3种高寒草甸土壤CO2通量及碳密度差异变化

在祁连山东缘选择珠芽蓼草甸(P)、针茅草地(S)、杜鹃灌丛草甸(R)3种高寒草甸,利用LI-8100A土壤CO2通量自动测定系统与室内分析相结合的研究方法,分析了土壤有机碳密度、碳通量的动态及其与环境因子的关系。结果表明:不同植被类型的土壤有机碳密度差异显著,大小顺序为R>S>P,随土壤深度的增加,土壤碳密度降低;土壤CO2通量大小顺序为S>P>R,样地P、S呈单峰变化。峰值均出现于14∶00～15∶00;土壤CO2通量与近地面的空气湿度、碳含量显著负相关,与土壤温度、近地大气温度显著正相关,与土壤含水量无明显相关性。     

库布齐沙地四种植被类型土壤呼吸的昼夜变化及其影响因子

采用Li-6400-09土壤呼吸室对库布齐沙地四种植被类型土壤呼吸速率进行测定,分析不同植被类型土壤呼吸速率昼夜变化特征、土壤呼吸日均值差异性及其对水热因子的响应。结果表明:(1)库布齐沙地四种植被类型土壤呼吸的昼夜变化格局不同,固定、半固定沙地油蒿群落呈单峰曲线,中间锦鸡儿群落和苜蓿草地呈双峰型,峰值总体出现在12∶00~16∶00,最低值出现在3∶00~6∶00之间;四种植被类型昼、夜间土壤呼吸速率具有极显著差异(P0.01)。(2)四种植被类型土壤呼吸速率日均值之间存在显著差异,大小为:苜蓿草地中间锦鸡儿群落固定沙地油蒿群落半固定沙地油蒿群落。(3)土壤水热因子的交互作用对土壤呼吸速率的影响高于土壤温度单因子模型。(4)近地面大气温度、湿度与土壤呼吸速率的相关性要高于土壤水热因子,是影响四种植被类型土壤呼吸速率昼夜变化的主要因子。     

模拟降水对短花针茅荒漠草原土壤呼吸的影响

试验在内蒙古四子王旗短花针茅荒漠草原开展,旨在研究模拟降水对土壤呼吸、土壤温度和土壤湿度的影响。在长期不同放牧平台增设4个不同降水处理(减水50%、自然降水、增水50%和增水100%)。于2016年7月~10月使用土壤碳通量测试仪器(Li-8100)测量土壤呼吸速率,同时用仪器自带的温、湿度探针监测0~10cm土壤温度和0~5cm土壤体积含水量。结果表明:随着降水量的增加,土壤呼吸和土壤湿度呈现显著增加趋势,土壤温度显著降低(P<0.05);7月~10月土壤呼吸速率呈现下降趋势;土壤呼吸与0~10cm土壤温度和0~5cm体积含水量之间存在极显著正相关关系,决定系数分别是0.3117和0.7307(P<0.0001)。结果表明,水分是影响荒漠草原土壤呼吸的关键因子之一。     

环境因子对暗沃寒冻雏形土土壤CO2释放速率的影响

暗沃寒冻雏形土土壤CO₂释放的日变化与气温及地表温度的日变化过程同步,只是气温日变化峰值推迟了2h。地表温度与土壤CO₂释放速率呈极显著正相关。暗沃寒冻雏形土土壤CO₂释入的季节动态受土壤温度(0～30cm,特别是10cm)、真菌菌丝生物量(0～20cm)、土壤有机碳现存量(0～20cm)和生物量的影响。它们均与土壤CO₂的释放速率呈显著或极显著的正相关关系。过度放牧使土壤容重增大,孔隙度和土壤有机碳贮量减小,从而降低土壤CO₂释放速率,方差分析结果表明,差异显著。而土壤湿度及降雨对土壤CO₂释放速率影响较小。     

典型草原返青期土壤温度和水分动态变化

测定了自然条件下2012~2013年典型草原返青期土壤温度和水分含量变化。结果表明:在返青早期(3月1~4月5日)、返青中期(4月5~25日)和返青后期(4月25~5月15日),土壤表层(0~15cm)平均温度分别为-0.8,6.4和10.4℃,中层(15~30cm)平均温度分别为1.9,2.8和6.3℃,深层(30~120cm)土壤平均温度分别为-1.2,0.7和2.7℃。在典型草原返青期,表层土壤温度随空气温度变化较为明显。表层土壤体积含水量随返青期延伸而逐渐降低,中层和深层土壤体积含水量随返青期延伸而逐渐升高。在返青早期,表层土壤体积含水量明显大于中层和深层;在返青中期和后期,中层和深层的土壤体积含水量明显大于表层。表层土壤体积含水量与土壤温度呈负相关,中层和深层土壤体积含水量与土壤平均温度呈正相关。     

海口城市草坪绿地土壤CO2通量时间变化及其环境解释——以海南师范大学南校区为例

利用LI-8100A土壤碳通量测量系统对热带城市草地土壤CO_2通量进行定点系统监测,阐明土壤CO_2通量时间变化特征及其对环境因子响应。结果表明,1)草坪绿地土壤CO_2通量日变化呈单峰曲线,最高值一般出现在09:00-16:00,不同月份、不同天气条件有所差异;土壤CO_2通量的日平均值6月份最大,为4.27μmol·(m~2·s)~(-1),12月份最小,为0.86μmol·(m~2·s)~(-1),年内变化趋势总体呈单峰曲线;2)草坪绿地土壤CO_2通量变化与气温、土壤温度呈显著的正相关关系(P0.05),而与土壤体积含水量之间的关系较为复杂,相关性不显著(P0.05)。3)较小强度降水对土壤CO_2通量变化影响较小,而强降雨对土壤CO_2通量变化产生明显的挤出作用。一次大的降水过程初期,随着降水量增加,土壤呼吸速率持续增大;而当土壤水分含量较高时,降雨则对土壤呼吸产生抑制作用。     

青藏高原高寒草原生态系统土壤碳磷比的分布特征

利用67个样点数据,研究了青藏高原高寒草原土壤碳磷比的分布特征。结果表明,1)土壤碳磷比的平均值为24.45,变化幅度为1.05～177.69。在水平方向上,土壤碳磷比呈现出西北高东南低的总体态势和斑块状交错分布的格局,高值区主要集中在藏北高原腹地和喜马拉雅北麓湖盆区,不同草地型和不同自然地带土壤磷含量差异显著; 2)19个草地型不同土层(0～10 cm,10～20 cm,20～30 cm,30～40 cm)碳磷比的平均值分别为26.15,33.59,30.33和22.76,表土层(10～20 cm)与底土层(30～40 cm)碳磷比差异显著。土壤剖面自上而下,碳磷比可分为低－高－低－高型、低－高－低型、高－低－高－低型、高－低－高型和由高到低型等5个类型; 3)土壤碳磷比与植被盖度、植被高度、20～30 cm土壤容重、10～20 cm土壤含水量、30～40 cm土壤含水量、HCO₃^-含量呈显著正相关关系,而与≥10℃年积温、年均相对湿度、10～20 cm地下生物量、0～10 cm土壤容重、0～10 cm土壤含水量、速效钾、有机质、总有机碳、水解性碳含量呈显著负相关关系。     

内蒙古荒漠草原土壤呼吸对模拟增温和氮素添加的响应

以内蒙古荒漠草原为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量测量系统测定法,研究了控制性增温和氮素添加对荒漠草原土壤呼吸的影响.研究表明:红外辐射加热器在2年间显著提升了试验样地的土壤温度,0~30 cm土壤温度的增幅达0.4~1.0℃;但增温未能显著改变0~30 cm土壤湿度,也未能促进土壤呼吸;施氮、增温＋施氮的交互作用都未显著改变试验样地的土壤呼吸值.试验期间,土壤呼吸存在明显的季节变化,其变化幅度为0.15~3.66 μmol CO₂·m^-2·s^-1.土壤呼吸与降水量和10 cm土壤含水量存在较强的相关性,相关系数分别达0.67和0.70.内蒙古荒漠草原存在明显的水分胁迫,这使得土壤湿度取代土壤温度成为控制土壤碳通量的主要环境因子,而施加矿质氮肥对土壤呼吸的影响不显著.     

黄土高原紫花苜蓿草地土壤呼吸对刈割的响应

摘要：使用动态密闭气室红外CO2分析法（IRGA）测定黄土高原地区不同刈割时间处理的紫花苜蓿（Medicago sativa）草地土壤呼吸速率日动态,分析土壤呼吸与土壤温度、大气温度和大气湿度间的关系。结果表明,CO2日排放量表现为未刈割极显著大于5月27日刈割处理（P<0.01）,不同刈割时间处理间差异不显著（P＞0.05）,说明合理刈割减少了CO2排放量。土壤呼吸速率全天最低值均出现在06:00日出前,但最大值在不同刈割时间处理中不一致。土壤呼吸和5 cm土壤温度呈指数关系,与大气温度呈一元二次函数关系,与大气相对湿度呈负线性相关关系。     

贝加尔针茅草原生态系统生长季碳通量及其影响因素分析

以贝加尔针茅草原为研究对象,利用涡度相关通量测量系统,测定CO₂通量及其影响因子。结果表明,贝加尔针茅草原CO₂通量存在明显的日、季变化,不同生育阶段CO₂通量日、季变化呈“U”型,其中以7月最为明显,CO₂通量固碳、释放碳最大值均出现在7月,分别为-0.56和0.83 mg/(m²·s)。潜热通量、显热通量、有效光合辐射与CO₂通量显著相关,与土壤温度、土壤含水量相关不显著。     

东祁连山灌-草群落交错带土壤呼吸动态及影响因子分析

为探究高寒灌-草交错带土壤呼吸动态及影响因素,应用LI-8100A土壤呼吸自动测定系统,对东祁连山典型灌丛-草地交错带土壤呼吸动态及土壤因子进行测定,分析呼吸速率与土壤因子的相互关系。结果表明,整个交错带内土壤呼吸速率的均值介于2.3~7.2 μmol/(m²·s),各样地间土壤呼吸速率大小顺序为珠芽蓼草甸中心(S₁)>草甸-金露梅灌丛交错区(MSC₁)>金露梅灌丛中心(S₂)>金露梅-杜鹃灌丛交错区(MSC₂)>杜鹃灌丛中心(S₃),S₁和MSC₁样地的土壤呼吸日变化呈单峰型,峰值出现在14:00,S₂、MSC₂、S₃样地峰型不明显,且日变幅较小,仅为0.3~1.1 μmol/(m²·s);交错带内土壤物理性质和养分储量呈明显的垂直分异规律,土壤呼吸速率与土壤温度、全磷储量呈极显著的正相关(P<0.01),与土壤含水量极显著负相关(P<0.01),与0~20 cm土壤有机碳储量呈显著负相关(P<0.05);拟合分析显示,土壤温度、含水量和全磷储量是土壤呼吸速率的主要限制因子,土壤呼吸与土壤温度拟合系数最高,可解释土壤呼吸空间变异的79.9%。     

山东泗水春季农田地表空气中PM2.5浓度变化及影响因素

在2019年的3月1日 ?5月31日,以PM2.5采样器、自动气象站与土壤温湿度数据采集器,对山东泗水县开垦农田近地表80 cm处空气中PM2.5逐日浓度与环境因素进行了观测,以回归统计方法分析了PM2.5浓度变化与环境因素的关系.结果显示:在3月 ?5月,山东泗水县开垦农田近地表80 cm处空气中PM2.5浓度平均值为160.98μg·m?3、变化范围在16.67～333.33μg·m?3.同时,PM2.5浓度变化与风速呈显著指数函数关系(P<0.05),与0?5 cm土层土壤湿度呈显著负相关和指数函数关系(P<0.05);PM2.5浓度变化与气温呈极显著倒数函数关系(P<0.01).另外,PM2.5浓度变化与风速、气温、相对湿度和0?5 cm土层土壤温湿度因素多元线性回归分析中,风速和土壤湿度影响达到显著水平(P<0.01).结果表明,在春季,山东泗水县农田近地表空气中PM2.5污染受风速和0?5 cm土层土壤湿度等多种因素影响,会对大气环境产生不可忽视的影响.     

苜蓿草地土壤呼吸及其对环境响应的研究

采用LI-8100对河北沽源牧场地区3年生苜蓿(Medicago sativa L.)草地生长季土壤呼吸速率日动态以及季动态进行测定,分析了土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度和大气辐射的相关性。结果表明:苜蓿草地的土壤呼吸日动态呈单峰曲线,各观测日的最小值分别为3.102,2.071,4.655,4.52,3.355μmol·m^-2·s^-1,出现在每天8:00-9:00和18:00-19:00之间,相对应的最大值分别是4.934,3.034,6.948,5.682,4.823μmol·m^-2·s^-1,出现在13:00-16:00之间。土壤呼吸速率日动态与5 cm土壤温度的相关性最大,R2的值为0.2722~0.8214(P<0.05),与10 cm土壤温度有一定的相关性,与20 cm土壤温度相关性不大。土壤呼吸季动态呈不规则单峰曲线,最小值是2.48μmol·m^-2·s^-1,出现在6月26日,最大值是5.79μmol·m^-2·s^-1,出现在7月24日。土壤呼吸季动态与5,10,20 cm深度的土壤温度均无相关性,与5,10,20 cm深度土壤湿度均有极相关关系(P<0.01),与太阳辐射无相关性。     

黄河源头高寒草甸夏季土壤水热特征及相互关系研究

根据青藏高原玛多县2010年6-8月夏季每天24个时次的土壤温湿度、热通量资料,分析了黄河源头高寒草甸夏季土壤温湿度的时空分布特征以及相互作用、土壤温度和热通量的关系;利用Penman公式计算了日蒸散量,分析了与气候因子的相关性。结果表明,黄河源头高寒草甸土壤湿度在夏季各月的日变化上表现出一致的变化趋势,各月、各土层土壤湿度的变化基本一致;各层土壤湿度最高平均值为17.58 m³/m³,出现在7月4日,最低平均值为6.83 m³/m³出现在8月9日;6-8月10 cm土壤湿度最大平均值为15.26 m³/m³,出现在16-17时、最小平均值为14.49 m³/m³,出现在8时;30 cm土壤湿度最大平均值为15.56 m³/m³,出现在22时、0时,最小平均值为15.32 m³/m³,出现在11-13时;夏季各月土壤温度在各层变化趋势一致,土壤温度的梯度变化对土壤湿度变化有很大影响;各层土壤温度最高平均值为17.59℃,出现在7月底8月初,最低平均值为4.57℃,出现在6月1日;通过对土壤温度和热通量的分析,得出:6-8月10和30 cm土壤热通量变化呈正弦曲线,10 cm土壤热通量震荡明显,最大平均值为67.35 W/m²,最小平均值为-21.62 W/m²,而30 cm土壤热通量变化相对平缓,最大平均值为21.33 W/m²,最小平均值为-2.73 W/m²;土壤温度的变化较土壤热通量变化滞后,当土壤热通量下降的时候,土壤温度也在下降;当热通量负值的时候,下层土壤释放热量,是热源;当为正值的时候,下层土壤吸收热量,是热汇。与气候因子的相关分析中得出,对日蒸散量影响显著的气候因子为风速,相关系数为0.8,在0.01水平上显著相关,风速和空气相对湿度是影响日蒸散量变化的主要原因。     

祁连山东段高寒草甸土壤持水能力在小尺度不同坡面位置的分异特征

对高寒草甸不同坡面位置间土壤持水能力在小尺度下的分异特征及其主要影响因素进行了研究,以期为高寒草甸水分保持功能评价及其合理利用与保护提供参考。试验选择5个不同坡面位置,分别为2990(坡顶)、2980(坡上)、2970(坡中)、2960(坡下)、2950 m(坡脚),测定了土壤粒径、土壤湿度、土壤孔性、入渗及持水性等指标。结果表明,土壤颗粒组成中粘粒含量占8%~10%,粉粒占79%~83%,砂粒占7%~11%,坡顶到坡下以及各个土层之间变化程度均较小,而在坡脚处变化较大,砂粒含量随土层深度增加从42%增加到74%,同时粘粒和粉粒含量随土层深度的增加而减少。田间持水量与砂粒和粘粒含量呈负相关关系,与粉粒含量呈正相关关系,从坡顶到坡下,田间持水量为45%~55%,而在坡脚处由于砂粒含量较高,随土层深度的增加则从40%下降到21%。土壤总孔隙度在各坡面位置和土层间的变化趋势和田间持水量相似,其中非毛管孔隙度随坡面位置和土层的变化不明显,在总孔隙度中仅占8%。土壤入渗率从坡顶到坡脚呈增加趋势,且随土层深度的增加而减小,在坡顶,入渗试验开始5 min以后入渗率从1.2 mm·min^-1(0~10 cm)减小到0.2 mm·min^-1(30~40 cm),而在坡脚,则是从4.4 mm·min^-1(0~10 cm)下降到2.5 mm·min^-1(30~40 cm)。     

培肥措施对旱地农田土壤CO2排放和碳库管理指数的影响

阐明长期有机物料施肥下土壤CO₂排放特征及其影响机制以及碳库管理指数对黄土高原旱作农业区固碳减排及施肥模式选择的影响尤为重要。基于2012年设置在陇中黄土高原旱作区的长期定位试验,通过不施肥（CK）、氮肥（NF）、有机肥（OM）、秸秆（ST）、有机肥结合无机肥（OMNF）5个处理,测定并计算了2018年不同施肥措施下全年土壤CO₂排放、作物碳排放效率和碳库管理指数的变化,并运用结构方程模型分析了0~30 cm土壤温度、水分、微生物量碳氮、易氧化有机碳、蔗糖酶、脲酶与土壤CO₂排放速率的关系。结果表明：1）与不施肥相比,秸秆、有机结合无机肥和有机肥处理使生育期土壤CO₂排放平均速率提高了42.72%、30.82%和29.79%,秸秆、有机肥处理分别使生育期土壤CO₂排放量显著提高36.35%、32.45%（P<0.05）,有机结合无机肥处理使碳排放效率显著降低41.10%（P<0.05）;2）有机物料处理均能显著提高0~5 cm土层易氧化有机碳、微生物量碳氮、蔗糖酶活性和碳库管理指数,相比不施肥和氮肥处理,有机结合无机肥处理分别使0~30 cm土壤碳库管理指数提高127.41%,99.33%（P<0.05）;3）结构方程模型表明,环境因子对土壤CO₂排放速率的总解释度为53%,对土壤CO₂排放速率总效应较大的影响因素包括土壤温度（2.36）、微生物量碳（1.59）和土壤水分（1.18）,且均间接地影响着土壤CO₂排放速率,土壤温度促进了微生物量碳和蔗糖酶活性的提高,微生物量碳促进了微生物量氮和易氧化有机碳的增加。综合来看,有机结合无机肥处理可以提升土壤碳库管理指数,保持微生物活性,增加作物产量,降低土壤碳排放效率,是陇中黄土高原旱作农业区比较适宜的农田培肥措施。