玉米农田土壤呼吸与环境因子的关系研究

采用LICOR-6400便携式光合作用仪连接6400-09土壤叶室,于2005年1月至12月对太原盆地夏玉米农田的土壤呼吸进行了测定,同时测定了土壤温度和水分,目的是了解玉米农田土壤呼吸的日变化及季节变化规律及其与环境因子的关系。结果表明:夏玉米农田土壤呼吸速率具有比较明显的日变化,晚间维持在较低水平,最低值在凌晨5:00左右,随后开始上升,最大值一般在11:00-15:00之间;同时土壤呼吸速率也具有较明显的季节变化,冬春季较低,盛夏秋初较高,最大值出现在8月,最低值出现在2月。土壤呼吸速率与0-10cm的土壤温度关系显著,剔除土壤水分胁迫时的测定数据后,土壤温度可以解释土壤呼吸变化的29%(直线函数)、41%(指数函数)、44%(Lloyd&Taylor函数);标准化前、后土壤呼吸与土壤水分均呈极显著相关(p<0.01);剔除水分胁迫后的Q10为2.32,R10为2.23(指数方程)、2.67molm-2s-1(Lloyd&Taylor方程)。土壤温度和土壤水分结合在一起进行土壤呼吸预测,可以解释土壤呼吸季节变化的48-52%。玉米农田的年土壤呼吸总量为1.476kgCm-2。     

重构土体土壤呼吸及其水热影响因子日变化特征

选取荒石滩地4种重构土体作为研究对象,应用土壤碳通量测量系统(LI-8100),对重构土体土壤呼吸和水热影响因子进行原位监测,分析了重构土体土壤呼吸的日变化情况。结果表明,4种重构土体土壤呼吸在观测期间的日变化均呈现单峰曲线,最低值出现在6∶00或20∶00,最高值出现在10∶00、12∶00或14∶00。4种重构土体土壤呼吸值在8月份和12月份分别达到试验观测期间最大值和最小值,其中,添加蛭石、页岩、沙和砒砂岩重构土体的最大值分别为9.88、10.47、14.94μmol·m^-2·s^-1和12.19μmol·m^-2·s^-1,最小值分别为0.11、0.08、0.10μmol·m^-2·s^-1和0.00μmol·m^-2·s^-1,4种重构土体日变化幅度的排序为添加沙>页岩>砒砂岩>蛭石。4种重构土体土壤温度(指数模型)、土壤体积含水量(二次曲线模型)单因素以及土壤温度和含水量双因素(幂-指数模型)均能...     

干旱区绿洲棉田土壤呼吸日变化特征分析

利用Li- 8100土壤碳通量测量系统对绿洲棉田土壤呼吸进行日变化动态测定,结果表明:土壤呼吸有明显的单峰型日变化特征,棉田(滴灌地、漫灌地)、弃耕地的土壤呼吸速率日均值分别为3.45、3.37、1.63μmol/( m2·s);峰值出现在15:00～20:00,谷值出现在4:00～6:00,6:00后,土壤呼吸速率上...     

下辽河平原不同生态系统土壤呼吸动态变化

利用长期定位试验对下辽河平原农田生态系统、人工林生态系统和草地生态系统等土壤呼吸状况进行了分析,探讨了不同生态系统土壤呼吸强度的季节变化规律及其主要影响因素。结果表明:下辽河平原不同生态系统土壤呼吸强度季节动态变化趋势基本一致,土壤呼吸强度高峰首先出现在水、热条件适宜的夏季,而后在秋季由于有机物归还量增加,且水热条件亦较适宜的情况下再一次出现高峰;在农田生态系统中,施肥可明显增强土壤呼吸作用,两年平均土壤呼吸强度NPK+M与NPK分别比CK处理提高70%和40%;在草地生态系统中,有机物料归还和人类活动是影响土壤呼吸的主要因素,其强度变化顺序为:每年收获移出荒地裸地;人工林生态系统虽有一定有机物料输入,但其数量有限,呼吸强度低于农田生态系统和草地生态系统。     

科尔沁沙地典型玉米农田土壤呼吸特征及其影响因素

以科尔沁沙地典型玉米农田为研究对象,采用动态密闭气室法(Li-6400,USA)测定分析了土壤呼吸速率日动态和季节动态变化及其影响因素。结果表明:(1)土壤呼吸速率日动态在晴朗天气条件下表现为平缓的单峰曲线,最大值和最小值分别出现在14:00~18:00和2:00~6:00;季节动态最高值出现在雨热同期的夏季,日平均值达到7.490μmolCO2·m-2·s-1。(2)指数模型能较好的描述温度对于土壤呼吸日动态和季节动态的影响。(3)土壤呼吸速率与近地表气温的相关性最强,对15cm土壤温度的变化最敏感。(4)生物因子对土壤呼吸的季节变化起着重要作用,根系生物量与土壤呼吸速率呈三次关系(R2=0.880,P0.05)。     

毛乌素沙地不同类型生物土壤结皮-土壤呼吸的季节变化特征

2018年以毛乌素沙地西南部发育良好的苔藓结皮和藻类结皮为研究对象,以流沙作为对照,采用土壤碳通量测定,系统观测了不同季节生物土壤结皮-土壤呼吸的日动态,探讨了生物土壤结皮-土壤呼吸与环境因子之间的关系,分析了季节变化对生物土壤结皮-土壤CO2释放量和温度敏感性的影响.结果表明:(1)不同季节生物土壤结皮-土壤呼吸速率...     

灌溉前后沙质裸地表层土壤蒸发量的时空变异性

利用野外实测数据建立的表层土壤日蒸发量和含水率间的函数关系,估算了灌溉前后3个时段的土壤日蒸发量,并以多种数学方法对其空间特征进行了探讨。结果表明:(1)灌溉后前期(1周)与后期(3周)的土壤蒸发量呈显著的负相关关系,其余各时段蒸发量的相关性不显著;(2)灌溉前土壤蒸发量的总体差异较大,空间关联性很弱,呈随机的斑块状分布,灌溉后总体差异明显减小,空间关联性增强,分布类型转为区域化分布;(3)由随机因素引起的空间异质性在灌溉后则更多地受空间自相关控制;(4)由于林带、芦苇丛和微地形的影响,灌后1周时采样区西边的土壤蒸发量大于东面,其余两个时段东西向无明显差异;灌溉前南部区域土壤蒸发量较北部区域大,灌后1周时该种情形被逆转,灌后3周时又转为向灌溉前回归。     

旱区灌溉棉田土壤呼吸昼夜变化特征及其与土壤温度的关系

本试验以裸地为对照,通过对土壤剖面CO2浓度的监测,研究了旱区灌溉棉田土壤呼吸的昼夜变化规律及其与土壤温度的关系。主要结果如下:(1)土壤及根际呼吸均呈"V"型昼夜变化特征,最小值出现在16∶00~17∶00之间,而土壤微生物呼吸昼夜变化趋势与之相反;(2)土壤微生物呼吸产生的CO2通量在土壤升温阶段略高于降温阶段,相对的,根际呼吸在土壤升温阶段产生的CO2通量低于降温阶段,并形成一个明显的逆时针圆圈;(3)棉花根际呼吸对土壤呼吸的平均贡献率为47%。以上结果说明,在建立土壤呼吸与土壤温度相关关系模型的过程中,需要区分根际呼吸和土壤微生物呼吸,充分考虑土壤温度变化对土壤呼吸各组分影响的差异性。     

焉耆盆地农田耕层土壤盐分的空间变异及分布格局

从新疆焉耆盆地采集195个农田土壤样品,测定土壤中pH值、含盐量以及电导率（EC）的含量,采用地统计法和空间自相关法研究了土壤盐分因子的空间异质性及分布格局,并对含盐量进行了风险性评价。结果表明：（1）焉耆盆地农田土壤pH值的变异小于10%,属于弱空间变异,电导率呈强的变异性,变异系数为1.102,含盐量属于中等变异强度。（2）通过Kriging空间插值发现,土壤含盐量和电导率高值区分布于博斯腾湖湖滨低洼地带及和静县南部的农田土壤,主要沿河流呈条带状分布;pH值高值区主要分布在博斯腾湖西南部湖滨湿地北部的农田,且从南到北呈阶梯状分布。（3）研究区土壤pH值、电导率和含盐量的Moran’s I分别介于-0.0494~0.2585、-0.0627~0.1406和-0.0624~0.0702,其中电导率和含盐量的变异范围较窄;土壤pH和电导率随空间距离的增加表现出相似的Moran’s I系数变化趋势。（4）研究区农田土壤以非盐渍化土和轻度盐渍化土为主。土壤含盐量在不同含量水平下的概率分布图对农田土壤盐渍化现状的风险性分析和评价十分有益。     

祁连山不同海拔梯度和放牧强度土壤呼吸变化特征

分析青海云杉林、灌丛林、放牧草地三者的呼吸速率差异性以及放牧强度对土壤呼吸速率的影响,结果表明:①云杉林、灌丛林和放牧草地在16:00之前的呼吸速率大小顺序为:灌从林>云杉林>草地;16:00之后顺序为:云杉林>灌丛林>草地.②土壤呼吸速率和日均温有Y=10.342e-0.0002x,R2=0.0002的线性关系.这一线性关系可以解释很多土壤呼吸的变化情况.③放牧直接影响土壤含水量,放牧强度与土壤含水量呈负相关,土壤含水量与土壤呼吸速率呈正相关.土壤含水量为:重度放牧区>过度放牧区>极度放牧区;土壤呼吸速率为:重度放牧区>过度放牧区>极度放牧区.④温度是影响土壤呼吸的主要因子,与土壤呼吸速率呈正相关,呼吸速率日均最大值出现在6～7月,为8.66umoL/(m2·s);最小值出现在5月,为0.37umol/(m2·s).     

温度和土壤水分对祁连山青海云杉林土壤呼吸的影响

采用美国Li-cor公司生产的LI6400-09土壤呼吸室和LI6400便携式光合作用测量系统对祁连山云杉林土壤呼吸速率进行野外测定,并通过多元回归对其影响因子进行了分析。结果表明:土壤呼吸总体趋势是夏季高,其它季节低,但季节动态呈现不规律的多峰曲线;气温、地表温度以及5cm、10cm、15cm和20cm的土壤温度均与土壤呼吸速率呈显著的指数关系,温度对土壤呼吸的影响在低温时比高温时更显著;土壤呼吸的平均速率为2.145μmol.m-2.s-1。以气温、地表温度以及5cm、10cm、15cm和25cm的土壤温度为依据得到的Q10值依次为2.67、2.23、4.17、4.32、4.36和4.54;0~10cm和10~20cm土层的土壤含水量均与土壤呼吸速率呈相关关系,当土壤水分含量较低的情况下,随着土壤水分含量的增加,土壤呼吸速率也随着增加,但是当土壤水分含量增加到一定程度时,土壤呼吸速率则表现出降低的趋势。     

土壤温度和水分对不同类型沙丘土壤呼吸的影响

通过实验室土壤培养试验,测定了不同土壤温度(8,18,28,38℃)和含水量对科尔沁退化沙质草地不同生境(流动沙丘,半固定沙丘和固定沙丘)土壤呼吸的影响。结果表明,在8~38℃范围内,土壤呼吸速率与温度呈正相关。在含水量为田间持水量(WFC)的5%~65%范围内,3种类型的土壤呼吸速率随含水量的增加而升高,当超过该范围时,流动沙丘的土壤呼吸速率仍呈上升趋势,而38℃培养条件下的半固定沙丘和18~38℃下的固定沙丘的土壤呼吸速率呈下降趋势。土壤温度和水分对土壤呼吸作用存在明显的交互效应,不同类型沙化土壤呼吸作用强弱存在显著差异。温度系数Q10值随含水量的变化为:流动沙丘1.90~2.15,半固定沙丘1.80~2.13,固定沙丘1.82~2.16。     

不同强度放牧对贝加尔针茅草原土壤微生物和土壤呼吸的影响

在一个生长季内,对贝加尔针茅草甸草原不同强度放牧地段(非牧段,轻牧段,中牧段和重牧段,以放牛为主)土壤呼吸作用强度与土壤微生物数量和部分土壤理化性状进行了测定和相关性分析。结果表明,不同强度放牧对土壤呼吸作用和土壤微生物数量均产生不同程度影响,即在非牧段,土壤呼吸作用和土壤微生物数量最强(多);其余各放牧段,随着放牧强度增加,土壤呼吸作用减弱,微生物数量增加,但在各放牧段间均未达到差异显著水平(p(0.05)。土壤呼吸强度与土壤温度和相对含水量间具有显著的相关性(p(0.05),与土壤微生物数量和土壤pH值之间相关性不显著(p(0.05)。说明在该草地放牧较重时首先对土壤物理环境造成不利影响,进而影响土壤微生物的呼吸作用,对微生物数量未产生实质性改变。     

荒漠草原不同植物群落夏季土壤呼吸特征研究

采用动态密闭气室分析法测定了荒漠草原不同植物群落土壤呼吸速率的日动态并分析了土壤呼吸对温度变化的响应。结果表明:沙蒿(Artemisia desertorum)群落、赖草(Leymus secalinus)群落、甘草(Glycyrrhi-za uralensis)群落和冰草(Agropyron crisatum)群落4种植物群落土壤呼吸速率日变化表现为不对称的单峰曲线形式。冰草群落、赖草群落与沙蒿群落之间土壤呼吸速率存在显著差异,而沙蒿群落和甘草群落则无显著差异。采用指数方程拟合各群落土壤呼吸速率与0-20cm平均土壤温度的关系均显著相关,但不同植物群落间土壤基础呼吸不一样,其值大小依次为:冰草群落>甘草群落>赖草群落>沙蒿群落。Q10值的变化范围为1.22-14.75,且随着土壤深度的增加而增大,其平均值大小依次为:沙蒿群落>赖草群落>甘草群落>冰草群落。     

Modeling the contribution of abiotic exchange to CO2 flux in alkaline soils of arid areas

Recent studies on alkaline soils of arid areas suggest a possible contribution of abiotic exchange to soil CO2 flux(Fc).However,both the overall contribution of abiotic CO2 exchange and its drivers remain unknown.Here we analyzed the environmental variables suggested as possible drivers by previous studies and constructed a function of these variables to model the contribution of abiotic exchange to Fc in alkaline soils of arid areas.An automated flux system was employed to measure Fc in the Manas River Basin of Xinjiang Uygur autonomous region,China.Soil pH,soil temperature at 0–5 cm(Ts),soil volumetric water content at 0–5 cm(θs)and air temperature at10 cm above the soil surface(Tas)were simultaneously analyzed.Results highlight reduced sensitivity of Fc to Ts and good prediction of Fc by the model Fc=R10Q10(Tas–10)/10+r7q7(pH–7)+λTas+μθs+e which represents Fc as a sum of biotic and abiotic components.This presents an approximate method to quantify the contribution of soil abiotic CO2 exchange to Fc in alkaline soils of arid areas.     

准噶尔盆地盐穗木群落土壤CO2释放规律及其影响因子

采用LI-8100自动土壤碳通量测量系统,于2006年5～10月对分布于准噶尔盆地西北缘的盐穗木群落的土壤呼吸速率进行了(北京时间8:00～20:00)测定,并分析了温度和水分对土壤呼吸的影响.结果表明:土壤CO2释放速率具有明显的日变化和季节变化规律,均呈单峰曲线.日最大释放速率出现在14:00～16:00时,最小释放速率在8:00时,日变幅最大值为0.977 μmol/(m2·s)、最小值为0.549 μmol/(m2·s);土壤CO2释放速率的变化顺序为6月＞7月＞5月＞8月＞9月＞10月,平均速率为0.436±0.061 μmol/(m2·s).土壤呼吸速率日变化与温度的相关性分析表明,呼吸速率与气温、地表温度和5 cm土层温度呈极显著和显著正相关关系,土壤呼吸速率与其之间的线性回归关系为Y=-0.034 0.045 X气温 0.011 X地表温度-0.044X5 cm,(R2=0.734,P＜0.001).土壤呼吸速率与20～30 cm,30～40 cm土层的含水量具有显著的相关性.     

土壤呼吸对不同来源水分响应的研究进展

土壤是陆地生态系统最大的碳源,也是最大的碳汇。土壤呼吸作为全球碳循环的一个重要组成部分,是调控全球碳循环和气候变化的关键过程,也是当前全球变化生态学研究的重要领域和碳循环中碳收支研究中的一个热点问题。水分是土壤呼吸的重要扰动因子,比较不同来源土壤水分对土壤呼吸的影响,对准确估算土壤呼吸具有重要意义,这在干旱和半干旱地区尤为明显。通过土壤水分的3种主要来源：降水、灌溉和地下水,比较分析了土壤呼吸对不同来源水分的响应过程和规律,为今后土壤呼吸方面的研究提供参考。     

西北内陆河流域免耕覆盖条件下土壤温度效应

通过对免耕覆盖条件下土壤温度的研究,揭示了该条件下土壤温度的变化特点。试验表明,免耕覆盖的土壤温度不利于豌豆的出苗,且土壤热通量明显小于其它耕作方式。但其土壤温度日变化显示,该方式的下层土壤温度不易受太阳有效辐射的影响。同时,免耕覆盖下的土壤温度影响到作物干物质的积累。