城市湿地毛竹林土壤二氧化碳通量研究

为了解城市湿地典型基塘系统的土壤二氧化碳(CO_2)通量特征,以杭州西溪国家湿地公园毛竹林为主要研究对象,通过静态箱式法进行土壤CO_2的通量观测。结果表明:西溪湿地毛竹林土壤是CO_2的排放源,为单峰型,CO_2通量最小值出现在冬季1月,为(127.41±24.06)mg·m~(-2)·h~(-1),最大值出现在夏季的9月,为(537.21±41.12)mg·m~(-2)·h~(-1),是1月最小通量的4倍多,全年毛竹林土壤CO_2的累积排放量为3 366.29 g·m~(-2)·a~(-1)。西溪湿地毛竹林土壤CO_2通量与10 cm土壤温度、0~20 cm土壤含水量有显著相关性,与土壤有机碳质量分数呈负相关。     

基于随机森林模型的毛竹林CO_2通量模拟及其影响因子

【目的】探究环境因子对毛竹林CO_2通量的影响,为亚热带典型森林碳循环模拟提供技术和理论支撑。【方法】基于浙江省安吉县山川乡2011—2014年毛竹林通量塔观测数据,采用随机森林模型对毛竹林CO_2通量进行模拟,以均方根误差(RMSE)、决定系数(R~2)和林氏调和系数(LCCC)3个指标评价模型精度,并通过计算环境因子重要性得分来分析环境因子对毛竹林CO_2通量的影响。【结果】随机森林模型能以较高精度模拟毛竹林CO_2通量,但由于2013年7和8月发生极端高温干旱,模型难以刻画这种短时、剧烈的干扰,最终导致测试阶段模型精度(R~2=0.845 5,RMSE=0.437 7 mg·m~(-2)s~(-1),LCCC=0.914 1)低于训练阶段模型精度(R~2=0.961 5,RMSE=0.005 4 mg·m~(-2)s~(-1),LCCC=0.980 1);十折交叉验证表明,随机森林模型拟合效果稳定,且模型内部参数设置合理,模型误差主要来自于输入数据;在月尺度上,环境因子对毛竹林CO_2通量影响的重要性得分表现为光合有效辐射PAR(63.332)土壤5 cm深处温度T_S(29.932)空气相对湿度R_H(25.839)大气温度T_A(25.581)空气CO_2浓度C_(CO_2)(25.095)饱和水汽压差VPD(24.123)风速W_S(23.504)生态系统有效能量A_E(19.323)土壤热通量Q_S(18.502),PAR对毛竹林CO_2通量变化影响最大,PAR、T_S和VPD对毛竹林CO_2通量的影响较显著(P0.05),这3个因子是影响月尺度上毛竹林CO_2通量变化的主导因子。【结论】随机森林模型能以较高精度拟合毛竹林CO_2通量;在相关环境因子中,光合有效辐射、土壤5 cm深处温度和饱合水汽压差对毛竹林CO_2通量影响的贡献最显著,这3个因子对毛竹林CO_2通量月尺度上的变化具有控制作用。     

湖南岳阳地区杨树人工林生态系统净碳交换季节动态研究

利用涡度相关法对长江流域杨树人工林CO2通量季节变化进行了研究。结果表明:CO2通量的日变化特征与杨树所处生长阶段以及光合有效辐射(PAR)有关,夜间生态系统净碳交换(NEE)与5 cm土壤温度呈指数相关,全年的生态系统净碳交换(NEE)数值波动在-2~2 mg.m-2.s-1之间。生长季NEE的变化特点为:早上7点开始生态系统整体表现为吸收CO2,到午时(11:00—13:00)NEE的值较为稳定,日落(18:30—19:00)开始生态系统呼吸作用占主导,而晚上NEE的值变化不大。CO2的最大吸收出现在早上10点左右。NEE同时表现为较为明显的季节变化,在生长季节(4-9月)NEE多为负值,生态系统整体表现为对CO2的吸收,而在非生长季表现为一定强度的碳释放,值得注意的是在2006年的6月碳固定能力弱于生长季的其他月份,原因是长期降雨导致土壤呼吸加剧和水淹的生理胁迫导致杨树呼吸作用加剧。2006年全年NEE为-579 g.m-2,说明该生态系统具有明显的碳汇功能。     

4种寒温带兴安落叶松林土壤CO_2,CH_4和N_2O排放通量特征

利用静态箱-气相色谱法,研究大兴安岭4种典型落叶松林(藓类-兴安落叶松林、杜香-兴安落叶松林、草类-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林)在生长季主要温室气体(CO_2、CH_4和N_2O)排放通量特征及与土壤理化性质的关系。结果表明:4种落叶松林均为CO_2的排放源,平均排放通量分别为45.88(藓类-兴安落叶松林)、38.68(杜香-兴安落叶松林)、54.54(草类-兴安落叶松林)和62.98(杜鹃-兴安落叶松林) mg·m~(-2)h~(-1)。其中杜鹃-兴安落叶松林排放通量最高,4种林型土壤CO_2排放通量均与土壤温度呈显著正相关。CH_4平均排放通量依次为0.089(藓类-兴安落叶松林)、-0.037(杜香-兴安落叶松林)、0.004(草类-兴安落叶松林)和-0.03(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m~(-2)h~(-1),藓类-兴安落叶松林和草类-兴安落叶松林为CH_4的源,另2种林型表现为CH_4的汇。其中藓类-兴安落叶松林贡献了该地区95%以上的CH_4排放量。草类-兴安落叶松林和杜鹃-兴安落叶松林与土壤温度存在显著相关性。藓类-兴安落叶松林和杜香-兴安落叶松林与土壤有机碳呈显著负相关。4种林型中仅杜鹃-兴安落叶松林土壤CH_4排放通量与5 cm深土壤含水量存在显著相关性。N_2O平均排放通量依次为0.007 3(藓类-兴安落叶松林)、0.012(杜香-兴安落叶松林)、0.009 3(草类-兴安落叶松林)和-0.0003(杜鹃-兴安落叶松林)mg·m~(-2)h~(-1),表现为N_2O的源(杜鹃除外)。不同月份N_2O排放通量研究结果显示,该地区4种林型N_2O的排放主要集中在夏末和秋季。影响N_2O排放通量的环境因子因林型而异,其中草类-兴安落叶松林与10 cm土壤温度呈显著正相关,与全氮、碱解氮和有机碳呈显著负相关;杜鹃-兴安落叶松林与土壤温度和土壤含水量均呈显著正相关性;藓类-兴安落叶松林和杜香-兴安落叶松林分别与土壤全氮和有机碳存在显著相关性,与土壤温度、含水量、pH值无显著相关性。     

排水造林对温带小兴安岭沼泽湿地碳源/汇的影响

【目的】从生态系统尺度揭示排水造林干扰对温带沼泽湿地碳源/汇功能的影响规律及其影响机制,以期为湿地碳汇管理提供科学依据。【方法】选取小兴安岭沼泽湿地排水造林后不同时期(10,30年)形成的人工兴安落叶松林及天然草丛沼泽为研究对象,采用静态箱-气相色谱法、碳/氮分析仪测定法与相对生长方程法,同步测定10,30年生人工兴安落叶松林及相应立地上天然草丛沼泽的土壤呼吸(CO_2、CH_4)碳排放量、植被净初级生产力与年净固碳量,并依据生态系统净碳收支平衡揭示排水造林对温带沼泽湿地碳源/汇的影响规律。【结果】排水造林改变了草丛沼泽CH_4排放的季节变化趋势,由单峰排放型转化为排放与吸收交替型,并使CH_4源/汇功能发生了转化,由草丛沼泽CH_4强排放源(年通量1.780 mg·m~(-2)h~(-1))转化为人工林CH_4弱吸收汇(年通量-0.006 mg·m~(-2)h~(-1));排水造林对草丛沼泽土壤CO_2排放年通量(168.07~220.43 mg·m~(-2)h~(-1))并无显著影响,10,30年生人工兴安落叶松林土壤CO_2排放年通量分别较草丛沼泽降低12.8%(P0.05)和提高14.3%(P0.05);排水造林改变了草丛沼泽CH_4和CO_2排放主控因子,即其CH_4主控因子由30~40 cm土壤温度转化为与土壤温度不相关,草丛沼泽土壤CO_2主控因子为气温及0~30 cm土壤温度,10和30年生人工林排水垄转化为气温及0~40 cm土层土壤温度、而排水渠转化为气温及地表温度(30年生人工林)或与气温及土壤温度均不相关(10年生人工林);10年生人工林植被净初级生产力和年净固碳量(10.51和4.68 t·hm~(-2)a~(-1))显著低于草丛沼泽(15.44和6.74 t·hm~(-2)a~(-1))31.9%和30.6%(P0.05),而30年生人工林植被净初级生产力和年净固碳量(14.40和6.39 t·hm~(-2)a~(-1))却与草丛沼泽相近(-6.7%和-5.2%,P0.05);10年生人工林碳汇(0.72 t·hm~(-2)a~(-1))显著低于草丛沼泽(2.08 t·hm~(-2)a~(-1))65.4%(P0.05),30年生人工林碳汇(1.20 t·hm~(-2)a~(-1))仍低于草丛沼泽但差异性不显著(-42.3%,P0.05)。【结论】10年生兴安落叶松人工林显著降低小兴安岭草丛沼泽湿地碳汇功能近2/3,其碳汇功能恢复至少需要30年以上时间,故应避免对温带沼泽湿地进行排水造林。     

火烧强度对苏南地区植被土壤呼吸的影响研究

林火是森林生态系统碳循环的重要影响因子。火干扰引起的土壤碳通量变化会直接影响森林生态系统的碳循环过程。以苏州市光福镇潭山2016年森林火灾后的火烧迹地为研究区域,对不同强度(轻度、中度)火烧迹地和未过火区域(对照)的土壤呼吸速率进行测定。结果表明,火干扰导致该地区一年后土壤呼吸速率显著升高,且中度火烧轻度火烧未过火;轻度、中度火烧迹地和对照样地土壤呼吸速率的数值分别为(3.43±0.15)μmol CO_2m~(-2)s~(-1)、(3.84±0.28)μmol CO_2m~(-2)s~(-1)、(3.02±0.26)μmol CO_2m~(-2)s~(-1)。通过进一步对土壤温湿度测定表明,火烧后土壤温度和土壤含水率对土壤呼吸速率的影响均为正相关且前者影响更为显著。研究结果对苏南地区火干扰后森林生态系统碳循环变化的研究具有重要意义。     

模拟气候变暖和林内穿透雨减少对干旱年暖温带锐齿栎林土壤呼吸的影响

[目的]研究土壤呼吸对气候变暖和干旱的响应,阐明全球气候变化与土壤碳排放之间的反馈关系。[方法]采用红外辐射增温和林内穿透雨减少技术模拟气候变暖和干旱,通过LI-8100土壤CO2通量测定系统对生长季土壤呼吸速率进行观测,分析了干旱年不同处理(对照、增温+减雨、增温、减雨)对土壤呼吸速率的影响。[结果]显示:生长季,以上4种处理的土壤呼吸速率分别为1.78、1.84、2.02和2.01μmol·m~(-2)·s~(-1),5 cm土壤温度和土壤湿度分别可以解释土壤呼吸速率变异的68.2%87.5%和51.0%66.6%。干旱期,以上4种处理的土壤呼吸速率均低于生长季,增温处理降低了土壤呼吸速率与土壤温度的相关性,但增加了土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性。[结论]干旱年内,土壤温度和湿度是影响该区土壤呼吸速率的主要环境因子,干旱期增温处理引起土壤湿度对土壤呼吸的限制作用削弱了气候变暖与土壤碳排放之间的正反馈作用。     

采伐对温带小兴安岭岛状冻土区森林湿地碳源/汇的影响

【目的】北方泥炭地对气候变暖引起的冻土退化可能具有正负反馈作用,但其对采伐干扰引起的冻土退化如何响应却仍不清楚。【方法】采用静态箱-气象色谱法和相对生长方程法,同步测定温带小兴安岭岛状冻土区落叶松-泥炭藓沼泽不同采伐处理(D-对照、Z_(15)-轻度择伐15%、Z_(45)-强度择伐45%、J-皆伐)(采伐试验已10 a)样地的土壤呼吸年净碳排放量(CO_2与CH_4)、植被净初级生产力及年净固碳量及相关环境因子(温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量等),并依据生态系统净碳收支平衡,揭示采伐干扰对温带岛状冻土区森林湿地碳源/汇的中期影响规律及影响机制。【结果】1)择伐(Z_(15)和Z_(45))使其土壤CH4年均通量(0.07～1.53 mg·m~(-2)h~(-1))提高5.7～6.4倍(P 0.05),皆伐却使其显著提高20.9倍(P 0.05);2)采伐(择伐与皆伐)使其土壤CO_2年均通量(84.94～106.35 mg·m~(-2)h~(-1))降低14.5%～20.1%(P 0.05);3)采伐干扰改变了CH4排放的主控因子(由气温及5～10 cm土壤温度所控制转化为由气温、0～40cm土壤温度、水位、化冻深度及土壤碳氮比综合控制),但未改变CO_2排放的主控因子(由温度、水位、化冻深度、土壤有机碳含量及碳氮比综合控制);4)其植被净初级生产力(3.94～7.18 t·hm~(-2)a~(-1))和年净固碳量(1.79～4.46 tC·hm~(-2)a~(-1))呈现出随采伐强度增大而递减趋势,皆伐和Z_(45)使两者显著降低28.7%～45.1%和28.7%～59.9%(P 0.05),而Z_(15)对其无显著影响(-1.8%和-2.7%,P 0.05);5)采伐干扰10 a后,择伐使其碳汇功能(-0.34～2.31 tC·hm~(-2)a~(-1))初步得到恢复(Z_(15)高于D 18.5%及Z_(45)低于D 48.7%,P 0.05),而皆伐维持弱碳源(-0.34 tC·hm~(-2)a~(-1),P 0.05)。【结论】在中国温带小兴安岭岛状冻土区森林湿地碳汇管理实践中宜采取中、低强度的择伐方式,而应避免对其进行皆伐。     

温带次生林涡动协方差与清单法碳通量交互对比

【目的】明确东北温带次生林长期CO₂通量与地面碳过程及其不确定性,为提升森林碳通量测算精度提供方法支撑。【方法】选择帽儿山站典型天然次生林,基于2008—2018年涡动协方差(EC)法连续监测的CO₂通量、2008—2019年清单法测算的地面净初级生产力(NPP)和净生态系统生产力(NEP)以及土壤呼吸监测数据,评估2种方法测算CO₂通量的不确定性来源,并比较二者是否具有一致性。【结果】1) EC法测算的11年间平均CO₂净交换量(NEE)为-1.57±0.64t·hm^-2 a^-1,总初级生产力(GPP)为13.56±1.48 t·hm^-2 a^-1,生态系统呼吸通量(Re)为12.00±1.38 t·hm^-2 a^-1,三者不确定性分别为0.47、0.90和1.37 t·hm^-2 a^-1,相对不确定性分别为29.9%、6.6%和...     

石漠化区蚬木天然林土壤呼吸动态变化及其影响因素

蚬木(Excentrodendron hsienmu)林是桂西南石灰岩季节性雨林最具代表性的顶极演替群落,但对该群落类型碳循环过程的研究相对较少。本研究通过对石漠化区蚬木林土壤呼吸动态及其影响因子的测定和分析,研究蚬木林土壤呼吸的动态变化规律及驱动机制。结果表明:蚬木林土壤呼吸日变化与土壤温度呈正相关性,在非生长季的11月两者相关性达到显著水平。土壤呼吸季节动态与土壤温度、日最低气温呈显著正相关性,呈现夏季高、冬季低的特征,与土壤呼吸呈微弱正相关。基于日最低气温和土壤湿度的双因子模型对土壤呼吸拥有最佳拟合效果,可解释土壤呼吸季节变异的71.0%。采用基于日最低气温的单因子模型计算得到土壤呼吸CO_2通量为54.61 t/(hm~2·a);扣除地表裸露岩石后,土壤呼吸CO_2通量为12.95 t/(hm~2·a)。蚬木林土壤呼吸的动态变化与同气候带森林相似;仅考虑土壤覆盖时,土壤呼吸碳通量处于相对较高水平。     

亚热带三种林型甲烷通量及其影响因子

利用静态箱-气相色谱法,观测中亚热带三种森林类型(杉木人工林(CL)、青冈-石栎常绿阔叶林(CG)和马尾松-石栎针阔叶混交林(PM))土壤CH4通量,及土壤温度、含水率、土壤有机质(SOC)和全氮含量等相关因子。结果表明:亚热带三种森林类型土壤CH4通量总体变化趋势相似,均表现出一定的月变化规律,冬季高、春夏季逐渐降低。其通量平均值为-1.71μg/(m2·h)(CL),-4.14μg/(m2·h)(CG)和-9.48μg/(m2·h)(PM),均表现为大气CH4的汇。土壤CH4通量与土壤温度(地表、地下5 cm和地下10cm)之间相关性显著(p0.01)。杉木林和马尾松-石栎林土壤CH4通量与土壤5 cm含水率显著相关(p0.05)。土壤CH4通量与青冈-石栎林SOC含量,杉木林、马尾松-石栎林的全氮含量的相关性显著(p0.05)。     

基塘系统不同竹林土壤CO_2通量特征及其影响因子

【目的】探讨受保护状态下的杭州西溪湿地基塘系统不同类型竹林土壤CO_2通量特征,为基塘湿地生态系统温室气体估算和碳氮循环研究提供科学依据。【方法】采用静态密闭箱-气相色谱法测定西溪国家湿地公园保护区内毛竹林和早竹林的土壤CO_2通量,蒸馏水浸提法与TOC-Vcp H测定土壤水溶性碳氮(WSOC和WSON)含量,氯仿熏蒸-K2SO4提取法测定土壤微生物生物量碳氮(MBC和MBN)含量。【结果】2种竹林土壤CO_2通量差异明显,毛竹林土壤CO_2通量较高,全年各月土壤CO_2通量为(127.4±24.1)~(537.2±41.1)mg·m~(-2)h~(-1),早竹林土壤CO_2通量为(2.1±0.6)~(120.0±22.9)mg·m~(-2)h~(-1);毛竹林与早竹林全年土壤CO_2累积排放量分别为3 366.3和558.4 g·m~(-2)a~(-1),毛竹林土壤CO_2年累积排放量是早竹林的6倍;2种竹林土壤CO_2通量与10 cm深处土壤层温度、土壤含水量呈线性相关;毛竹林与早竹林的土壤水溶性碳含量均在8月达到最大值,分别为(348.1±25.5)和(146.1±9.9)mg·kg~(-1),均在10和12月出现最低值,分别为(202.5±28.5)和(54.9±13.8)mg·kg~(-1),土壤水溶性氮含量在2种竹林中都没有表现出特殊规律,年度波动较大;毛竹林与早竹林土壤微生物生物量碳含量峰值出现在6月,分别为(279.0±17.6)和(313.9±38.6)mg·kg~(-1),2—4月出现最低值,分别为(219.7±13.8)和(198.7±12.8)mg·kg~(-1),毛竹林各月土壤微生物生物量氮含量为(21.4±3.8)~(43.7±4.2)mg·kg~(-1),早竹林各月土壤MBN含量的波动范围比毛竹林大,为(13.9±1.4)~(57.0±10.8)mg·kg~(-1);2种竹林土壤CO_2通量与土壤水溶性碳含量显著正相关(P0.05),与其他参数间相关性均不显著。【结论】西溪湿地基塘系统不同类型竹林土壤CO_2通量具有强烈的时间异质性,其动态受季节性水热条件和呼吸底物土壤水溶性碳变化的共同调控。基塘系统封育有利于转变原先粗犷的开垦利用方式,可减少土壤水溶性碳含量和土壤CO_2排放。     

海南山地雨林土壤CH_4通量与环境因子的关系研究

采用静态箱法采样、气相色谱法测定等方法,2012年6月-2013年5月分别对海南省热带山地雨林原始林(PMR)、热带山地雨林次生林(SMR)和热带山地雨林鸡毛松林(PIP)的土壤CH_4通量及其与土壤含水孔隙率(WFPS)、土壤温度关系进行了研究,结果为尖峰岭热带山地雨林土壤年平均CH_4通量为(-0.594 7±0.112 0)mg CH_4m~(-2)·d~(-1),不同林型间差异不显著(P0.05),其中SMR土壤为(-0.505 8±0.202 6)mg CH_4 m~(-2)·d~(-1),PIP土壤为(-0.625 6±0.161 3)mg CH_4m~(-2)·d~(-1);PMR土壤为(-0.633 4±0.196 8)mg CH_4m~(-2)·d~(-1);3种林型的土壤CH_4通量与土壤温度之间的关系不显著(P0.05);土壤CH_4通量分别与WFPS、SMR的WFPS呈显著线性关系(P0.01),与PMR的WFPS关系不显著(P0.05)。     

欧美杨人工林生态系统净碳交换对环境因子响应的时滞

【目的】定量研究欧美杨人工林生态系统净碳交换(NEE)对环境因子响应的时滞现象,为提高生态系统碳源/汇量的估算准确性提供科学依据。【方法】应用涡度相关技术,结合微气象观测系统,对北京市顺义区欧美杨人工林NEE和环境因子进行连续动态观测,获取2014年生长季(4—10月)NEE、空气温度(T_a)、5 cm深处土壤温度(T_5)、光合有效辐射(PAR)、饱和水汽压差(VPD)和25 cm深处土壤体积含水量(VWC_(25))观测数据,采用回归分析与小波互相关分析相结合的方法定量研究NEE与环境因子的时滞关系;以决定系数(R~2)、林氏调和系数(LCCC)和均方根误差(RMSE)作为评价指标,利用偏相关分析和主成分分析方法分析时滞现象对NEE与环境影响因子之间关系的影响。【结果】PAR是影响NEE变化的主导因子;由于该生态系统地下水位高,水分供给充足,VWC_(25)对NEE没有显著影响(P=0.151 5);白天NEE与PAR同步变化,比T_a、T_5和VPD分别提前2.5、2和2.5 h达到峰值(时滞),夜间NEE与环境因子没有确定的时滞关系;消除时滞现象后,NEE与T_5的线性关系由不显著(P=0.224 8)变为极显著(P=0.005 1);主成分分析表明,对数回归模型可以更准确地描述NEE与环境因子间关系,消除时滞后模型的R~2和LCCC分别提高8.1%和2.0%,RMSE降低0.417μmol·m~(-2)s~(-1)。【结论】欧美杨人工林生态系统NEE日动态变化受T_a、T_5、PAR和VPD控制,白天时滞现象明显,消除时滞现象可以有效提高NEE模型拟合精度。     

桂西石漠化退耕区樟树林土壤呼吸及影响因子

为了解石漠化区樟树(Cinnamomum camphora)林的土壤呼吸动态及影响因子,2014年9月至2015年8月间,采用Li-8100土壤碳通量测定系统对桂西石漠化区樟树退耕林的土壤呼吸进行测定,并研究土壤温度、湿度、细根等因子对其影响。结果表明:樟树林土壤呼吸速率呈现夏季高、冬季低的季节动态特征,年均值分别为(2.89±0.30)μmol CO_2/(m~2·s),与同纬度带森林相近。在时间尺度上,土壤呼吸的季节动态主要由土壤温度决定,两者间存在显著正相关关系,但雨季过高土壤湿度会显著抑制土壤呼吸。在空间尺度上,土壤呼吸和土壤温度、植株胸径间存在显著相关性。     

祁连山干旱山地草地土壤温湿度变化特征

选取祁连山排露沟流域干旱山地草地为研究对象,利用土壤温湿度自动观测系统的监测数据,研究了海拔2 700~2 900 m草地土壤温湿度的变化特征及土壤温湿度之间的相互关系。结果表明:土壤温湿度日变化规律一致,9:00土壤温湿度值最小,18:00土壤温湿度值最大,随月份增加,土壤温湿度均表现为先增大后减小,7月前,土壤温度随月份增加而增加,递增率为3.68℃/月,7月后,土壤温度随月份增加而减小,递减率为3.99℃/月;8月前,土壤湿度随月份增加而增加,递增率为0.017 m~3/(m~3/月),8月后,土壤湿度随月份增加而减小,递减率为0.022 m~3/(m~3/月)。土壤温度与海拔呈二次多项式关系(P0.05),土壤湿度与海拔呈线性正相关关系(P0.05)。土壤温度和土层深度呈显著负相关关系(P0.05),土壤湿度与土层深度呈线性正相关关系(P0.05)。整体而言,土壤温度与土壤湿度之间的关系呈显著负相关(P0.05)。研究结果可为祁连山区干旱山地草地土壤水热的研究提供参考。     

黄河小浪底库区山地栓皮栎人工林土壤呼吸的季节动态

[目的]分离并量化土壤自养呼吸和异养呼吸,探讨各自贡献率及其随季节变化的动态特征。[方法]采用壕沟法和气体红外分析法,研究黄河小浪底库区山地栓皮栎人工林土壤总呼吸、自养呼吸和异养呼吸速率的季节动态变化、贡献率和环境影响因子。[结果]表明:栓皮栎人工林总土壤呼吸、自养呼吸和异养呼吸均呈夏季速率高、冬季速率低。栓皮栎土壤总呼吸、自养呼吸及异养呼吸速率与5 cm土壤温度均呈极显著指数相关,温度敏感性系数Q_(10)值大小为自养呼吸(3.40)异养呼吸(2.90)土壤总呼吸(2.45);栓皮栎土壤总呼吸、自养呼吸、异养呼吸速率与0 10 cm土壤体积含水量均显著线性相关;土壤总呼吸、自养呼吸速率与0 10 cm土壤电导率显著相关。土壤总呼吸和异养呼吸的温度敏感系数Q_(10)值均在冬季最大,夏秋季最小;而自养呼吸的Q_(10)值则呈相反的变化趋势。栓皮栎人工林自养呼吸和异养呼吸对土壤总呼吸的月贡献率为13.23%37.33%和62.67%86.76%,且自养呼吸的贡献率与土壤温度的季节变化规律相似。土壤总呼吸、异养呼吸与自养呼吸的CO2年通量分别为1 616.41、1 199.39、417.02 g·m~(-2)·a~(-1)。[结论]经过区分与定量化土壤总呼吸及其组分,确定异养呼吸为本研究区栓皮栎人工林土壤总呼吸的主要组分,作用于异养呼吸的生物与非生物因子均能显著影响整个森林生态系统表层CO_2总排放通量的大小,进一步为该研究区森林生态系统碳循环与能量流动的进一步量化研究提供参考。     

神农架4种典型针叶人工林土壤酶活性及其生态化学计量特征

[目的 ]探讨土壤酶活性及其生态化学计量比对土壤微生物养分的限制和土壤养分有效性的指示作用。[方法 ]以神农架地区水杉、柳杉、落叶松和华山松4种人工林纯林土壤为研究对象,测定不同林分土壤酶活性及其生态化学计量比和土壤化学性质。[结果 ]柳杉林、华山松林和落叶松林土壤β-葡萄糖苷酶(BG)活性显著高于水杉林,落叶松林土壤β-乙酰葡糖胺糖苷酶(NAG)活性显著高于其他3个林分,不同林分间土壤磷酸单酯酶(AP)差异不显著;水杉林土壤BG:NAG和BG:AP显著低于其他3个林分,落叶松林土壤BG:NAG显著低于柳杉林和华山松林,落叶松林土壤NAG:AP显著高于其他3个林分,其中,本区域4种林分土壤NAG:AP(1.01±0.22)指示4种类型人工林土壤微生物可能受到土壤氮限制。冗余分析显示:土壤有机碳和pH值是土壤酶活性的重要影响因素。[结论 ]林分是土壤酶活性及其生态化学计量比的重要影响因素,其对土壤有机碳和pH值的影响是调控土壤酶活性变化的主要因素。     

湖南莽山4种林型甲烷通量及其影响因子

以湖南省莽山地区4种典型森林类型(阔叶混交林、针阔混交林、常绿阔叶林及山地矮林)为研究对象,采用静态箱-气相色谱法观测4种森林类型土壤CH_4通量,比较其CH_4通量的动态及影响因子。结果表明:在生长季,4种森林类型甲烷通量总体上表现为汇,其大小顺序为常绿阔叶林(-10.290 9±9.900 5μg·m~(-2)h~(-1))山地矮林(-14.175 8±11.559 0μg·m~(-2)h~(-1))阔叶混交林(-17.115 5±11.074 8μg·m~(-2)h~(-1))针阔混交林(-23.700 2±10.484 7μg·m~(-2)h~(-1));除针阔混交林外,甲烷通量与土壤含水量无显著的相关性,4种森林类型甲烷通量均与土壤温度呈显著的负相关;甲烷通量对土壤养分的响应出现差异:山地矮林甲烷通量与土壤全氮、全磷呈显著正相关;常绿阔叶林甲烷通量与土壤有机碳呈显著负相关,与土壤全氮显著正相关,其他两种森林类型甲烷通量均与全氮呈显著正相关,说明土壤温度和土壤全氮是影响莽山地区甲烷通量的主要因素。     

氮沉降对中国森林土壤CO_2通量的影响

氮沉降可能改变森林土壤CO_2通量,已有研究结果对氮沉降作用的方向和强度上具有很大的不确定性。通过整合已有模拟氮沉降的野外监测数据,评估了氮沉降对中国森林土壤CO_2通量的影响。结果表明,氮沉降平均降低了中国土壤CO_2通量的8.7%,且这种影响对次生林和人工林影响较大,而对原始林影响较小。同时,氮沉降对土壤CO_2通量的影响对阔叶林、针叶林和针阔混交林均无显著影响,但显著降低了竹林土壤CO_2通量的36%。施加100 kg N·hm~(-2)·a~(-1)时才会对森林土壤CO_2通量造成显著降低,且施加硝酸铵的降低大于尿素。氮沉降的这种影响主要是由于过多的氮抑制了土壤微生物活性造成的。