼吸,土壤呼吸时间动态主要受土壤微气候(如含水量)及土壤碳库(如易氧化碳)、氮库(如硝态氮)组分含量所调控。     

鸡公山自然保护区落叶阔叶林土壤呼吸研究

利用ACE自动土壤呼吸监测系统测定并分析鸡公山落叶阔叶林土壤呼吸的日变化特征,对影响土壤呼吸的土壤温度、大气CO2含量、大气温度、大气湿度等因子进行相关分析.结果表明:鸡公山落叶阔叶林土壤呼吸日变化呈单峰曲线,变幅最大的月份为8月;土壤呼吸与5 cm深处土壤温度呈幂函数关系,y=1.122exp(0.037x)(R2=0.395);土壤呼吸与5 cm深处土壤温度,30 m高处大气CO2含量、大气温度、大气湿度关系显著.     

去除和添加凋落物对马尾松×红锥混交林土壤呼吸的影响

为探讨凋落物输入量改变对马尾松×红锥混交林碳排放的影响,以马尾松×红锥异龄混交林为研究对象,通过添加和去除凋落物人为地改变碳输入,研究凋落物处理方式对土壤呼吸的影响。结果表明:(1)去除凋落物可降低土壤湿度、提高土壤温度,而添加凋落物则提高土壤湿度、降低土壤温度。去除凋落物使土壤年均呼吸速率显著降低27.88%,而添加凋落物则使土壤年均呼吸速率显著增加34.02%。(2)去除凋落物能降低四季的土壤呼吸累积排放量,而添加凋落物则提高四季的土壤呼吸累积排放量。对照、去除和添加凋落物的土壤呼吸的年累积排放量(以C计)分别为(9.51±0.12) t·hm~(-2)、(6.88±0.21) t·hm~(-2)和(12.70±0.53) t·hm~(-2),可见去除凋落物使土壤呼吸年累积排放量降低27.66%,而添加凋落物使土壤呼吸年累积排放量提高33.54%。(3)不同凋落物处理方式下土壤呼吸速率与土壤温度均呈显著相关,土壤温度解释了土壤呼吸速率变异程度的74.26%～94.28%。去除凋落物增加了土壤呼吸温度敏感性系数Q10值,而添加凋落物则降低Q10值。凋落物处理方式对马尾松×红锥异龄混交林土壤呼吸产生了显著影响,证明凋落物对于改变森林生态系统土壤呼吸和碳循环具有重要作用。