土壤呼吸的水热因子模拟及温度敏感性的探讨

[目的]研究水热因子对土壤呼吸的影响,进而对土壤呼吸温度敏感性进行探讨。[方法]利用LICOR-8100对华北平原典型冬小麦拔节期土壤呼吸进行测定,分析其与水热因子的关系并建立关系模型。[结果]土壤呼吸速率与气温、5cm层土壤温度均呈显著正相关,且与土壤温度相关性更好,温度对土壤呼吸的影响在低温时比高温时更为显著;按不同温度条件划分的5cm土壤相对含水量与土壤呼吸速率呈显著正相关,且温度较高时土壤呼吸对土壤含水量变化的响应更显著。[结论]土壤呼吸速率的水热因子关系模型为R=0．180×Ts^0.878×Ta^0.088×θ^0.147（R^2=0．836,P〈0．0001）,土壤呼吸温度敏感因子Q10和土壤温度、气温呈负相关,与土壤含水量呈正相关关系。     

下辽河平原玉米田土壤呼吸初步研究

以玉米田作为研究对象,分析了土壤呼吸速率的季节变化规律及环境因子的作用,旨在通过了解农田CO2吸收与排放的动态变化,为探索该地区碳收支机理提供试验依据。试验采用静态箱/气相色谱(GC)法测定了下辽河平原典型玉米田的土壤呼吸速率。结果表明,玉米田土壤呼吸速率具有明显的变化规律,玉米生长旺盛期土壤呼吸速率值保持在较高水平,3种处理的平均土壤呼吸速率分别为:施N肥处理(N150)为215.67 mg.m-2.h-1;未施N肥处理(N0)为192.48 mg.m-2.h-1;无作物对照(CK)为137.13 mg.m-.2h-1。土壤温度Q10和土壤水分是影响土壤呼吸的重要因素。地下5 cm的土壤温度与土壤呼吸有显著的相关性。在夏季(6至8月)的土壤水分与土壤呼吸间存在较为明显的互为消长关系。施肥可明显增强土壤呼吸作用,N150比N0处理土壤呼吸总量增加了12.1%,N150和N0处理的土壤呼吸总量分别是CK处理的1.57和1.40倍。     

太原市2个典型林分冬季土壤呼吸及其对温度和水分的响应

土壤呼吸随环境因素变化较大,为了探讨不同林分对土壤呼吸的影响,以典型林分国槐(Sophora japonica)林和油松(Pinus tabulaeformis)林为研究对象,于2018年11月在太原市区利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统对2种林分土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分及大气温度(温度计测定)的日变化动态进行连续监测,并统计分析冬季土壤呼吸速率对温度和水分变化的响应。结果表明:(1)国槐林和油松林冬季土壤呼吸日变化明显,均呈不对称“钟形”单峰曲线。整体来看,国槐林土壤呼吸速率显著高于油松林(P<0.05)。(2)国槐林和油松林土壤呼吸速率与大气温度存在极显著的线性和指数关系,与土壤温度存在显著的线性关系。土壤温度敏感性指数Q 10值表明,油松林土壤呼吸速率对土壤温度变化更为敏感。(3)国槐林和油松林土壤呼吸速率均随土壤水分(5 cm)增加而减小,且2个林分的土壤呼吸速率与土壤水分(5 cm)之间均呈极显著的线性负相关关系。     

增温及模拟酸雨对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸的影响

为研究增温及模拟酸雨对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸作用的影响,在农田随机设置3个区组试验,每个区组中包含对照(CK)、增温(W)、模拟酸雨(A)、增温及模拟酸雨(WA)共4个处理,采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对不同处理下的农田土壤呼吸速率进行观测,并同步观测土壤温度、土壤湿度。试验结果表明,冬小麦-大豆轮作农田的土壤呼吸速率存在明显的季节变异趋势,其变异性与土壤温度之间存在一致性。在冬小麦-大豆轮作阶段,CK、W、A、WA处理的平均土壤呼吸速率分别为(2.69±0.14)、(3.19±0.20)、(2.59±0.07)、(2.99±0.18)μmol·m-2·s-1。配对t检验结果表明:冬小麦田各处理的土壤呼吸速率之间无显著差异(P0.05);在大豆生长季,W和A处理土壤呼吸速率之间存在显著差异(P0.05),A和WA处理之间存在极显著差异(P0.01)。在整个冬小麦-大豆轮作阶段,CK与W处理农田土壤呼吸速率存在差异(P=0.054),且W与A处理农田土壤呼吸速率存在极显著差异(P0.01)。进一步的研究结果表明,每个处理的土壤呼吸与土壤温度之间的关系均可用指数方程描述。对于A处理而言,基于土壤温度和湿度的双因子模型比单纯指数模型提高了对土壤呼吸的可解释性。     

岩茶生长季节土壤呼吸日变化特征研究

于2014年3～5月通过室外定位观测10年生岩茶生长季节土壤呼吸速率从8:00到18:00的动态变化,探讨了岩茶土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度的相关性.结果表明:岩茶3～5月生长季节土壤呼吸速率的变化范围为0.63～3.56 μmol CO2/m2·s,土壤呼吸的温度敏感性指数Q10在1.74～2.52之间.岩茶土壤呼吸速率的日变化趋势为单峰曲线,最大值出现在14:00,最小值出现在8:00,土壤呼吸速率在4、5月明显增大.茶园土壤呼吸速率与不同深度的土壤温度呈显著的指数关系,且10～15 cm深度的土壤温度对土壤呼吸速率的影响最为显著.Q10与土壤温度呈负相关,在3月及较深土层较大.土壤含水量与土壤呼吸速率间的相关性不显著.     

不同施氮水平下旱作玉米田土壤呼吸速率与土壤水热关系

为探讨不同施氮量对旱作玉米田土壤呼吸速率的影响,设置0(CK)、80、160、240、320kg·hm-25个氮肥水平,分析不同施氮水平下土壤呼吸速率动态变化及其与土壤温度和土壤含水量间的关系。结果表明:夏玉米生长季土壤呼吸速率呈单峰变化曲线,于播种后52d左右达到最大值,成熟收获时降至最低;土壤呼吸总量(Sr)与施氮量(n)满足关系式Sr=1204.09(/1+e-1.69-0.02n)。土壤温度和土壤水分是影响土壤呼吸速率的主要因素,5cm土壤温度与土壤呼吸速率呈显著正相关,土壤呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加,土壤温度可以解释旱作农田土壤呼吸速率季节变化的62.31%～78.66%;土壤水分和温度相互协调共同调控土壤呼吸,两者可以解释旱作玉米田土壤呼吸季节变化的79.63%～85.87%。     

城市草坪土壤呼吸冬季日动态特征研究

以福州市区的城市草坪为研究对象,采用Li-8100对其土壤呼吸速率进行3 d的连续观测,研究草坪土壤呼吸昼夜变化特征及其影响因子.结果表明:1)草坪土壤呼吸有明显的日变化特征;2)草坪土壤呼吸速率昼夜变化呈单峰曲线模式,雨天最大值出现在21:30,阴天最大值出现在11:30,晴天最大值出现在15:30;3)阴雨天气时土壤温度和含水量与土壤呼吸速率的双因素回归关系不显著,晴天时土壤温度与土壤呼吸速率的回归性极显著(p＜0.01),土壤温度可以解释该日土壤呼吸速率昼夜变化的70.13%,土壤含水量与土壤呼吸速率的线性关系仍不显著;土壤温度和含水量两个因素共同解释该日土壤呼吸昼夜变化的74.10%.     

模拟增温对高寒地区农田土壤呼吸日动态特征的影响

【目的】研究高原高寒农田生态系统土壤呼吸的温度、体积含水量响应特征,为科学评估西藏农田生态系统土壤碳周转和全球气候变暖背景下研究青藏高原高寒农田生态系统土壤呼吸提供理论支持。【方法】以西藏农牧学院试验农场幼苗期青稞农田为研究对象,设置增温（2.0±0.5） ℃和对照两个处理,采用LI-8100土壤呼吸监测系统,于2017年5月6日、5月8日-5月13日对农田土壤呼吸速率进行实时监测,分析土壤温度和土壤体积含水量对幼苗期青稞农田昼、夜间土壤呼吸速率特征动态变化的影响以及土壤呼吸作用对增温的响应特征。【结果】（1）增-温处理和对照的土壤温度、体积含水量及土壤呼吸速率均表现为单峰型日变化特征。就土壤温度而言,增温处理最高值出现在12:00-14:00,对照最高值出现在14:00-16:00;两者最低值均出现在00:00-07:00。就土壤体积含水量而言,增温处理和对照日最大值均出现在02:00-09:00;最小值出现时间存在差异,增温处理出现在14:00-17:00,对照出现在14:00-19:00。增温处理和对照的土壤呼吸速率日峰值分别出现在14:00-16:00和15:00-17:00;最小值均出现在07:00-09:00。（2）17:00-07:00两个处理土壤呼吸速率与土壤温度、体积含水量呈极显著线性关系,08:00-16:00两个处理速率变化滞后效应表现不同。（3）通过双变量回归模型拟合土壤呼吸与温度、体积含水量的复合关系可知,土壤温度、体积含水量的协同影响更能反映实际情况。【结论】增温能在短期内显著改变土壤水热条件,促进有机碳分解,加大土壤CO₂排放速率。     

土地利用方式的改变对土壤呼吸及土壤微生物生物量的影响

土壤呼吸释放的CO2与土壤微生物生物量碳是全球碳循环中最为活跃的部分.作者对南京林业大学下蜀实习林场内天然次生栎林、马尾松人工林、毛竹林、板栗经济林和农田5种土地利用类型的土壤呼吸速率及土壤微生物生物量进行了测定,并分析了土地利用方式和各种土壤理化性质对土壤呼吸速率及土壤微生物生物量的影响.研究结果表明:①在5种不同土地利用类型中,农田的土壤呼吸速率显著大于马尾松林、栎林和毛竹林;板栗经济林的土壤呼吸速率显著大于毛竹林和马尾松林;其他各土地利用类型之间的土壤呼吸速率均无显著性差异.②在5种不同土地利用类型中,马尾松林的土壤微生物生物量显著小于农田、板栗经济林和毛竹林;农田的土壤微生物生物量显著大于栎林;其他各土地利用类型之间的土壤微生物生物量均无显著差异.③土壤呼吸速率与土壤微生物生物量、土壤温度(尤其是5cm深土壤温度)、土壤全钙含量、土壤全磷含量以及土壤碳氮比有显著相关关系;而与土壤全碳、全氮、土壤pH值等因子相关性不大.④土壤微生物生物量与土壤全钙含量、土壤全磷含量有显著相关关系;而与土壤pH值、土壤湿度等因子无显著相关关系.研究结果还表明:森林变为农田可能潜在地增加土壤CO2的释放;该地区土壤中磷的含量和有效性可能是限制土壤微生物生物量的重要因子.     

洞庭湖区滩地不同土地利用类型土壤呼吸动态

土壤呼吸受到多种生物和非生物因素的影响,基于洞庭湖区滩地3种不同土地利用方式和不同时间尺度,分析土壤呼吸动态变化及与环境影响因子的关系,有助于深入了解滩地土壤呼吸变化的机理及精确推算碳的排放。采用LI-8100气体分析仪对洞庭湖区滩地芦苇地、农田、杨树林地土壤呼吸动态进行野外测定,分析不同土地利用类型土壤呼吸速率的日变化和季节变化,并对土壤呼吸速率与近地表温度、0～5 cm土壤含水量、0～5 cm土壤温度、空气湿度等环境因子之间的关系进行相关性分析。结果表明：3种土地利用类型土壤呼吸速率的季节和日变化比较明显,其动态均表现为单峰型,高峰值出现时间存在差异,而最低值大致出现在凌晨5：00;不同土地利用类型土壤呼吸作用强弱表现为芦苇地〉杨树林地〉农田;3种土地利用类型土壤呼吸速率均与近地表温度、0～5 cm土壤含水量、0～5 cm土壤温度极显著相关（P〈0.01）;杨树林地土壤呼吸速率与空气湿度呈极显著相关。总之,土壤呼吸主要受到温度和0～5 cm土壤含水量的协同作用。图2表3参11     

不同复种轮作方式下麦田土壤呼吸速率响应曲面模型与土壤有机质质量分数变化

以不同前茬处理的冬小麦为对象,研究水热综合因子对土壤呼吸的影响以及小麦播种前和收获后土壤有机碳质量分数变化。结果表明,在3种轮作模式中,温度和水分对土壤呼吸的影响均用二次多项式回归方程进行曲面拟合,能够解释57.75%~77.30%的呼吸响应值变化;麦-玉轮作中,小麦的土壤呼吸速率最大;麦-豆轮作中,小麦的土壤呼吸速率最低,其表层土壤有机碳的质量分数比另外两个轮作的高。     

艾比湖流域土壤呼吸日变化及水热因子影响

为研究干旱区植物群落土壤呼吸日变化特征及影响因子,利用开路式土壤碳通量测量系统LI-8100测定艾比湖流域四种植物群落土壤呼吸速率日变化,结合实测的温度、湿度因子,分析土壤温度、湿度,大气温度、空气相对湿度对土壤呼吸速率的影响.结果表明:胡杨、梭梭、芦苇、盐节木四种群落土壤呼吸速率日变化基本都呈单峰曲线.在日时间尺度上,胡杨群落、梭梭群落、盐节木群落、芦苇群落土壤呼吸速率与地上10和150cm高度处气温均表现为显著正相关.各群落土壤呼吸速率与不同深度土壤温度并没有固定的相关关系.不同的植物群落,对土壤呼吸起首要作用的温度因子不相同,且气温通过土壤温度对土壤呼吸的间接影响不相同.可用一元或二元线性函数来描述温度与土壤呼吸速率关系.各群落的土壤呼吸速率与地上10和150cm处空气相对湿度均呈显著负相关.在日变化尺度上,土壤温度、土壤湿度、气温、空气相对湿度共同影响了土壤呼吸速率,由温度和湿度共同拟合出的模型能解释土壤呼吸速率变化78;以上的原因.     

准噶尔盆地南缘两种土地利用方式土壤呼吸特征

在准噶尔盆地南缘利用Li-8100开路式土壤碳通量测量系统观测防护林地和农地土壤呼吸速率,同时观测土壤温湿度及近地面气温,分析温湿度对土壤呼吸速率的影响.结果表明,农地土壤呼吸速率显著高于防护林地(P<0.01);两者土壤呼吸速率日变化和季节变化均表现为单峰曲线,日变化最高值出现在12:00-14:00,防护林地在6月...     

气象因子对麦田土壤呼吸速率影响的通径分析

1材料与方法 试验于2008年3月20—31日（冬小麦拔节期）在南京信息工程大学农业气象与生态试验站的小麦田中进行。其中3月27日天空中云量〈10％,3月30日天空中云量〉80％,选择它们作为典型晴天和阴天的代表,对测定数据进行分析。土壤呼吸速率采用美国LI—COR公司生产的Li-8100土壤碳通量测定系统测定,从7：00—18：00每小时测定1次,每次测定重复3次。     

露天煤矿复垦地土壤呼吸的日变化研究——以平朔安太堡露天煤矿排土场为例

采用Li-6400便携式光合作用测量系统连接Li-6400-09土壤呼吸室对安太堡露天煤矿排土场土壤呼吸速率进行了测定。结果表明,该地区土壤呼吸日变化比较明显,呈现单峰型曲线,最大值出现在13:00—15:00,与土壤温度最大值同步,稍滞后于空气温度最大值;土壤湿度与土壤呼吸的相关性较差,在一定范围内,土壤呼吸随土壤湿度的升高而升高。     

针阔混交林择伐作业后土壤呼吸与土壤温度和湿度的关系

利用LI8100土壤CO2排放通量的全自动测量系统,对择伐后林地10cm处的CO2通量进行了测定,分析了土壤及各分室CO2排放通量与温度和湿度的关系。结果表明:择伐作业后,林地表面CO2通量与土壤温度和湿度有着较好的相关性,土壤温度和湿度共同解释了林地表面CO2通量季节变化的68.10%~98.9%;枯枝落叶层CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较差,土壤温度和湿度共同解释了枯枝落叶层CO2通量的12.60%~89.80%,难以确切说明枯枝落叶层CO2通量与土壤温度和湿度的相应关系;根系CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较好,土壤温度和湿度共同解释了根系CO2通量的55.80%~96.70%;矿质土壤CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较高,土壤温度和湿度共同解释了矿质土壤CO通量的40.30%~99.50%。     

锡林河湿地土壤呼吸日变化及温度响应特征研究

[目的]了解土壤呼吸的特征和影响土壤呼吸的因素有助于理清碳循环过程,进而对生态系统响应全球变化结果做出预测。[方法]监测了内蒙古锡林河湿地3个群落生长季和非生长季土壤呼吸速率的日动态变化,同时对大气和土壤的温度变化进行测量。[结果]锡林河湿地群落土壤呼吸强度与温度呈指数变化。土壤呼吸强度与温度具有极高的相关性（R2=0.92）,但在不同的温度范围内其相关性存在差异。锡林河湿地群落土壤呼吸日变化呈单峰曲线。生长季和非生长季土壤呼吸的强度存在巨大差异。生长季呼吸强度是非生长季呼吸强度的510倍。[结论]该研究证明湿地群落非生长季土壤呼吸的存在,并且其特征与生长季存在相似。 更多还原     

东北地区几种不同林分土壤呼吸组分的差异性

利用壕沟隔断法对老山实验基地的4种主要林分(落叶松、红松、樟子松和白桦)的土壤呼吸进行了研究,探讨了组成土壤呼吸各组分间的差异。结果表明：微生物呼吸占整个土壤呼吸的比例最高。平均在60％以上;根系呼吸在土壤呼吸中所占的比例次之,平均为20％～30％;枯枝落叶的呼吸速率占的比例较小。约为10％。不同处理下的土壤呼吸在季节变化上基本一致,与温度呈指数相关,但与土壤湿度的相关性较差。有、无根系土壤呼吸的Q10平均值分别为3．35和2．81。     

冀北辽河源阔叶混交林与油松林土壤呼吸及其影响因子

对生长季内阔叶混交林和油松林的土壤呼吸速率进行研究,探讨冀北辽河源地区土壤呼吸与地下5cm土壤湿度、地下5、10、15 cm土壤温度(T5、T10、T15)、近地面大气温度、土壤微生物量碳、土壤理化性质的关系。结果表明:阔叶混交林和油松林的土壤呼吸速率的季节变化呈明显的单峰曲线,平均值分别为4.28、3.69μmol·m-2·s-1,与土壤温度的季节变化曲线大致相同,而滞后于大气温度。阔叶混交林、油松林的各温度与土壤呼吸均呈显著的正相关关系(P0.01);而土壤湿度和各土层的阔叶混交林与土壤呼吸的相关性不显著,但群落间土壤有机碳、w(C)/w(N)、全氮、全磷、土壤微生物量碳均达到显著差异。综合分析,地下5 cm土壤温度为该地区森林土壤呼吸速率季节变化的主要影响因子;而土壤微生物量碳、凋落物种类及土壤理化性质的综合影响可能是引起两种群落的土壤呼吸速率差异的原因。