载畜率对短花针茅荒漠草原土壤物理特性的影响

放牧对土壤物理特性的影响至关重要.为了研究放牧对土壤物理特性的影响,在内蒙古荒漠草原上开展了不同绵羊载畜率放牧试验.试验采取完全随机区组设计,设置4个不同载畜率处理,3次重复.4个处理分别是对照(CK)、轻度放牧(LG)、中度放牧(MG)和重度放牧(HG),相应的载畜率分别是0,0.15,0.30和0.45只羊/(公顷·月).放牧时间为每年6月-11月.从2004年到2006年的放牧期间,每月测定一次土壤含水量和土壤容重,土壤紧实度和机械组成每年秋季测定一次.通过对测定数据的分析表明,土壤表层(0-10cm)的含水量从对照到轻度放牧显著(p＜0.05)增加,然后随着载畜率的增大明显(p＜0.05)降低.土壤容重在不同载畜率条件下没有明显变化(p＞0.05),但土壤紧实度随载畜率的增加显著(p＜0.05)增大.中度和重度放牧显著降低了土壤黏粒的含量(p＜0.05).重度放牧加快了草地土壤水分的损失,进而增加了土壤的紧实度,使草地土壤发生退化.载畜率和土壤水分是影响荒漠草原可持续管理的关键因子,轻度载畜率是实现草地的可持续发展的最适宜载畜率.     

植被变化对土壤呼吸与土壤温度和水分关系的影响

用闭合动态法(Li-6400-09)对人工草地和裸地进行了为期1 a的土壤呼吸季节变化和3次24 h日变化的测定.结果表明:土壤呼吸具有明显的季节变化,夏秋季较高,冬春季较低.土壤呼吸具有明显的日变化特点,最大值一般在午后,晚间维持在较低水平.在年尺度上土壤温度可以解释土壤呼吸变化的24.1%(线性方程)和46.6%(指数方程);当分别分析人工草地(1月6日 至 7月3日)和裸地(7月12 日至 12月6日)的土壤呼吸和温度的关系时,R2值提高到0.66和0.39(线性方程),0.76和0.54(指数方程).土壤呼吸的季节变化与土壤水分关系显著.土壤呼吸的季节变化与温度和水分季节变化的复合关系可以解释土壤呼吸季节变化的65.2%～76.9%.土壤呼吸的年温度敏感性指数(Q10)和10 ℃时的土壤呼吸值(R10)分别为2.28和2.37 μmol·m-2·s-1.测定期间人工草地和裸地的Q10和R10值分别为4.48,2.85 μmol m-2s-1和1.70,2.15 μmol·m-2·s-1.     

中国典型森林生态系统土壤呼吸差异性分析

通过总结中国近年来发表文献中的土壤呼吸数据,分析研究了中国典型森林生态系统的土壤呼吸特征与规律.结果表明,中国5种典型森林生态系统的土壤平均呼吸速率依次为:针阔混交林(3.04μmol·m-2·s-1)落叶阔叶林(2.74μmol·m-2·s-1)常绿阔叶林(2.65μmol·m-2·s-1)常绿针叶林(2.60μmol·m-2·s-1)落叶针叶林(2.04μmol·m-2·s-1).落叶针叶林的土壤呼吸温度敏感性(Q10)最高(3.35),常绿阔叶林最低(2.35).总体来看,阔叶林土壤呼吸速率(2.69μmol·m-2·s-1)高于针叶林(2.32μmol·m-2·s-1);然而,阔叶林土壤呼吸温度敏感性(2.30)却低于针叶林(2.68).土壤自养呼吸贡献率因森林类型而异,针阔混交林比例最低(30.3%),而落叶针叶林最高(41.2%).土壤呼吸的森林类型间差异是气候因素和土壤碳输入模式共同调控的结果.本研究表明,在预测未来陆地碳循环及其对气候变化反馈效应时,不同森林生态系统间的土壤呼吸及其温度敏感性的差异性应给予充分的考虑.     

川西北高寒草甸土壤呼吸速率日变化及温度影响因子比较

根据远红外气体分析原理,采用Li-6400-09土壤呼吸室和Li-6400光合速率测定仪对川西北高寒草甸土壤呼吸速率日变化进行测定,并同步记录大气温度、0、5、10、15和20 cm地温,探讨温度对土壤呼吸速率的影响.结果表明,在选取的浅丘山地灌丛(US)、浅丘山地草甸(UM)、丘前阶地草甸(TM)3块样地中,土壤呼吸速率日变化均呈单峰型,日均呼吸速率是UM((5.34±0.339)μmol.m-2.s-1)>US((5.14±0.225)μmol.m-2.s-1)>TM((4.49±0.282)μmol.m-2.s-1),差异极显著(P<0.01).大气温度、0和5 cm地温与3块样地土壤呼吸速率相关性最强,以5 cm地温最突出;10 cm地温与呼吸速率相关性较好;15和20 cm地温与呼吸速率相关性很小.基于Q10值,土壤呼吸速率对5 cm地温的变化最敏感,各样地对温度的响应是UM>US>TM.     

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.     

北方农牧交错带不同土地利用方式土壤呼吸速率探究

农牧交错带地区土地利用方式多变,人为的改变土地利用方式会影响土壤释放CO2的速率.分别对新开垦农田、多年耕种农田、退耕还草草地、多年生草地4种利用类型的土壤温度、土壤有机碳含量、土壤呼吸速率进行监测和研究,结果表明：4种土地利用类型土壤呼吸速率的日变化图像呈单峰性曲线,其中草地平均呼吸速率最大,为0.85g·m-2·d-1.4种土地利用类型土壤温度与土壤呼吸速率呈正相关关系,其中新开垦农田变化明显,K值最高,达到0.045.从整个生长季来看,4种土地利用类型平均呼吸速率表现为新开农田＞草地＞还草草地＞农田,分别为0.97g·m-2·d-1、0.85g·m-2·d-1、0.77g·m-2·d-1和0.56g·m-2·d-1.0-10cm和10-20cm土层土壤有机碳含量大小关系与土壤呼吸速率基本吻合.试验表明不论对草地进行开垦还是对农田进行退耕还草都会增加土壤CO2的释放.     

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.     

白龙江流域陇南段不同生态修复模式下的土壤呼吸日变化

利用SoilBox-FMS便携式土壤呼吸测量仪对白龙江流域陇南段5种不同生态修复模式的土壤呼吸速率的日变化进行了野外定位测量,并就土壤温度及土壤水分对土壤日呼吸速率差异的影响进行了分析.结果表明,不同生态修复模式下的土壤日呼吸速率差异显著,天然草地、灌草地、农林地和林地的土壤呼吸速率日变化均呈单峰曲线,其中天然草地、灌草地的土壤日呼吸速率与土壤水分显著性相关,而农林地、林地的土壤日呼吸速率与土壤温度显著性相关.裸地的土壤日呼吸速率与土壤温度和土壤水分不具有相关性,其土壤呼吸速率日变化较平缓.土壤温度和土壤水分可以很好地解释土壤呼吸速率日变化规律.相对于其他生态修复模式,农林地更适合对坡度小于25。的研究区进行生态修复或者前期生态修复.     

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.     

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.     

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。     

有机物添加对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响

【目的】 探讨添加不同类型有机物对油松林土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响,为预测山西太岳山油松林生态系统中土壤的碳收支平衡提供参考。【方法】 采用随机区组设计,以山西太岳山油松林地表的平均自然凋落物量为标准,向油松林地0~20 cm土壤中分别添加生物炭(BC)、玉米秸秆(JG)、辽东栎叶(LD)和油松叶(YS)等4种类型有机物,使用LI-8100 CO₂通量全自动测量系统对有机物添加条件下的土壤呼吸速率进行连续测定,并对各处理的土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)含量进行监测,结合土壤呼吸与土壤有机碳及其组分之间的关系,探讨添加有机物对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响。【结果】 ①向土壤中添加BC显著降低了土壤呼吸速率,添加JG后土壤呼吸速率较CK显著提高了11.67%。,其余处理与CK差异不显著。在2014年7—11月和2015年5—10月,不同添加物处理间土壤呼吸速率从大至小表现为JG>LD >YS>CK。②有机物添加下土壤SOC含量随时间的增加有上升的趋势,在2014年8月,添加JG后显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加BC显著提高了土壤MBC含量,添加LD和YS显著提高了土壤SOC和MBC含量。在2014年10月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加LD显著提高了土壤MBC和ROC含量,添加YS显著提高了土壤SOC、MBC含量。在2015年3月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC和ROC含量,添加LD显著提高了土壤ROC含量。2015年5月,添加JG显著增加了土壤MBC含量。③与对照相比,添加BC后土温10 ℃时的土壤呼吸速率(R₁₀)显著降低了18.01%,添加YS后R₁₀显著增加了30.88%,添加其他有机物对温度敏感性系数(Q₁₀)和R₁₀没有显著影响。④土壤呼吸速率与土壤温度、SOC、MBC、ROC和DOC含量显著正相关。【结论】 添加有机物显著影响土壤碳动态和土壤温湿度,这些都会对土壤CO₂排放产生显著影响,添加JG对土壤有机碳及其碳组分的提高效果最显著,但土壤呼吸速率最高,不利于碳的储存;添加LD可增加土壤活性有机碳含量,短期内可明显改善土壤有机碳库质量;添加BC可在短期内提高土壤微生物生物量碳含量,并显著降低土壤呼吸速率,减少土壤CO₂排放的效果最好。     

放牧干扰对松嫩平原羊草草地的影响

１９８９年在中国东北中部的松嫩平原羊草草地研究了放牧对土壤生境，植物种群，生活型，群落结构和生物担的影响，结果表明，随放牧强度增加，土壤容重和土壤ＰＨ逐渐增加，特别是重度放牧后，增加显著，但土壤水分和土壤有机质含量却随放扩强度增加而逐渐下降，重度放牧阶段，土壤水分和有机质含量比轻度放牧阶段分别下降了２２．３％和４３．２％。     

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。     

禁牧放牧下温湿度对西藏那曲地区高寒草甸土壤碳矿化的影响

土壤碳矿化速率具有很多的影响因素,为检测不同温度和湿度梯度对土壤碳矿化的效应,本实验以西藏那曲地区高寒草甸禁牧和放牧2种管理方式的土样为研究对象,开展室内非原状土培养实验,分别设置了5个温度梯度(5、10、15、20、25℃)和2个湿度梯度(40%和60%土壤持水力),探讨了温度和湿度对土壤碳矿化速率的影响,并结合土壤相关指标的测定,探索土壤碳矿化速率在不同水平温度和湿度下的响应机制.结果表明土壤碳矿化速率主要受温湿度的影响.放牧类型60%土壤持水力的土壤碳矿化速率在温度较低时与禁牧类型没有明显差异,随着温度的增加土壤碳矿化速率显著增加(P<0.05);同一温度下,放牧类型40%土壤持水力的土壤碳矿化速率显著高于禁牧类型(P<0.05).放牧类型40%土壤持水力的土壤碳矿化速率平均值为(0.66±0.03)μmol·g-1·s-1,比60%土壤持水力的高73.7%;禁牧类型60%土壤持水力的平均值为(0.27±0.01)μmol·g-1·s-1,比40%土壤持水力的高3.8%.除了温湿度的直接影响外,改变土壤微生物群落的数量和活性以及土壤的理化指标,也会影响土壤碳矿化速率.随着温度的增加,培养前期及培养后期微生物量碳的变化较小,而培养中期微生物量碳显著增加(P<0.05).不同管理方式下土壤可溶性有机碳的变化也不一致      

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。     

模拟氮沉降对典型阔叶红松林土壤呼吸的影响

阔叶红松(Pinus koraiensis)林是我国东北东部山区的地带性顶极植被,全球氮沉降增加可能影响其碳循环的各个过程。在2010年和2011年的5—10月,对典型阔叶红松林进行了模拟氮沉降实验。实验设置了对照(N₀, 0 kg/(hm²·a))、低氮(N₁, 30 kg/(hm²·a))、中氮(N₂, 60 kg/(hm²·a))和高氮(N₃, 120 kg/(hm²·a))4种模拟氮沉降处理,每隔半个月采用Li-6400-09便携式CO₂/H₂O气体分析仪对土壤呼吸速率进行测定,研究了氮沉降对典型阔叶红松林土壤呼吸的影响。结果表明:① 各处理土壤呼吸速率的季节变化与5 cm深度的土壤温度相似,均呈现出明显的季节变化趋势,最大值出现在6月中旬(3.84～4.55 μmol/(m²·s)),最小值出现在5月初(1.37～1.84 μmol/(m²·s)),土壤温度的变化可解释土壤呼吸速率季节变化的49.9%～69.2%。② 各处理的土壤呼吸速率与土壤温度呈指数相关(R²=0.499～0.692),土壤呼吸速率与土壤温度、湿度及其相互作用的回归模型可以解释各处理土壤呼吸速率52.2%～73.5%的季节变异; ③ N₀、N₁、N₂和N₃样地土壤呼吸温度敏感系数Q₁₀值分别为2.10、1.93、1.97和2.01; ④ 各处理样地土壤呼吸速率的平均值分别为3.09、2.78、3.06和2.90 μmol/(m²·s),与对照样地N₀相比,土壤呼吸速率和凋落物量无明显相关(P> 0.05)。