气象因子对太湖地区旱作农田土壤水分动态的影响

【目的】研究太湖地区气象因子对旱作农田土壤水分的影响程度,厘定影响农田土壤水分的主要气象因子,为气候变化背景下农田水分管理提供科学依据。【方法】提取野外试验研究平台的旱作物生长季监测数据（逐日气象资料和土壤水分资料）,采用相关分析、逐步回归分析和通径分析等方法进行统计分析,计算直接通径系数和间接通径系数、决策系数。【结果】（1）供试实验基地农田土壤水分与日降水量、日蒸发量、日照时长、平均风速及日最大空气湿度等因子分布呈极显著正相关和负相关（相关系数分别为0.648、-0.566、-0.454、-0.331及0.371）,但与日最高气温不显著相关;（2）通径分析表明,气象因子对旱作农田土壤水分的直接影响大小顺序为：日降水量＞平均风速＞日照时长＞日蒸发量＞日平均空气湿度＞日最低气温>日最小空气湿度＞日最高气温＞日最大空气湿度＞日平均气温,但计算的决策系数表明,日降水量对土壤水分的综合决定能力最大;（3）通过逐步回归分析,得到了旱田土壤水分的气象因子多元回归模型：Y=10.174+0.386X4+1.095X7-0.509X8-0.766X9-0.345X10（R2=0.912,P<0.01）,达极显著水平。【结论】气象因子对太湖地区旱作农田土壤水分具有显著的控制作用,其中降雨量的影响最为主要。建立的多元回归模型可以用来预估气象因子变化下旱作农田土壤水分变化,但还需要更长时期监测的验证。     

不同土壤水分条件下文冠果阶段性耗水规律

为探究文冠果在不同土壤水分条件下的耗水规律,以2年生盆栽文冠果为研究对象,用称重法研究了文冠果在2015年7-9月的耗水状况。结果表明:不同土壤水分处理下,文冠果的日耗水量和月耗水量总体表现的趋势是T1(适宜水分)T2(轻度干旱)T3(中度干旱)T4(重度干旱),耗水量在各月的分配规律为:7月8月9月。日耗水量与气象因子的相关分析表明:不同土壤水分处理下文冠果日耗水量与日平均气温呈极显著正相关关系(P0.01),与日平均相对湿度呈极显著负相关关系(P0.01),但与平均风速相关性不明显。土壤水分含量对文冠果水分利用效率影响较大,T2(轻度干旱)处理可显著提高水分利用效率(P0.05),如与T1相比,可提高55.8%,而T3和T1处理间差异不显著,T4处理下文冠果的水分利用效率显著低于其它3个处理(P0.05)。     

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。     

洞庭湖湿地土壤有机质空间分布及其相关性研究

以洞庭湖湿地的泥沙滩地、湖草滩地、芦苇滩地和集成垸人工杨树林为研究对象。研究了不同湿地类型的土壤有机质含量的统计学特性、土壤有机质的水平分布、垂直分布特征以及其与pH值、土壤水分和容重等指标的相关性。结果表明,4类湿地类型土壤有机质差异显著;湿地表层土壤有机质的水平分异为：湖草滩地（33.04±10.86）g/kg〉芦苇滩地（23.23±4.78）g/kg〉杨树林地（16.92±3.44）g/kg〉泥沙滩地（4.60±0.59）g/kg,除泥沙滩地外,其他3类土壤有机质含量和人为干扰因素呈负相关关系;土壤有机质的垂直分异为：除泥沙滩地外,湖草滩地、芦苇滩地和杨树林地的土壤有机质含量都是从上到下依次递减;湿地土壤有机质与pH值呈显著负相关关系（0.05水平）,Pearson相关系数为-0.594;有机质和土壤水分呈极显著的正相关关系（0.01水平）,Pearson相关系数为0.830;土壤有机质与容重呈极显著的指数负相关关系（P〈0.01）,回归方程为：Y=367.308e-2.462X（R=-0.885,N=43）。     

杨树林土壤呼吸及影响因子分析

杨树是肥东县重要的森林资源,在区域碳平衡中扮演重要的作用。该文以肥东县牌坊乡2003年栽植杨树为研究对象,利用LI-Cor6400-09土壤呼吸测量系统测定了杨树林土壤呼吸速率及环境因子变化特征。结果表明：土壤温度的最大值均出现在8月初,最小值均出现在1月份;杨树林地土壤呼吸日变化为较平缓的单峰曲线,峰值出现在14∶00;杨树林土壤呼吸存在明显的季节变化,月平均土壤呼吸变幅在0.5～5.12μmolCO2m-2.s-1,不同月份的土壤呼吸均值间具有显著差异（p〈0.05）;土壤呼吸速率与温湿度呈明显的指数关系。     

不同土壤水分条件下北京山梅花生长与耗水特性研究

采用盆栽控水试验对比研究了不同土壤水分CK、W1、W2、W3(分别为田间最大持水量的80%~75%、65%~60%、50%~45%、35%~30%)对野生花灌木北京山梅花耗水及生长的影响。结果表明:北京山梅花的耗水日进程、耗水速率日变化在各处理下均呈"单峰型"曲线;Gs、Tr日变化呈"双峰型"曲线;W1、W2处理下的水分利用效率日变化显著高于其他处理;各水分梯度的日耗水量随天气的变化趋势均为晴天半晴天阴天;株高、总叶面积、干重等生长指标在不同水分梯度下差异显著,过高或过低的土壤含水量会降低植株的根冠比;北京山梅花日耗水量与环境因子的相关性大小依次为:光照气温相对湿度(负)。综合考虑其耗水量、水分利用效率及生长状况,建议选择控制土壤水分在田间最大持水量的65%~60%,既起到节水的效果,又能保障植株正常生长。     

不同土地利用下的土壤呼吸及其与环境因子的关系

为探讨土地利用对农田土壤呼吸的影响及其与环境因子的关系,在太原盆地用闭合动态法(Li-6400)对4种不同土地利用下的土壤呼吸及其与土壤温度和水分的关系进行了为期1 a,每月2~4次的定位测定,用不同方法分析了土壤呼吸及其温度敏感性以及土壤呼吸的季节变化与土壤温度、土壤水分季节变化的关系。结果表明,4种土地利用方式下的土壤呼吸及土壤温度具有较为明显的、一致的季节变化,冬春低,夏秋高,土壤水分的季节变化受降水量影响呈现出波形变化。从土壤温度、土壤水分和土壤呼吸的均值来看,不同土地利用之间的差异均未达显著水平。土壤温度的季节变化解释土壤呼吸季节变化的41%~62%(指数函数)、44%~69%(LloydTaylor函数);土壤水分的季节变化解释了土壤呼吸季节变化的22%~38%(指数)和33%~57%(线性)。用土壤温度及土壤水分相结合用于土壤呼吸建模后,对土壤呼吸变化解释率可达52%~75%(线性)、48%~78%(指数-幂型)和52%~82%(双幂型)。4种土地利用方式下土壤呼吸的温度敏感系数Q10值在2.29~2.71,从大到小依次为药材地柠条地玉米地草地;R10值在2.06~2.41μmol/(m2·s)。4种土地利用方式下年土壤呼吸均值为3.94μmol/(m2·s),从大到小依次为草地药材地玉米地柠条地。     

不同土地利用方式下土壤温度与土壤水分对黑土N2O排放的影响

采用静态箱-气象色谱法,对黑土区3种不同土地利用方式（草地、裸地和农田）下土壤氧化亚氮（N2O）的排放特征及其与土壤温度和土壤水分的关系进行研究。结果显示：试验监测期间（2011年5月27日— 9月30日）,不同土地利用方式下,土壤N2O累积排放量分别为草地52.08 mg N·m-2、裸地64.43 mg N·m-2、农田70.16 mg N·m-2,农田土壤N2O累积排放量比草地和裸地分别高出35%和9%,草地、裸地和农田的N2O平均排放通量分别为16.56、20.36、21.44 μg N·m-2·h-1。草地和裸地中,土壤N2O排放通量与土壤温度和土壤水分（充水孔隙度,WFPS）相关性均不显著,但在农田中,土壤N2O排放通量与土壤温度（5 cm和10 cm）和土壤水分（5 cm）均呈显著正相关（P<0.05）。另外,土壤N2O累积排放量与土壤硝态氮和矿质氮含量均呈正相关关系。研究表明,黑土草地开垦可促进土壤N2O的排放,且不同土地利用方式下土壤N2O排放的主要影响因子不同。     

近45年微山湖湿地周边大气湿度的变化特征

使用微山湖湿地周边代表站微山站1961～2005年气象资料,计算其绝对湿度,分析绝对湿度的变化特征,并与距湿地较远的枣庄站对比,分析湿地对周边大气湿度显著的调节作用。结果表明:湿地周边绝对湿度夏季最大,冬季最小,相对湿度夏季最大,春季最小。近45年来年平均绝对湿度呈上升趋势,年平均相对湿度呈下降趋势,但均不显著。四季中冬春季平均绝对湿度呈显著上升趋势,秋季平均相对湿度呈显著下降趋势。受湿地影响,湿地周边年平均绝对湿度比对比站偏高0.4g/m3,年平均相对湿度偏高4%。两站大气湿度差值有明显的月际变化,5月差值最大,年及春、夏、秋三季平均绝对湿度差异显著,冬季平均绝对湿度差异不显著,年及春、秋、冬季三季平均相对湿度差异显著,夏季平均相对湿度差异不显著。     

滇中云南松林土壤呼吸季节动态及其影响因子研究

采用Li-6400-09便携式土壤呼吸室对澄江尖山河流域云南松土壤呼吸速率进行定位测定,并对土壤呼吸的影响因子进行分析。结果表明:土壤呼吸具有明显的季节变化特点,云南松次生林土壤呼吸波动范围为0.77~4.22μmol·m-2·s-1,湿季土壤呼吸速率显著高于干季(p0.05);土壤呼吸速率与土壤温度和土壤水分的相关性均达到显著水平,且与土壤水分相关性最紧密,它能够解释云南松林土壤呼吸的57.9%~69.4%;双因素模型较好地拟合了土壤温度和土壤含水量对土壤呼吸的交互作用,两者共同解释了土壤呼吸速率变化的74.5%~81.6%;相关分析表明,不同土壤化学指标对土壤呼吸速率的影响存在差异。土壤呼吸速率与土壤易氧化有机碳、全氮、水解氮及pH均呈显著的正相关关系,且与土壤全P含量呈极显著的正相关关系(p0.01),而与土壤C/N则呈极显著的负相关关系。因此,西南地区严重干旱的情况下,土壤含水量的减少成为云南松林土壤呼吸季节变化的主控因子,其次为土壤化学性质的影响。     

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%.     

博斯腾湖人工和天然芦苇湿地土壤呼吸动态变化规律及其影响因素

为研究干旱区淡水湖泊湿地土壤呼吸作用的动态变化及其影响因素,以博斯腾湖人工和天然芦苇(Phragmites australis)湿地为样地,于2014年11月—2015年9月,利用LI-840A土壤碳通量自动测定仪对土壤呼吸的日变化和季节动态进行了监测。结果表明:人工、天然芦苇湿地土壤呼吸速率的日变化表现为明显的单峰曲线,且呈现出一定的波动性;两种芦苇湿地土壤呼吸速率均具有明显的季节变化特征,生长旺盛期(7—8月)的土壤呼吸作用最强,越冬期(11月)土壤呼吸作用最弱;博斯腾湖芦苇湿地土壤呼吸速率为正值,且人工芦苇湿地土壤呼吸速率高于天然芦苇湿地;5 cm深土壤温度、近地表温度和空气相对湿度是土壤呼吸速率的主要影响因素;人工、天然芦苇湿地土壤呼吸速率均与土壤p H和盐分呈负相关,而与土壤有机碳呈正相关。     

不同种桉树人工林土壤呼吸速率时空动态及其影响要素

为研究不同种桉树Eucalyptus人工林土壤呼吸速率时空变异特征及其影响要素,估算桉树人工林土壤碳排放通量,测定2016年3月-2017年2月时段内5个不同种桉树林及1个湿加松Pinus elliottii×caribaea林土壤呼吸速率,分析桉树人工林土壤呼吸速率时空变化及其与影响要素的相关关系。结果表明:6个林分土壤呼吸速率时间变化明显,均呈单峰曲线格局;土壤呼吸速率与表层土壤温度符合指数模型,与平均体积含水率符合二次多项式模型（P < 0.001）,土壤呼吸速率时间变化受土壤温度和体积含水率共同驱动,温、湿度双因素模型可以解释土壤呼吸速率44.8%~83.9%的变异。土壤呼吸速率的空间变异主要受表层土壤容重、叶面积指数、总孔隙度和非毛管孔隙度的影响,相关性均为极显著（P < 0.01）;土壤表面二氧化碳累积通量还受到土壤表层有机碳密度影响,相关性显著（P < 0.05）。尾叶桉E. urophylla林和托里桉E. torelliana林的土壤呼吸速率年均值及土壤表面碳排放年累积通量均显著大于其他林分（P < 0.05）,两者之间差异不显著。     

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%。     

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。     

半干旱黄土丘陵区河北杨和油松生长季树干液流特征

为探究半干旱黄土区河北杨Populus hopeiensis和油松Pinus tabulaeformis树干液流密度变化特征,利用Granier热扩散探针监测陕西省延安市吴起县河北杨和油松人工林生长季（6-10月）树干液流密度的变化过程,并同步测定气象因子、林下土壤含水量和树木茎周长变化。结果表明:①2种树种树干液流密度日变化表现为“昼高夜低”单峰或双峰型曲线,油松比河北杨晚1 h左右到夜间水平。河北杨各月日均液流量大小为7月（3.69 kg·d-1）> 6月（2.90 kg·d-1）> 8月（2.63 kg·d-1）> 9月（1.47 kg·d-1）> 10月（1.16 kg·d-1）,油松为7月（5.74 kg·d-1）> 6月（3.30 kg·d-1）> 8月（3.29 kg·d-1）> 10月（2.06 kg·d-1）> 9月（1.76 kg·d-1）。2种树种晴天树干液流密度变化幅度较大,而雨天变化幅度较平缓。②观测期间,2种树种均存在夜间液流活动,主要发生在0:00-6:00,在1:00点开始逐渐上升。河北杨和油松夜间液流量占全天总液流量最大比例分别为23.8%和16.6%,观测期间平均比例分别为12.1%和10.0%。③相关分析表明:河北杨液流密度与太阳辐射和气温呈极显著正相关（P < 0.01）,与风速显著正相关（P < 0.05）,与相对湿度极显著负相关（P < 0.01）,油松液流密度与太阳辐射、风速、气温和土壤含水量呈极显著正相关（P < 0.01）,与相对湿度和气压显著负相关。2种树种液流密度日变化与茎周长日变化呈显著负相关关系,液流活动能够指示树干茎周长白天收缩和夜间膨胀的日变化。     

水稻灌浆期冠-气温差与土壤水分和气象因子的关系

在水稻灌浆结实期进行不同梯度水分胁迫处理,研究该时期水稻冠-气温差(冠层-空气温差)与土壤水分及气象因子间的关系.结果表明,灌浆期水稻冠-气温差与土壤水分含量关系密切,总体来说,土壤含水量越低,冠层温度越高,冠-气温差的算术值越大,而且冠层温度一般来说都低于气温,灌浆前期表现得尤为明显.冠层温度与气象因子中的大气温度、太阳辐射呈极显著正相关,与空气湿度呈极显著负相关,与风速呈负相关但不显著.一天中,不同水分处理间冠-气温差差别最大的时间在各灌浆时期表现不同,但基本集中于12:00～15:00.     

不同管理措施对长江口围垦湿地芦苇群落土壤呼吸的影响

以崇明东滩的长江口典型芦苇湿地作为试验地点,通过对研究样地冬春季土壤呼吸及表层土壤温度、含水量的测定,探讨不同刈割期和还田处理对湿地芦苇土壤呼吸的影响。结果表明,晚期刈割且还田措施显著增加了土壤呼吸强度,而早期刈割且不还田措施显著降低了土壤呼吸强度。湿地土壤呼吸与土壤温度和水分的相关性分析显示,土壤呼吸与表层土壤温度具有显著的指数关系,而与表层含水量的关系较低,二者的共同作用可以解释土壤呼吸变化的88%～93%,表明不同的管理措施可显著影响湿地生态系统中的土壤碳排放。     

不同耕作方式麦田土壤温度及其对气温的响应特征 ——土壤温度日变化及其对气温的响应

 【目的】针对以往研究在土壤温度观测和不同耕作条件下土壤温度效应规律上的不足,研究了华北平原不同耕作方式冬小麦田土壤温度日变化及其对气温的响应特征。【方法】试验于河北省栾城县设置翻耕、旋耕和秸秆覆盖免耕处理,采用热脉冲-时域反射技术,连续监测2004-2005年冬小麦生育期土壤温度和气温。【结果】各层次土壤温度日变化随气温呈正弦函数变化;土壤温度日变化随土壤深度呈“锥形”;2.5～80 cm土壤深度每增加5 cm,土壤温度随气温的变化滞后1.2 h左右;不同耕作方式土壤日最高和最低温度均具有显著差异,秸秆覆盖度是其主要影响因素之一;免耕在冬小麦活动期,显著降低了2.5 cm土层土壤最高温度0.66～4.85℃,而在越冬期提高最低温度0.64～0.87℃;冬小麦生长前期（出苗-拔节）免耕较其他处理显著降低了2.5 cm土层土壤温度日变化幅度,其中较翻耕降低0.65～5.21℃,较旋耕降低0.48～3.89℃。【结论】不同耕作方式各层次土壤温度均极显著响应气温变化;耕作方式主要影响土壤温度的变化幅度而且主要表现在冬小麦生长前期;免耕在冬小麦活动期表现为降温效应,究其原因是由于较大程度地降低高温而较小程度地提高低温;越冬期表现增温效应是由于显著提高了各个时刻的土壤温度。     

降雨条件下红椎树干直径微变化特征

【目的】了解降雨天气条件下红椎树干直径微变化特征,为开展红椎直径微生长对全球气候变化的响应研究提供基础数据。【方法】试验样地位于广西友谊关森林生态系统国家定位观测研究站实验区范围内,选取3株长势良好的红椎标准木,在树干1.3 m高处安装树干径向变化记录仪,于2019年5—10月连续观测直径微变化过程,同步观测风速、空气温度、降雨、空气相对湿度、光合有效辐射、土壤含水量及土壤温度等环境因子,揭示不同降雨条件下红椎直径微变化特征,并分析不同降雨量级下直径微变化与环境因子的相关性。【结果】2019年研究区域雨季的大气降雨总量为847.90 mm,以降雨量级<10 mm的降雨为主,占总降雨场次的46.88%;降雨量级≥50 mm对总降雨量的贡献最大,占总降雨量的59.19%。观测期间红椎树干日平均直径微生长量为30.65μm,直径总增长量为4383.17μm,大于日平均直径微收缩量（-19.91μm）和直径总收缩量（-796.44μm）。降雨对红椎树干直径变化产生显著（P<0.05,下同）或极显著（P<0.01,下同）影响,不同降雨量级对直径微变化的影响表明:红椎树干直径微变化日周期的峰值出现时间表现为随降雨量级增大而滞后,谷值出现时间表现为随降雨量级增大而提前,振幅表现为随降雨量级增大而减小,且在较大的降雨量级下,树干直径微变化日周期表现为单调增加;连续降雨天气条件下,树干直径持续膨胀,当水分达饱和状态时,其直径出现最大值,连续降雨后的几天,直径出现负增长。降雨天气下,直径微变化与空气湿度呈显著或极显著正相关,与空气温度、饱和水汽压和土壤温度呈显著或极显著负相关关系,与风速、光合有效辐射和土壤含水量的相关性因降雨量级的不同而存在差异。【结论】降雨显著影响红椎树干直径变化,其日变化特征对降雨量级和降雨时长的响应存在差异;在相关环境因子中,空气相对湿度、土壤温度和饱和水汽压对直径变化影响的贡献最显著,且这3个因子对不同降雨条件下的红椎直径微变化均具有控制作用。