天童山常绿阔叶林土壤呼吸的空间异质性研究:取样数量的估算和取样方法的优化

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环中仅次于总初级生产力的第二大碳通量,是陆地生态系统碳循环的重要组成部分.因此准确测量土壤呼吸对于估算生态系统碳储量非常关键.由于土壤呼吸速率在自然生态系统中具有高度的空间异质性,因此在野外实验中通过随机取样法很难准确估算出生态系统的土壤呼吸.探讨一套合适的野外采样方法对于评估整个陆地碳循环具有重要而又迫切的意义.为了评估取样策略(分层取样和随机取样法)和取样个数对实际土壤呼吸估算的影响,采用蒙特卡罗模拟法来检测随机和分层取样法的有效性.以浙江天童亚热带常绿阔叶林为研究对象,于2013年8月至2014年1月使用LI-8100土壤呼吸仪测定了不同呼吸环内的土壤呼吸速率及地下5 cm处的温度和水分.运用模型估算出10℃下土壤呼吸速率(R10)约为1.0μmolCO2/m2s,温度敏感系数(Q10)约为2.0.二者的平均值虽然不受取样策略和个数的影响,但其变异系数(Coefficient of Variation,CV)均随着取样个数的增加而减少,且两种取样策略间没有明显差异.在生长季,分层取样法比随机取样法的精确度提高了约16.7%,工作量减少了约36.4%,非生长季则为8.7%和22.2%.     

适度放牧对内蒙古典型草原碳循环的影响

土壤呼吸是草地生态系统碳循环当中最为重要的环节之一,放牧为草地利用最主要的方式,但是放牧利用影响土壤呼吸的方式仍不确定.本研究于2012年和2013年植物生长季,在内蒙古锡林浩特大针茅+羊草典型草原自然放牧区域进行土壤呼吸的监测,旨在探究群落土壤呼吸对放牧利用的响应.结果表明:1)放牧利用显著降低群落多年生草本地上生物量,中度利用显著高于重度利用群落(P0.05);2)重度利用群落土壤呼吸速率显著高于中度利用群落(P0.05),年际间相同利用类型的波动较大,而且存在显著差异性(P0.05);3)年内和年际间,土壤呼吸与土壤各温度指标表现为极显著正相关关系(P0.01),仅2012年与地下20cm含水率存在极显著正相关关系(P0.01);4)放牧利用对群落土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))影响不大,在年内尺度和年际间尺度上重度和中度利用群落的Q_(10)均没有显著差异性(P0.05),其值的变化范围为1.96~2.50.     

赣南红壤地区马尾松林和草地土壤呼吸变化研究

采用碱液(NaOH)吸收法对赣南红壤地区马尾松和草地两种植被类型的土壤呼吸速 率的变化及其影响因子进行了测定.结果表明:不同植被类型的土壤呼吸速率有显著差异(P＜0.05),马尾松和草地土壤呼吸的变化与温度的变化趋势具有一定的相关性,观测期间,土壤呼吸速率5月最高,1月最低,且土壤呼吸总体速率草地大于马尾松林地,但1月...     

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.     

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。     

祁连山不同植被状况土壤呼吸随土壤温度的季节变化

通过对祁连山不同植被类型2003年生长季节土壤呼吸的季节动态、日变化及土壤呼吸对气温变化响应的研究发现,指数模型能够较好地揭示不同植被类型对温度变化的响应,在低温时模型的拟合效果更好。各群落土壤呼吸的季节动态与温度变化不完全同步,表明温度并不是影响土壤呼吸的唯一因子,但能在一定程度上解释土壤呼吸的季节变化。     

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。     

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。     

茂兰喀斯特森林主要演替群落土壤呼吸研究

以茂兰自然保护区喀斯特植被两种主要演替群落(喀斯特原生乔木林和次生林)为研究对象,采用LI-6400-09便携式土壤呼吸室对其土壤呼吸速率进行了连续定位观测.结果表明:(1)喀斯特乔木林和次生林的土壤呼吸速率、土壤温度和林内气温的日变化因演替群落和月份的不同而存在差异;(2)两种演替群落的土壤呼吸速率具有明显的季节变化特征,表现为夏季＞秋季＞春季＞冬季;喀斯特乔木林的月平均土壤呼吸速率在0.39 ～ 4.65 μmol/(m2·s)之间,变异幅度达11.92,次生林的月平均土壤呼吸速率在0.93 ～4.56 μmol/(m2 ·s)之间,变异幅度为4.90;(3)两种演替群落土壤呼吸速率的季节变化与林内气温和不同层次土壤温度均呈显著性正相关;(4)喀斯特乔木林土壤呼吸的Q10值在3.82 ～ 4.07之间,次生林的Q10值在2.52 ～2.61之间,喀斯特乔木林土壤呼吸对温度的敏感性指数要大于次生林,且土壤呼吸的Q10值随着土壤深度的增加而增加.     

退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物生物量碳的变化

土壤微生物生物量是表征退化喀斯特植被恢复过程中土壤质量的重要特征之一。笔者以贵州花江喀斯特高原生态综合治理示范区内土壤为研究对象,分析了退化喀斯特植被恢复过程中不同生境、不同层次、根际和非根际土壤微生物生物量碳的变化特征。结果表明:退化喀斯特植被恢复过程中土壤中的微生物生物量碳存在较大差异。随着退化喀斯特植被的恢复,土壤微生物生物量碳明显上升,从大到小表现为乔木群落阶段、灌木群落阶段、草本群落阶段、裸地阶段,反映出土壤质量在逐渐恢复;土壤微生物生物量碳的变化特征在不同生境间从大到小主要表现为裸地和草本群落阶段为石沟、土面、石槽,灌木群落阶段和乔林阶段为石槽、土面、石沟;土壤剖面上均呈明显的垂直分布特征,即随土层深度的增加,呈递减趋势,根际和根外变化明显,表现为根际高于非根际。     

菜地生态系统土壤呼吸状况及其影响因素

近几年全球气候变暖已经成为人类共同面对的问题,土壤释放的CO2又是大气CO2的重要组成部分,因此研究土壤呼吸是十分必要且紧迫的。本研究采用LI-8100自动土壤碳通量测量系统,在黑河流域的张掖灌区选择一块辣椒地进行土壤呼吸测定,选取土壤呼吸最强的七月、八月、九月的实验数据,利用SPSS进行相关性分析,并分析土壤呼吸的日变化与季节变化规律及温度、湿度对土壤呼吸速率的影响。研究发现,辣椒地的土壤呼吸状况呈现出不同的日变化以及季节变化规律,在不受其他环境因素的影响下,12点到15点为每日的最大日动态土壤呼吸时间,并且与最高土壤温度同步。温度与土壤呼吸速率成指数关系,湿度与土壤呼吸速率呈线性关系,并计算分析了土壤呼吸速率测定的最佳时间。     

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.     

浙江天童森林退化和受损对土壤呼吸的影响

以常绿阔叶林顶级群落为参照,选择了常绿阔叶林亚顶极群落、针叶林、灌丛和灌草丛代表不同退化类型;同时,以4种人工采伐处理代表常绿阔叶林不同受损程度,分别研究了不同退化和受损程度影响下,土壤的呼吸速率及影响因素.结果表明:(1)土壤呼吸速率具有明显的季节动态;(2)土壤呼吸速率分别在常绿阔叶林顶极群落与灌草丛最高,其次分别...     

香格里拉亚高山森林带退化群落土壤种子库特征与土壤理化性质分析

土壤种子库是指在土壤中和土壤表面活着的所有种子,在植被更新、恢复及植物种繁殖、扩散等过程中占据着重要地位.但是,不同退化类型群落土壤种子库特征、地上植物多样性以及对应的土壤理化性质之间存在怎样的关系仍不清楚.作者选择香格里拉亚高山森林带受人为砍伐、过渡放牧等影响退化形成的不同类型的针阔混交林群落(石漠化草地、草地、灌木林地、疏林灌木林地)为研究对象,对其土壤种子库、地上植物多样性以及土壤理化性质进行研究,分析香格里拉亚高山退化森林带不同退化类型的针阔混交林群落土壤种子库特征及其与地上植被、土壤理化性质的相互关系,为当地亚高山退化森林生态系统的植被恢复工作提供数据支持.研究结果表明:①不同群落类型土壤种子库和地上植物多样性均极低,物种以多年生植物为主,地上和地下植物物种数量都表现为灌木林地疏林灌木林地草地石漠化草地;4种群落类型土壤种子库平均密度700.5±215.5粒/m~2,与地上植物相似性均不高,说明土壤种子库中物种萌发生长到地上的植物较少.②4种不同退化类型群落之间土壤p H值、有机质、水解性氮、全磷、全钾、全氮均存在显著性差异,灌木林地群落土壤状况最好,石漠化草地最差.③土壤种子库物种多样性特征指数与地上植被多样性指数呈正相关,与土壤理化性质呈负相关;土壤全氮、p H值、有机质、Patrick丰富度指数对土壤种子库物种多样性的影响较大,有效磷、速效钾和全磷对土壤种子库物种多样性的影响最小.④总体上看4种群落类型土壤状况均较好,植物多样性较差,人为干扰(砍伐、过度放牧等)是导致森林退化的主要因素.     

火烧对小叶锦鸡儿灌丛土壤呼吸速率的影响

根据远红外气体分析原理,采用LI-6400-09土壤呼吸室于2007年6～9月对土壤呼吸速率进行了测定,比较了未火烧小叶锦鸡儿灌丛与连续两年火烧后小叶锦鸡儿灌丛的土壤呼吸速率及其与各影响因子的关系.结果表明：（1）整个生长季（6～9月）,未火烧小叶锦鸡儿灌丛的土壤呼吸速率高于火烧小叶锦鸡儿灌丛的土壤呼吸速率.二者6月土壤呼吸速率最高,其他月份随时间的推移有所下降.（2）统计分析表明,未火烧小叶锦鸡儿灌丛的土壤呼吸速率与土壤含水量呈显著相关（r=0.522,p〈0.05）,与土壤温度呈负相关,相关性不显著.而火烧锦鸡儿灌丛土壤呼吸速率与土壤含水量极显著相关（r=0.805,p〈0.01）,与土壤温度的相关性不显著.土壤含水量是土壤呼吸的主要限制因子.     

东北地区植被NDVI变化及对气象因子的响应

根据1998-2008年东北地区SPOT-VGT NDVI数据和气象数据,分析了11年来东北地区植被年均NDVI变化及其与气象因子的相关性,并对不同植被生长季NDVI变化及其与气象因子的相关性和滞后性进行了研究.结果表明:近11年来东北地区植被总体状况较好,绝大部分地区植被未发生明显变化;植被年均NDVI受温度、降水影响较为显著,且温度影响程度高于降水,降水影响程度北部地区高于南部;东北地区不同植被生长季NDVI值不同,植被生长状况变化不同,但变化幅度较小;植被生长季NDVI受同期温度和降水影响显著,在旬的尺度上表现更为明显,其中温度对植被影响更大;东北地区植被NDVI对温度的响应存在10～20 d的滞后期,对降水的响应存在约20 d的滞后期.     

缙云山两种林分土壤呼吸影响因素分析

土壤呼吸受众多生物与非生物因素综合调控,区别研究经果林与生态林土壤呼吸的主要影响因子对于了解CO2排放对环境和植物生长的影响十分重要.2014年7月至2015年6月,以重庆市缙云山马尾松林和柑橘林土壤为研究对象,探讨不同森林类型的土壤呼吸、土壤微生物、土壤酶及土壤温湿度特征及其相关关系.研究表明:1)观测期内,柑橘林土壤呼吸速率明显高于马尾松林;2)两种林分土壤呼吸速率有明显的季节变化,从高到低顺序为:夏季、春季、秋季、冬季;3)土壤呼吸速率与土壤湿度、细菌数、放线菌数、总PLFA数及脲酶质量分数成正相关,与真菌数成负相关.综合分析表明,土壤呼吸受土壤温湿度、土壤微生物及土壤酶等因素共同作用,其中土壤湿度是土壤呼吸季节变化的主控因子.     

柴达木盆地德令哈地区MODIS-NDVI时空变化及其与气候的关系

利用遥感与GIS手段,分析了12年来柴达木盆地德令哈地区MODIS-NDVI的时空变化及其与气温、降水量的空间相关性.研究表明:2000-2011年柴达木盆地德令哈地区生长季NDVI平均值年际变化趋势中,改善区、稳定区、退化区和无植被生长区的面积分别占总面积的49.13%,32.14%,0.51%,18.21%;山地和绿洲生长季NDVI平均值的增长率分别为3.9%/10a,2.9%/10a.在山地的各海拔高度带上,12年NDVI平均值越大的区域,植被改善趋势越强烈,反之改善趋势越微弱.山地改善区在海拔较低、坡度较小的区域以及南坡所占的面积百分比较大,绿洲植被改善显著的典型区域主要分布在农场区域和临近河流的部分区域,退化显著的区域主要分布在城镇建设区域,植被砍伐、铁路和公路修建区域.12年来德令哈地区气候呈暖湿化趋势.德令哈地区植被的生长状况与生长季降水量和生长季前期气温呈较强的正相关关系,而与生长季气温和前期降水量的相关性并不显著.春季较高的温度和较多的降水量、夏季较多的降水量以及前一年冬季较高的温度是植被生长的有利条件.     

降水变化对樟子松人工林土壤呼吸速率及其表观温度敏感性Q10的影响

为了研究降水变化对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,在北京大学地球环境与生态系统塞罕坝实验站的樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)人工林中进行了降水控制实验,用减雨30％、增雨30％和对照3种穿透雨处理来模拟长期的降水变化情景.重复测量方差分析结果表明,3种穿透雨处理总体上对生长季土壤呼吸速率及其表观温度敏感性Q10无显著影响(p＞0.05).配对t检验多重比较结果则显示,土壤呼吸速率平均值大小为对照＜减雨30％＜增雨30％,增雨处理的土壤呼吸速率显著高于对照p＜0.001),对照和减雨处理之间无显著差异(p＞0.05);土壤呼吸表观Q10平均值大小为减雨30％＜对照＜增雨30％,随着降水量增加,表观Q10逐渐增大,但处理间差异在统计上并不显著(p＞0.05).研究结果意味着降水量减少30％可能对森林土壤呼吸的限制较小,而降水量增加30％则可能显著地增加土壤呼吸CO2释放量.     

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.