黄土丘陵区柠条人工林土壤呼吸速率对碳输入方式改变的响应

凋落物和植物根系作为土壤碳储量的主要植物性碳源,其质及量的改变可影响土壤碳汇功能。以黄土丘陵区柠条人工林为对象,设置移除凋落物、双倍凋落物、切根、移凋切根和保持原状5种碳输入方式,利用LI-8100土壤碳通量测量仪测定生长季（5-10月）土壤呼吸速率,以期阐明柠条人工林土壤呼吸速率对碳输入方式改变的响应。结果表明:1）各碳输入方式5-10月土壤呼吸速率呈单峰趋势,均在7月最高,10月最低;相比保持原状,双倍凋落物下5-10月累计土壤呼吸速率增加了22.73%,而移凋、切根和移凋切根的5-10月累计土壤呼吸速率分别减少27.57%、40.90%和33.83%;2）根系呼吸、凋落物呼吸和土壤矿质呼吸对土壤呼吸的相对贡献率由大到小分别为土壤矿质呼吸(68.58%)>根系呼吸(38.41%)>凋落物呼吸(24.65%);3）各碳输入方式下土壤呼吸速率与土壤温度呈显著指数相关,而与土壤湿度的二次关系不显著;土壤温度和湿度的双变量复合模型对土壤呼吸速率月变化解释率53%~93%,高于土壤温度和湿度的单因子模型对土壤呼吸速率月变化解释率53%~74%和0.6%~23.2%;相比保持原状,去凋、双倍凋落物、切根和移凋切根均降低了土壤温度敏感性。研究表明,柠条人工林地表凋落物的积累过多可能减弱土壤碳汇功能。     

长期定位耕作方式下冬小麦田根系呼吸对土壤呼吸的贡献

为探讨长期定位耕作方式对冬小麦田土壤呼吸以及根系呼吸的影响,研究根系呼吸对土壤呼吸的贡献,基于设在山东农业大学农学实验站的长期保护性耕作定位试验（始于2002年）,包括常规秸秆还田（PC）、免耕秸秆还田（PZ）、深松秸秆还田（PS）和旋耕秸秆还田（PR）4种处理,采用静态箱法测定和分析麦田土壤呼吸及水热因子,并利用根去除法研究根系呼吸对土壤呼吸的贡献。结果表明,不同耕作方式下根系呼吸与土壤呼吸的变化趋势相同,即在冬小麦整个生育期内,土壤呼吸与根系呼吸速率均呈“低-高-低”的趋势。各处理之间的土壤呼吸速率差异显著,与PC相比,PZ、PS、PR的土壤呼吸速率分别降低37.2%、17.0%、15.4%,PC、PZ、PR的根系呼吸速率较PS相比分别下降了9.4%、24.3%、22.4%。在冬小麦生育期内,根系呼吸占土壤呼吸的比例呈双峰型,比例波动为21.7%~82.0%,均值为49.1%,总体表现为PZ > PS > PR > PC。土壤呼吸与10 cm土层地温呈极显著正相关（P<0.01）,而与土壤湿度未达到显著相关。研究表明,与PC相比,长期定位耕作方式中PZ和PS可以降低麦田的土壤呼吸速率,减少麦田土壤的碳排放,并且可以提高根系呼吸对土壤呼吸的贡献,其中PS的根系呼吸速率最高,更有利于作物的生长。     

UV-B辐射增强对大麦田土壤呼吸的影响

[目的]通过在典型晴天和阴天利用LI-8100对拔节期大麦田土壤呼吸速率的测定,研究UV-B辐射增强20%对土壤呼吸速率的影响。[方法]采用田间试验,人工增加和控制UV-B辐射的强度。[结果]UV-B辐射增强显著抑制大麦田的土壤呼吸。晴天时正常大麦田（B）的土壤平均呼吸速率比UV-B辐射增强20%处理的麦田（BU）高1.02μmol/（m2.s）,在阴天无外源UV-B辐射强迫的情况下,B处理的土壤平均呼吸速率则比BU处理低0.71μmol/（m2.s）。晴天UV-B辐射增强导致大麦田土壤呼吸的Q10值减小,而阴天无UV-B辐射胁迫时土壤呼吸的Q10值增加,导致了土壤呼吸速率的不同变化。[结论]UV-B辐射增强会显著抑制大麦田的土壤呼吸速率,从而影响作物产量的增加。     

放牧对冷蒿根际土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸的影响

为揭示放牧扰动对冷蒿Artemisia frigida根际土壤微生物量碳(MBC),微生物量氮(MBN)和基础呼吸等的影响,以内蒙古典型草原为对象,采用氯仿熏蒸浸提法和LI-7000 CO_2/H_2O分析仪,对轻度(LG)和重度(HG)放牧处理后的冷蒿根际土壤进行了MBC,MBN和基础呼吸及其相关性等研究。结果表明:随着放牧强度的增加,土壤MBC,MBN质量分数和基础呼吸速率均呈现先升高后降低的趋势,而且根际土壤值均高于非根际土壤,根际与非根际土壤中微生物量氮质量分数增加幅度高于微生物量碳;冷蒿根际土壤中MBC,MBN和基础呼吸速率与有机质、全氮、碱解氮、全钾呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)正相关。这些土壤养分是影响MBC和MBN等的主要因素。表明放牧处理改变了冷蒿根际土壤中微生物量碳、氮质量分数及基础呼吸速率,轻度放牧能够促使冷蒿根际土壤微生物量和微生物基础呼吸速率显著增加,冷蒿根际能够缓解重度放牧对土壤微生物造成的影响。     

短期模拟增温对杭州湾滨海湿地芦苇群落土壤呼吸速率的影响

采用原位OTCs模拟增温和LICOR-6400-09土壤呼吸室法,研究了杭州湾滨海湿地芦苇群落土壤呼吸及土壤酶活性对温度升高的响应.结果表明,通过短期的模拟增温,土壤呼吸速率与对照相比提高了17.36%;增温和对照的土壤呼吸速率日变化幅度分别为:3.23±0.29和2.75±0.68μmol/(m2.s);日动态变化呈单峰曲线,峰值出现在14:00左右,最低值在早上6:00;增温和对照下的土壤呼吸速率与10cm土壤温度呈极显著的指数相关性(p<0.01);与空气温度呈显著性指数相关性(p<0.05);增温和对照处理下Q10值分别为:3.42和2.74;在0～10cm土层,β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶活性比对照有显著的提高(p>0.05),脲酶酶活性也有一定的提高(0.76%),碱性磷酸酶活性比对照略有降低(2.54%).     

种间距离对玉米-大豆带状套作土壤理化性状及根系空间分布的影响

【目的】探究玉米-大豆套作种间距离对土壤环境及根系空间分布的影响,以期为作物根系调控养分高效吸收提供理论依据。【方法】采用单因素随机区组试验设计,设置5种根系互作方式,其中玉米-大豆套作种间距分别为30 cm（MS30）、45 cm（MS45）、60 cm（MS60）,单作玉米行间距100 cm（MM100）,单作大豆行间距100 cm（SS100）,研究玉米-大豆套作下土壤理化性状及根系空间分布的变化规律。【结果】玉米蜡熟期（R4）至成熟期（R6）、大豆始粒期（R5）至成熟期（R8）,套作处理日平均土壤氧气含量、土壤呼吸速率随种间距离增加呈先增后减趋势;其中玉米土壤氧气含量MS45处理最高,MS30处理最低,而套作后的土壤呼吸速率均显著低于单作;大豆土壤呼吸速率以MS45处理最高,较SS100处理高130.00%,而套作后的土壤氧气含量均低于单作。与单作相比,套作玉米土壤中>5 mm水稳性团聚体含量、套作大豆土壤中5—2 mm水稳性团聚体含量、土壤NO- 3-N显著增加,其中均以MS45处理最高,较单作分别显著增加19.26%、4.49%、18.07%。共生期间,与单作相比,套作各处理玉米、大豆根系空间分布呈非对称性,套作玉米根系横向能延伸到大豆行的空间下方,纵向能下扎生长更深,套作大豆根系明显偏向大豆带生长,套作玉米和大豆根长、根表面积、根体积、根干重低于单作;玉米收获后,套作大豆根系恢复生长,在水平和垂直方向上进一步延伸,其中MS45处理的根体积高于单作。通过PCA分析,土壤养分含量和水稳性团聚体指标与根系形态参数呈正相关关系【结论】玉米-大豆带状套作合理的种间距离会促进土壤大团聚体的形成,增加土壤氧气含量,改善土壤通气环境及土壤养分状况,优化作物根系空间分布,促进根系生长发育。     

土壤温度与水分对昆明城市绿地土壤呼吸时间动态的影响

为探明土壤温湿度对城市绿地土壤呼吸时间动态的影响,采用Li-6400-09土壤呼吸室,连续定位测定了昆明城市森林与草坪等2种绿地类型土壤呼吸速率的时间动态特征。结果表明:2种绿地类型土壤呼吸速率存在极显著差异（P＜0.01）,城市草坪的年均土壤呼吸速率是城市森林的1.37倍;森林与草坪土壤呼吸速率具有明显的时间变化,其中城市草坪土壤呼吸波动（1.08～7.77 μmol·m^-2·s^-1）显著高于森林（0.95～4.76 μmol·m^-2·s^-1）;土壤水分与土壤温度是影响城市绿地类型土壤呼吸时间动态的主要影响因子,但土壤水分对土壤呼吸速率的贡献率显著高于土壤温度。土壤温度只能分别解释城市森林与草坪土壤呼吸的66.2%及67.1%,而土壤水分能够解释城市森林土壤呼吸的87.8%及城市草坪的75.8%。因此,西南地区近年来的严重干旱导致土壤含水率的减少,已成为调控昆明城市绿地土壤呼吸速率时间动态的主要影响因子。     

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。     

模拟增温对春小麦生长发育、根区土壤呼吸速率及酶活性的影响

采用开顶式生长室连续2 a小尺度的模拟增温,同步监测模拟增温对春小麦生长发育、根区土壤呼吸速率及酶活性的影响,以期揭示春小麦对全球气候变化的响应机制,为实现全球气候变化背景下春小麦高产优质栽培提供科学依据和理论基础。结果表明:成熟期春小麦株高、茎粗、叶面积指数、比叶重、穗粒数和千粒质量均表现为模拟增温处理未增温处理,并且模拟增温提高了成熟期叶片叶绿素a、叶绿素b、碳水化合物、蛋白质及粗蛋白、粗脂肪、粗纤维、粗灰分、无氮浸出物含量。模拟增温增加了生长期春小麦根区土壤呼吸速率和酶活性,土壤呼吸速率和酶活性均与土壤温度呈极显著的指数关系。综上,模拟增温促进了小麦的生长发育,而且提高了根区土壤呼吸速率和酶活性。     

荧光假单胞菌对樱桃根系呼吸和幼苗生长的影响

【目的】合理利用土壤有益微生物改善土壤环境,有助于提高作物产量与品质。樱桃根系适应性普遍较差,对土壤理化和生物环境变化反应敏感。探讨土壤接种荧光假单胞菌等根际促生细菌对根系功能及幼苗生长的影响效应,可为樱桃园根际环境调控提供参考依据。【方法】以土壤灭菌的钵栽山樱幼苗为试材,测定根系呼吸代谢相关指标,研究根系呼吸等生理功能对定量接种荧光假单胞菌的响应特征。【结果】幼苗根系呼吸途径以糖酵解-三羧酸循环-细胞色素途径（EMP-TCA-COX）为主。接种处理结束后5 d时,幼苗根系总呼吸速率未发生显著改变;20-35 d时接种处理EMP途径以及TCA途径呼吸速率降低,从而导致总呼吸速率较对照分别降低了34.9%和30.9%,而在50 d时接种处理的EMP途径及TCA途径呼吸速率升高,使得根系总呼吸速率较对照显著提高了135.8%。接种荧光假单胞菌处理后5 d时显著提高了丙酮酸激酶（PK）、苹果酸脱氢酶（MDH）、琥珀酸脱氢酶（SDH）以及葡萄糖-6-磷酸脱氢酶（G-6-PDH）活性,降低了磷酸果糖激酶（PFK）活性。而接种处理后20 d时PK活性高于对照,PFK和G-6-PDH活性低于对照,其余根系呼吸途径相关酶活性与对照相比无显著差异。接种处理35 d时PFK活性较对照提高了127.0%,50 d时G-6-PDH活性升高至对照的2倍,其余酶活性与同期对照相比虽有差异但不显著。土壤接种荧光假单胞菌的幼苗叶片数增加了16.7%,茎粗增加了9.3%,说明接种处理促进了植株生长。【结论】灭菌条件下接种荧光假单胞菌影响山樱幼苗根系呼吸功能及生长,接种OD值为0.4的菌液（共6次）处理后20-35 d,引起了根系呼吸途径分配比例变化,部分相关酶活性发生改变,影响根系总呼吸速率,进而引起植株形态指标的改变。     

土壤呼吸组分区分及其测定方法

简要叙述了土壤呼吸在国内外的研究现状,综述了土壤呼吸测定方法,并对土壤呼吸组分区分方法做了详细介绍和评述,最后提出土壤呼吸研究中存在的问题和建议.     

干旱区农田土壤呼吸与土壤温湿度的关系

[目的]研究土壤温湿度对土壤呼吸的影响。[方法]利用LI-cor8100土壤呼吸观测系统,连续观测2012年6月18~30日张掖绿洲农田的土壤呼吸速率和土壤温湿度;分析了土壤呼吸速率的日变化规律及土壤呼吸与土壤温湿度之间的关系;评价了现有的土壤呼吸模型。[结果]张掖绿洲农田的土壤呼吸具有明显的日变化规律,该区域土壤呼吸速率与4 cm深度土壤温湿度的相关性最好;土壤呼吸速率与土壤温度之间的相关性要远远好于土壤呼吸速率与土壤水分之间的相关性。[结论]在土壤呼吸模型中,同时考虑土壤温度和土壤水分的土壤呼吸模型的模拟结果要好于只考虑土壤温度或土壤水分的土壤呼吸模型。     

不同厚度土壤呼吸对氮沉降的响应

以贵阳市花溪区石灰土及纯灰岩为供试体,试验设计三种不同土壤厚度(10cm、25cm、50cm)的淋溶管,淋溶管为PVC材质,直径20cm,选择三种不同氮沉降(191.08g/m2、254.78g/m2、318.47g/m2),土表施予多年生黑麦草为研究对象,采用Anderson吸收阱法研究了氮沉降对不同土壤厚度的土壤呼吸速率的影响。结果表明:氮沉降对土壤呼吸速率有一定的促进作用;土壤层次越深,氮沉降越大,释放的CO2量越多。     

仲丁灵对土壤微生物种群和土壤呼吸强度的影响

通过室内培养试验,研究了仲丁灵对土壤中三大类微生物种群动态变化和土壤呼吸强度的影响.结果表明:仲丁灵对放线菌的影响最大,细菌次之,真菌最小,但均在试验期内恢复至对照水平.仲丁灵在低浓度和中等浓度对土壤呼吸有一定的抑制作用,但受抑制的土壤逐渐恢复,高浓度仲丁灵对土壤的抑制作用在试验期内不能恢复到对照水平,但根据危害系数法的分级方法计算,仲丁灵属于无实际毒害的农药.     

双草醚对土壤呼吸作用及土壤酶活性的影响

通过模拟试验研究了除草剂双草醚对土壤呼吸强度和土壤酶活性的影响。结果表明，双草醚施用初期刺激土壤呼吸作用但随后产生抑制作用，施用20d后，浓度愈大对土壤呼吸作用的抑制愈明显;双草醚轻微抑制土壤中过氧化氢酶活性，21d后基本恢复正常;双草醚对脲酶活性有刺激作用，且低浓度处理酶活性明显高于高浓度处理。统计分析结果表明双草醚属于低毒农药。     

不同牧草对农牧交错带土壤呼吸作用的效应研究

通过对林西县内不同牧草地的土壤进行土壤原位呼吸及土壤微生物指标的测定和分析,研究了不同牧草对农牧交错带土壤呼吸作用的效应。结果表明,含水量较高的牧草地,土壤原位呼吸速率与温度间呈正相关关系;在土壤水分含量较低的牧草地,土壤温度持续上涨,土壤微生物的呼吸作用受到抑制,土壤原位呼吸速率降低,所以土壤原位呼吸速率随地温的升高而变小。在不同牧草地,冰草和无芒雀麦草地土壤表现出较高的微生物生物量和较低的呼吸商。与其他牧草地相比,冰草和无芒雀麦草地表现出更好的土壤微生物指标。混播草种以后的盐荒地土壤有良好的微生物指标;退耕以后的苜蓿草地与荞麦农田相比,土壤微生物指标有所好转。     

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%。     

茶园与相邻林地土壤有机碳及基础呼吸的垂直分布特征

对茶园及相邻林地土壤基础呼吸的垂直分布特征进行了研究, 并试图寻求其与土壤有机碳(SOC)、水溶性有机碳(WSOC)、微生物生物量碳(MBC)的关系。结果表明茶园和林地土壤有机碳、土壤呼吸积累量、水溶性有机碳和微生物生物量碳均随着土壤深度的增加而减少, 且茶园均值大于林地。在0~100 cm土壤层次内, 茶园土壤质量敏感性指标(WSOC/SOC)平均值、代谢熵(qCO₂)平均值均大于林地, 微生物熵(qMBC)平均值小于林地。茶园和林地土壤基础呼吸速率与SOC、WSOC及MBC呈显着正相关, 向后筛选回归模型表明对茶园土壤基础呼吸的影响作用依次为SOC>MBC>WSOC,对林地土壤基础呼吸的影响作用则为WSOC>SOC>MBC.茶园土壤代谢作用强于林地, 但茶园有机碳库的稳定性比林地差, 不利于土壤有机碳库的积累, 为促进茶叶生产的持续健康发展, 茶园土壤需要更加科学合理的施肥和耕作措施。     

多菌灵对土壤微生物呼吸作用的影响

将不同剂量的多菌灵加入土壤中,用直接吸收法(密闭法)测定了多菌灵对土壤微生物呼吸作用的影响。结果表明:不同剂量的多菌灵加入土壤后,在培养的前4d内,各多菌灵处理二氧化碳的呼出量显著低于对照;4d之后,各处理间二氧化碳的呼出量明显增加且不存在差异;各处理二氧化碳呼出量变化动态呈逻辑斯谛曲线。     

经营措施对土壤碳储量和碳通量的影响

经营管理措施强烈地影响着土壤碳吸存,人类不当的经营管理措施已经造成了土壤有机碳的排放.本文根据已有的研究成果,探讨了人类经营管理措施(土地利用方式的改变、耕作、施肥、间作)对土壤碳储量和土壤呼吸的影响,为制定合理的经营管理措施、减少温室气体的排放提供理论参考.