不同类型结皮影响下土壤水分的变化规律

通过对库布齐沙漠不同类型结皮覆盖下不同深度土壤含水量的野外动态监测和室内实验测定,研究了不同类型结皮与土壤水因子的相互影响关系,结果表明:(1)土壤含水量在不同类型结皮影响下,随土层深度的增加,生物结皮表现为先下降后升高的趋势,物理结皮则表现为一直升高的趋势.(2)同一土层土壤含水量差异显示,0~5cm藓结皮和藻结皮与物理结皮土层含水量差异显著(P0.05),而藓结皮和藻结皮土层含水量只在降雨后差异显著(P0.05);5~10cm土层含水量只有藓结皮与物理结皮及降雨后藻结皮与物理结皮差异显著(P0.05);深层土壤含水量差异均不显著.(3)不同类型结皮影响下不同土层土壤水分含量日动态变化受土壤水分蒸发、深层土壤水和大气凝结水补给的影响,均显示8:00~16:00下降、16:00~8:00上升的规律.日变化幅度显示降雨前较小,降雨后明显增大;降雨后表层变幅最大,深层土层变幅最小;表层物理结皮降幅最大,藓结皮升幅最大.(4)生物结皮增加了表层土壤持水力,对深层土壤持水力几乎没有影响.     

土壤呼吸日动态同温度的关系以及最适测定时间

一天一次的土壤呼吸测定方式可能会引起结果的偏差, 为了估计这种偏差以及确定土壤呼吸测定的最适宜时间, 2011年6?8月在河北省塞罕坝地区开展4种植被类型(森林、灌丛、草原和草甸)、13个群落类型土壤呼吸速率日动态以及土壤表层10 cm温度和气温的同步测定。结果表明: 在一天内不同时间进行测定, 可导致土壤呼吸速率偏离程度在-26%~68%; 森林在一天内不同时间进行测定, 对土壤呼吸速率的影响较小(距离日平均值的偏离<10%); 草原和草甸通常在早上7:30-10:30和下午17:00-19:00进行测定对土壤呼吸速率的影响较小(距离日平均值的偏离<10%)。土壤呼吸速率的日变化与土壤温度和气温的日变化密切相关。研究表明, 如果忽略土壤呼吸的日动态, 将会对土壤呼吸速率的估算带来显著影响。     

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％.     

生长季新疆伊犁速生杨群落土壤的呼吸特征

在新疆伊犁地区选定了9块地理位置接近、环境类似、不同龄级的速生杨防护林。每月对林地土壤呼吸、土壤温度进行测定,分析可知:新疆伊犁地区生长季内(5至10月)速生杨防护林土壤呼吸在7、8两个月内最活跃;日变化最大值出现在16：00左右,月变化的最大绝对值和相对值都出现在生长最旺盛的8月。随着林分年龄的增长,土壤呼吸日变化和月变化的相对差值和最大值都有减小的趋势,而且土壤呼吸随土壤温度(地下5 cm)变化呈Power曲线分布。     

施加生物竹炭对有机种植卷心菜土壤呼吸的影响

为明确生物竹炭输入对有机种植卷心菜土壤碳排放的影响,为生物竹炭在蔬菜生产中的有效利用提供依据,采用田间试验研究生物竹炭施用对有机种植卷心菜土壤呼吸的影响.试验设置CK,C1和C2处理,其生物竹炭施用量分别为0kg·hm~(-2);1500kg·hm~(-2);4500 kg·hm~(-2),采用LICor8100开路式土壤碳通量测定系统对不同生物竹炭施用水平处理与卷心菜生长不同时期的土壤呼吸速率进行观测.结果表明,有机种植卷心菜土壤呼吸速率在莲座期与结球期变化规律呈现单峰曲线特征,最高值出现在午后14:00-16:00,最低值出现在5:00-7:00,土壤呼吸速率与土壤5-10cm温度呈极显著的指数相关关系,土壤5-10cm温度能够解释各处理土壤呼吸日动态变化的71.63%-88.52%.施加生物竹炭降低了土壤呼吸速率,莲座期C1处理下的日平均土壤呼吸均值比对照组减少了31.29%,差异性显著(p0.05).结球期C1处理下的日平均土壤呼吸值比对照组减少了34.20%且差异性显著(p0.05).但生物竹炭在加大施加量以后土壤呼吸速率不再下降反而上升,莲座期C2处理下的呼吸速率均值相比对照差异性不显著,但相比C1处理水平下的日均呼吸值提高了46.44%,差异达显著水平(p0.05).     

热带雨林土壤呼吸测定代表性时段研究

选取适当时段测定土壤呼吸以代表日平均值,可使短期土壤呼吸观测数据有效应用于土壤呼吸年总量的估算。笔者在西双版纳热带季节雨林使用土壤呼吸自动观测系统在不同月份(1月、4月、7月和10月)进行土壤呼吸连续日变化观测,评估了土壤呼吸代表性时段的有效性。结果表明:在4月、7月和10月使用9:00—11:00作为土壤呼吸代表性时段,与24 h日平均土壤呼吸值相对差异可控制在10 ％以内;不同月份9:00—11:00土壤呼吸平均值均与24 h日平均值存在偏差,10月相对差异最小,7月最大;选择9:00—11:00时段在多日尺度上可以代表日平均土壤呼吸值,所测算出的Q10值相对接近。     

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.     

杉木林与楠木林土壤呼吸昼夜变化及与土温变化的关系

采用Li-8100于2006年7月、2007年2和4月分别测定21 a生杉木林和35 a生楠木林土壤呼吸的昼夜变化,结果表明,两个林分的土壤呼吸速率昼夜变化表现为单峰型,日最高值基本都出现在中午13:00左右,最低值大部分时间出现在5:00左右,均值则出现在9:00～11:00.指数回归分析表明,除楠木林2月外,两个林分其他各月土壤呼吸速率与土壤温度呈显著的正相关(P＜0.05),5 cm土温解释了杉木林土壤呼吸速率变化的51%～70%,而5 cm土温仅解释了楠木林土壤呼吸速率变化的32%～53%.杉木林土壤呼吸的Q10值大小顺序为Q10(4月)＞Q10(2月)＞Q10(7月),楠木林土壤呼吸的Q10值大小顺序为Q10(4月)＞Q10(2月)＞Q10(7月).     

米槠天然更新次生林皆伐火烧后初期土壤呼吸日变化

采用IRGA法(所用仪器为LI-8100)对福建三明米槠天然更新次生林皆伐火烧后初期土壤呼吸日动态进行研究.结果表明:皆伐火烧后土壤呼吸速率日变化趋势呈单峰型,呼吸速率在11:00～13:00之间达到最大值,而在3:00～7:00达到最小值.火烧地土壤日平均呼吸速率(5.59μmol.m-2.s-1)显著高于对照地(2.27μmol.m-2.s-1)和皆伐后保留采伐剩余物地(2.30μmol.m-2.s-1).皆伐和火烧后土壤呼吸速率日变化幅度增大,尤以火烧地的最为明显(达134.6%),分别比皆伐样地(88.0%)及对照地(53.3%)高54.6%和81.3%.不同处理方式土壤呼吸与温度(5 cm土壤温度、气温)、土壤含水量的关系采用双因素模型(R=aebTWc)拟合结果优于仅考虑温度或土壤含水量的单因素模型.火烧地Q10值明显高于对照地和皆伐地.     

安太堡矿区在不同类型结皮影响下土壤水分的变化规律

通过对安太堡矿区不同类型结皮覆盖下不同深度土壤含水量的野外动态监测和实验室测定,研究了不同类型结皮与土壤水因子之间的相互影响关系。实验结果表明:第一,生物结皮可以增加表层土壤持水力但对深层土壤持水力几乎没有影响;第二,土壤含水量在不同类型结皮的影响下,随着土层深度的增加,生物结皮表现为先下降后升高的趋势,物理结皮则是表现为一直升高的趋势;第三,在不同类型结皮影响下不同土层土壤水分含量日动态变化受到土壤水分蒸发、深层土壤水和大气凝结水补给的影响。     

热带香蕉园地土壤呼吸变化特征及其与环境因子的关系

香蕉园是海南重要的农田生态系统类型。为了探明香蕉园地土壤呼吸的变化特征及其与环境因子之间的关系,2016年11月—2017年10月运用LI-8100A土壤呼吸测量系统对海南澄迈香蕉园地行间与株间的土壤呼吸进行系统监测分析。结果表明:香蕉园地行间、株间土壤CO_2通量日变化均呈现出昼高夜低的特点,但株间土壤CO_2通量日最大值出现时间较行间要晚1.5 h左右,株间土壤CO_2通量高于行间,二者之间存在显著差异(p 0.05);香蕉园地月尺度行间与株间的土壤CO_2通量均存在显著差异(p 0.05),行间各月土壤CO_2通量均值为1.17～2.19μmol·(m~2·s)~(-1),而株间为2.02～5.96μmol·(m~2·s)~(-1);日尺度香蕉园地行间土壤CO_2通量与土壤温度、大气温度、土壤体积含水量存在极显著正相关关系(p 0.01),株间土壤CO_2通量与土壤温度、大气温度存在极显著正相关关系(p 0.01),与土壤体积含水量相关性不显著(p 0.05);月尺度土壤温度对行间土壤CO_2通量变化有显著影响(p 0.05),香蕉植株生长对株间土壤CO_2通量变化影响显著(p 0.01),而其他因子的影响均未达到显著水平。研究结果丰富了热带农田土壤CO_2通量研究资料,为热带农田土壤碳源–汇的准确评估提供了数据支持。     

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.     

黄土发育表土结皮过程和微结构分析的试验研究

对采自晋西离石的马兰黄土进行了模拟降雨试验，研究表土微结构与表土结皮发育过程的关系．模拟降雨强度为１．２ｍｍ／ｍｉｎ，降雨历时为１～３０ｍｉｎ．通过对表土微结构的变化观测可以清楚看到，在３０ｍｉｎ降雨过程中经历了两次表土结皮的形成过程．初始形成的表土结皮是很不稳定的，在表土结皮的初期发育阶段较容易被破坏．在稍后阶段形成的表土结皮会更加稳定．观测到的表土微结构变化过程揭示出它们是呈周期性变化：团聚体被破坏、土壤颗粒发生垂直和水平位移、表土结皮层和淋溶层的孔隙和结构不断形成和破坏、表土结皮的形成破坏、表土变得比较密实．土壤抗剪强度可以用标准锥体贯入仪来测定，由土壤含水量和土壤抗剪强度关系得到的表土结皮强度指标与观测到的表土微结构变化密切相关．     

毛乌素沙地南缘沙区不同类型地表水分特征曲线测定与分析

为探明不同类型地表(裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮)的持水性能,采用砂性漏斗法对毛乌素沙地南缘沙区不同类型地表表层[(0~5)cm]土壤水分特征曲线进行了测定;并用v-G模型进行拟合。结果表明:1不同类型地表持水性能有差异,持水性能由弱到强依次是裸沙、浅灰色藻类结皮、黑褐色藻类结皮和藓类结皮,不同类型生物结皮样地持水性能分别是裸沙的1.3、1.7和2倍,不同类型生物结皮的持水性随结皮的发育呈增加的趋势;2不同类型地表土壤水分特征曲线呈"S"型分布,不同类型地表吸湿过程较脱湿过程具有显著的滞后性;3用v-G模型对测定结果进行拟合,拟合系数均小于0.009,拟合度高,表明该模型适用于此地区土壤,可用于模拟水分特征曲线;研究结果有助于全面了解生物结皮的水文效应,为受损系统的生态修复过程具有现实意义。     

华北平原典型冬小麦农田土壤呼吸日内变化规律

为掌握华北平原麦田总土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸的日内变化规律及其控制因素,该文于2011年4月—6月开展了土壤呼吸实验,采用根系排除法,测得总土壤呼吸及其2个分量异养呼吸和自养呼吸。结果表明:总土壤呼吸和异养呼吸呈现单峰变化规律,峰值出现在午后14:00附近,自养呼吸无明显日内变化特征。自养呼吸对总土壤呼吸的贡献率在日时间尺度上变化较小,但不同生育期的量值有微小差异。相关关系分析结果表明:异养呼吸与空气温度具有很好相关性,好于与土壤温度的相关性,异养呼吸与空气相对湿度具有较好的负相关性。自养呼吸主要受光合作用速率控制,但在时间上滞后于光合作用速率。因此控制该地区麦田土壤呼吸日内变化的主要因素为空气温度、空气湿度和光合作用速率。     

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。     

葡萄农田土壤呼吸时空变异性及其与土壤温湿度的关系

2013年7-10月通过对敦煌市南湖乡境内的葡萄种植区有根、无根区域土壤呼吸进行系统观测,分析该地土壤呼吸的时空变化特征及其与温湿度之间的关系.结果表明:葡萄在生长季的各时期土壤呼吸速率的日变化基本为不对称的双峰型曲线,有根区土壤呼吸速率大于无根区的,且二者日变化差异明显,可估算出根呼吸占土壤总呼吸的比例.在日尺度上,0 cm土壤温度与土壤呼吸速率相关性较好,而5 cm土壤温度峰值与土壤呼吸速率峰值之间有位相差,在无根区二者滞后约3 h,有根区滞后时间较小.扩散系数和光合有效辐射显著影响土壤呼吸速率,是迟滞发生的主要原因.土壤温湿度对有根、无根区土壤呼吸的影响有差异.估算葡萄农田土壤呼吸需考虑其距离树干的空间差异性和迟滞现象的影响。     

长株潭地区不同土地利用类型 土壤呼吸动态变化研究

以长株潭亚热带红壤地区为研究区,采用碱液（NaOH）吸收法对植物非生长季节（2011年12月-2012年5月）水田、旱地、马尾松林地和草地4种土地利用类型的土壤呼吸速率进行了测定,并结合水热等因子,对不同土地利用类型土壤呼吸速率的时间差异进行了因果分析.研究结果表明：4种土地利用类型土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线,与气温变化趋势一致,水田和旱地土壤呼吸速率在中午最高,马尾松林地和草地土壤呼吸速率在晚上最高;在季节变化中,12月至5月份土壤呼吸速率总体呈上升趋势,但马尾松林地土壤呼吸速率1月份低于12月份、4月份低于3月份,草地则2月份低于1月份、4月份低于3月份;4种土地利用类型的平均土壤呼吸速率由大到小依次为：草地、马尾松林地、水田和旱地;土壤呼吸率主要与气温、土壤温度、湿度、植被生长特性、生物和人类活动等相关.     

紫色土丘陵区典型林地土壤温室气体释放研究

采用动态-密闭气室法(LI-6400-09)对紫色土丘陵区三种典型林地土壤温室气体释放进行连续测定.结果表明,温度是影响土壤呼吸的关键因子,各林地土壤呼吸速率与土壤温度呈正相关,都随温度呈指数增长.在温度较低的冬春季,土壤湿度对土壤呼吸的影响不明显,温度较高的夏季土壤湿度与林地(桤树,柏树)土壤呼吸速率呈显著性抛物线相关(p＜0.05);三种林地中,针叶林柏树林地土壤呼吸与土壤湿度相关性最好,当土壤含水量＜25%时,随着湿度的增加,土壤呼吸速率逐渐增大,之后随着湿度的增大,土壤呼吸速率逐渐减小.各季节的日变化规律表现不一致,冬春两季各林地土壤呼吸都和土壤温度的日变化趋势保持一致,表现为先升后减的趋势;夏秋两季,因为较高的土壤温度和表层土壤相对湿度的剧烈波动,各林地土壤呼吸日变化呈现不规则波动.     

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)。