黔中喀斯特地区不同林型春季土壤呼吸研究

采用LI-6400便携式光合测定系统及土壤呼吸叶室6400-09对黔中喀斯特地区5种林型的土壤呼吸速率进行了测定和分析.结果表明,土壤呼吸速率日动态均呈单峰型;马尾松林土壤呼吸速率的昼夜变化值比阔叶林平均高0.91 CO2 μmol/(m2·s),其中凋落物部分平均高1.50 CO2 μmol/(m2·s);呼吸速率日均值为马尾松林(4.41 μmol/m2·s)>柏木林(3.55 μmol/m2·s)>阔叶林(3.49 μmol/m2·s)>灌木林(3.32 μmol/m2·s)>针阔混交林(3.05 μmol/m2·s);呼吸速率日极差与El呼吸速率平均值的比值为马尾松林(40.56%)>灌木林(23.91%)>针阔混交林(23.29%)>阔叶林(18.46%)>柏木林(13.70%);凋落物占土壤呼吸速率的比重为马尾松林>针阔混交林>灌木林>柏木林>阔叶林;土壤呼吸速率与5 cm土温关联较大;土壤湿度与土壤呼吸速率值呈负相关.     

喀斯特地区3种林型土壤呼吸及其影响因子

以黔中喀斯特地区的灌木林、阔叶混交林和针阔混交林3种林型为对象,采用LI-6400-09便携式土壤呼吸室对其土壤呼吸速率进行了连续定位观测.结果表明,3种林型土壤呼吸速率均呈现明显的季节性变化,表现出夏季>秋季>春季>冬季,土壤呼吸速率全年平均值分别为2.51,2.23,2.06μmol/(m2·s),变异幅度达5.99～7.32,但3种林型土壤呼吸速率差异不明显;3种林型的土壤呼吸速率均与5 cm,10 cm,15 cm处土温和林内气温具具很强的正相关关系,且均与5 cm,10 cm和15 cm处土温呈较高的指数正相关,从土壤呼吸速率与10cm处土温的回归方程的拟合度来看,模型的拟合表现为针阔混交林最好,阔叶混交林次之,灌木林相对较差;3种林型的土壤呼吸速率均与地表0-10 cm的土壤体积含水率呈负相关关系,且表现为灌木林(-0.686)>阔叶混交林(-0.646)>针阔混交林(-0.599),与10-20 cm和20-30 cm两层的关系表现各异,3种林型的土壤呼吸对温度的敏感系数(Q10值)存在差异,表现为阔叶混交林(3.19)>针阔混交林(2.69)>灌木林(2.02),且与其它森林生态系统Q10值相符.     

重庆缙云山3种林型土壤呼吸及其影响因子

2011年1～12月,采用LI-Cor 8100开路式土壤碳通量测量系统对重庆缙云山保护区3种主要林分类型(针阔混交林、常绿阔叶林和毛竹林)的土壤呼吸速率和林内气温、土壤温度和湿度进行了野外观测。结果表明:针阔混交林、常绿阔叶林和毛竹林的土壤呼吸碳通量分别为654.70、1008.37和910.64 g C m-2a-1;3种林型土壤呼吸速率均呈现显著的季节性变化,且夏季>秋季>春季>冬季,最大值出现在7月,最小值出现在1月;3种林型土壤呼吸速率全年平均值分别为1.73、2.66和2.40μmol m-2s-1;3种林型土壤呼吸速率均与林内气温存在显著正相关关系(P<0.05),且与5 cm土壤温度均存在极显著的指数正相关(P<0.05);与5 cm土壤含水量的相关性不显著(P>0.05),但土壤含水量较低而温度较高时,较低的土壤含水量对呼吸速率具有一定抑制作用;3种林型的土壤呼吸对温度的敏感系数(Q10值)存在差异,全年表现为毛竹林(2.44)>针阔混交林(1.76)>常绿阔叶林(1.72),同时均表现显著的季节差异。     

环境因子对海防林土壤呼吸速率的影响

 为了揭示土壤呼吸的日间变化规律,寻找影响土壤呼吸速率强弱的生态因子,从而为海防林的造林营林技术提供重要依据,对胶南沿海混交林和灌木林的土壤呼吸速率及各环境因子进行研究。2种海防林林地土壤呼吸速率的日变化均呈现出单峰式的变化规律,灌木林的土壤呼吸速率明显高于混交林。地表温度是对土壤呼吸速率影响最大的环境因子之一,它与混交林和灌木林的土壤呼吸速率分别呈极显著和显著正相关关系。空气相对湿度与混交林土壤呼吸速率呈显著负相关,风速与灌木林土壤呼吸速率呈显著负相关。通过主成分分析和多元线性回归方法,得到了影响海防林土壤呼吸速率的主要环境因子及与土壤呼吸速率之间的多元回归模型。     

喀纳斯自然保护区林地和草地土壤呼吸速率差异及影响因素

为了研究新疆喀纳斯国家自然保护区森林生态和草地生态系统与大气的相互作用,分析土壤呼吸速率的时空变异特征及与影响因子的关系,2012年及2013年5月上旬至9月上旬利用土壤碳通量测量系统LI-8150对林地和草地两种植被类型土壤的呼吸速率日动态进行了全天连续自动监测,研究了两类土壤呼吸速率在生长季各月日的变化规律。结果表明:林地和草地生态系统土壤呼吸速率在植被生长季内均呈现较明显的单峰曲线型日变化,其月最大值均出现在7月,林地土壤呼吸速率的最大值(2.43μmol/(m~2·s))显著高于草地土壤呼吸速率最大值(1.55μmol/(m~2·s)),且各月林地生态系统的土壤呼吸速率均明显高于草地,波峰出现在北京时间17:00—18:00,波谷出现在北京时间9:00—10:00,草地最小值出现在6月(0.35μmol/(m~2·s)),而林地最小值出现在5月,其呼吸速率仅0.71μmol/(m~2·s),且整个生长季白天大于晚上,全天以呼出CO_2为主。植被生长季内林地和草地土壤呼吸速率与土壤温度的变化趋势相似,具有显著的正相关性,但与土壤含水量的变化没有这样的趋势。     

生物炭和地膜覆盖下高粱高光谱特征及其与土壤呼吸的关系

准确估算不同生态系统的土壤呼吸速率对全球碳循环研究具有重要意义。以高粱为研究对象,对生物炭添加和地膜覆盖处理下不同时期高粱的高光谱特征以及土壤呼吸速率进行了定期测定,基于高光谱和土壤呼吸数据建立了他们之间的定量关系,目的是为间接估算土壤呼吸提供方法。田间试验设对照(CK)、生物炭添加(B)、地膜覆盖(P)、生物炭添加+地膜覆盖(B+P)4个处理。结果表明:(1)与对照相比,地膜覆盖使土壤呼吸(R_s)显著增加(p0.05),添加生物炭后R_s没有明显变化,生长季R_s的平均值大小依次为:9.43μmol/(m~2·s)(B+P)8.88μmol/(m~2·s)(P)7.35μmol/(m~2·s)(B)6.68μmol/(m~2·s)(CK)。(2)不同生育期冠层近红外波段反射率表现为,拔节期B+P和P处理显著高于CK和B,但是抽穗期CK和B处理显著高于P和B+P,灌浆期和收获期4个处理之间没明显差异。(3)高粱冠层光谱反射率、一阶微分、光谱特征参数及已有的植被指数均与R_s呈显著相关,最大的相关系数可达0.80以上。(4)综合考虑模型的模拟精度和验证精度,估算高粱土壤呼吸的最佳模型为:R_s=1 666.3R'_(747)+1.332[(R~2=0.69,p0.01,RMSE=2.56μmol/(m~2·s)],其验证模型的R~2,RMSE,Slope分别为0.75,2.28μmol/(m~2·s),0.715 8。研究结果可为进一步开展区域农田土壤CO_2排放通量的无损监测提供借鉴。     

祁连山放牧草原土壤呼吸及影响因子分析

在海拔2 500,2 700,2 850,3 000 m的草原上利用Li-6400-09土壤呼吸叶室测定仪测定一个生长季节祁连山排露沟流域放牧草原土壤呼吸速率,分析不同环境条件下土壤CO2释放速率对气候和土地利用的反馈作用。辅助测定地面温度(0 cm、最低温度和最高温度)、地下温度(5,10,15,20 cm)、空气温度、土壤含水量。通过2003-2006年的观测结果表明:(1)土壤呼吸速率有明显日变化规律,7:00-14:00逐渐升高,14:00达到最大值,其值为8.92μmol/(m2.s);之后开始逐渐下降,5:00-6:00达最小值,其值为0.37μmol/(m2.s);(2)土壤呼吸速率有显著的季节变化趋势,呈单峰曲线,与温度的季节动态相吻合,出现"低-高-低"变化趋势。(3)放牧直接影响土壤含水量,放牧程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。重度放牧区土壤含水量>过度放牧区土壤含水量>极度放牧区土壤含水量,且重度放牧区土壤呼吸速率>过度放牧区土壤呼吸速率>极度放牧区土壤呼吸速率。(4)温度是影响土壤呼吸的主要因子,温度与土壤呼吸速率呈正相关,呼吸速率最大值出现在一年温度最高月6-7月,值为8.92μmol/(m2.s);最小值出现在5月,值为0.37μmol/(m2.s),继续降温呼吸速率基本停止。     

黄土丘陵区不同土地利用类型土壤呼吸及其与温度和水分的关系

[目的]分析黄土丘陵区不同土地利用类型土壤呼吸速率释放特征,为揭示该区域不同立地类型C循环特征奠定基础。[方法]采用LI-8100土壤碳通量测量系统于2014年11月至2015年7月,对标准径流小区红豆草、苜蓿、撂荒地和梯田苜蓿、沙打旺5种地类土壤呼吸速率及其地表温度、土壤温度(5cm)、土壤含水量进行观测。[结果](1)土壤呼吸速率日变化表现为昼高夜低的单峰型曲线,与温度的变化趋势一致,年均土壤呼吸速率表现为:沙打旺(梯田)2.27μmol/(m^2·s)>红豆草1.79μmol/(m^2·s)>苜蓿1.77μmol/(m^2·s)>苜蓿(梯田)1.62μmol/(m^2·s)>撂荒地0.77μmol/(m^2·s);(2)土壤呼吸速率呈现明显的季节变化特征,夏季最高,春季和秋季次之,冬季最低。夏季与春、秋、冬3季土壤呼吸速率差异显著(p<0.05);(3)土壤呼吸速率与地表温度和土壤温度(5cm)的相关性均达到显著水平(p<0.05)。除撂荒地外,各样地土壤呼吸速率与土壤温度(5cm)的相关度均高于其与地表温度的相关度,各样地土壤温度(5cm)Q10值介于1.94~3.00;(4)土壤呼吸速率与土壤含水量之间线性相关不显著(p>0.05),但与土壤温度(5cm)和土壤含水量的交互作用显著相关(p<0.01)。[结论]梯田土壤呼吸速率总体表现优于坡地,裸露地表在恢复植被的过程中,土壤环境质量显著提升。     

喀斯特峡谷不同植被类型土壤的呼吸及其温度敏感性

[目的]了解喀斯特地区植被恢复对土壤碳释放的影响,为精确估计区域土壤碳收支变化提供参考。[方法]以喀斯特峡谷地区典型植被类型(草地、稀灌草丛、灌丛和乔木林地)为研究对象,采用Li-8100便携式土壤呼吸仪对其土壤呼吸、土壤温度和土壤水分进行定位连续观测,系统研究土壤温度(T)和土壤湿度(W)对土壤呼吸速率(Rs)的影响。[结果](1)草地、稀灌草丛、灌丛和乔木林4种植被类型土壤呼吸均呈单峰型季节动态,土壤呼吸速率的最大值均出现在夏季,最小值出现在冬季,其土壤呼吸速率变化范围分别为0.73~1.21,1.20~1.48,1.54~2.41,1.86~2.95μmol/(m2·s);观测期内,土壤呼吸速率均值分别为1.65,2.76,2.45,3.43μmol/(m2·s)。(2)土壤温度是影响土壤呼吸速率的主导因素,单因素指数模型显示土壤温度对土壤呼吸速率变化的解释能力为72.37%;三次项模型表明土壤水分的贡献率为43.9%。双因素关系模型较好地反映了土壤温度、湿度对土壤呼吸的影响,二者可共同解释土壤呼吸变化的81.5%~91.2%。(3)土壤呼吸的温度敏感性指数Q10值与土壤温度和湿度均呈显著负相关(p0.05)。[结论]4种植被类型土壤呼吸及其温度敏感性同时受土壤温度和水分影响,当土壤含水量过低或过高时,土壤温度的主导作用相对减弱,土壤湿度的影响作用加强。     

盐池沙地不同土壤水分条件下沙柳的光响应研究

在半干旱的盐池沙区,运用Li-6400便携式光合测定系统,测定了3 a生沙柳在不同水分条件下叶片光合和蒸腾作用的光响应特性.结果表明;0～2 000μmol/(m2·s)PAR范围内,沙柳在土壤水分为2%,4%,8%,12%时的光饱和点分别为1 340,1 520,1 550和1 633 μmol/(m2·s),随土壤含水量的增大而增大;Tr随PAR的增高不断增大;最大Pn分别为8.7,9.1,9.47和19.52 μmol/(m2·s);维持较高的Pn,即净光合速率达到最大的80%时,最低光照强度均在500μmol/(m2·s)以上;既保证较高的光能利用效率又维持较高的水分利用效率的光强600～1 500 μmol/(m2·s).沙柳平均Pn随着土壤含水量的增大而增大,而平均WUE在土壤含水量为8%时达到最大值,因此,沙柳的光能利用效率和水分利用效率都比较好的SWC应该为8%左右.     

重庆缙云山 4 种典型林分生长季土壤呼吸特征及其与环境因子的关系

2012年4-8月,采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对重庆缙云山4种典型林分（常绿阔叶林、竹林、针阔混交林和针叶林）的土壤呼吸速率进行测定,并同步测定5和10 cm土壤温度、湿度及pH值,分析4种林分土壤呼吸变化特征及其与环境因子的关系.结果表明：1）4种典型林分土壤呼吸日变化规律不同,5月、7月针阔混交林和针叶林土壤呼吸速率日波动幅度大于常绿阔叶林和竹林;2）各林分土壤呼吸速率均表现出4-7月升高而7-8月降低的月变化规律;3）土壤呼吸速率与5 cm、10 cm土壤温度均呈指数关系,常绿阔叶林的温度敏感性（5 cmQ10=2.054,10cm Q10=2.117）大于其他3种林分;4）常绿阔叶林土壤呼吸速率与土壤湿度无显著相关性,而对其他林分呈二次相关关系;5）常绿阔叶林的土壤呼吸与5 cm、10 cm土壤pH值显著相关,竹林的土壤呼吸仅与5 cm土壤pH值显著相关,其他林分未表现出显著相关关系.     

重庆缙云山典型林分土壤结构分形特征

 为了解长江三峡库区森林土壤的物理性质,运用分形原理,研究重庆缙云山4种典型林分林地土壤分形特征,建立土壤结构分维与土壤性质预测模型,运用弹性分析与边际分析,探讨土壤结构分形变化与土壤性质变化的关系。研究表明:土壤机械组成分维、微团聚体组成分维和孔隙组成分维可作为评价土壤结构的指标。不同林分林地土壤颗粒机械组成分维值为2.7～2.9,土壤微团聚体组成分维为2.5～2.8,土壤孔隙组成分维为2.3～2.8。从质地、微团聚体组成和孔隙组成来看,常绿阔叶灌丛土壤结构要明显优于其他林地土壤,而楠竹林最差。不同林分及农地土壤的微团聚体组成、机械颗粒组成和孔隙组成分维与土壤性质存在较明显相关关系,相关系数都在0.5以上。由弹性系数和边际量可以看出,机械分维的影响要大于微团聚体分维和孔隙组分维。这对进一步探讨分形学在土壤结构与土壤性质的应用方面有重要的意义。     

辽西地区油松混交林抗蚀改土效益的研究

在辽西半干旱水土流失地区，为了防止土壤侵蚀和恢复地力，首先应营造水土保持林。油松阔叶混交林与油松纯林相比，在改善土壤理化性质，提高土壤抗蚀性有显著效果。与纯林相比，前者土壤含水量可提高１３－３０％，土壤有机质含量提高７．１－７６．４％，土壤微生物数量可增加１３．３９％，土壤容重减少６．８－１０％，土壤水稳性团聚体可提高２２．２－１２４．４％，土壤侵蚀率降低了６．６－２６．３％，本地区适宜选择的混交     

重庆市四面山人工林土壤持水与入渗特性

通过土壤持水量和水分入渗速率的测定,对重庆市四面山4种人工林(杉木×马尾松针叶林、石栎×木荷×香樟×枫香阔叶林、石栎×木荷阔叶林、杉木×马尾松×木荷针阔林)土壤层的水文特征进行分析评价.结果表明,针阔混交林土壤饱和持水量最高,为314.98 mm;阔叶林其次,为301.26 mm与290.26 mm;针叶林最小,为237.94 mm.分别较荒地高44.93%,38.61%,33.72%和9.48%.石栎×木荷阔叶林土壤水分入渗速率最快,初渗速率为25.35 mm/min,稳渗速率为3.97 mm/min,平均入渗速率为5.48 m/min.灰关联评价结果显示,该区两种阔叶混交林均具调蓄涵养最大日降雨的能力,石栎×木荷×香樟×枫香阔叶林改良土壤持水性能效果显著,石栎×木荷阔叶林土壤水分入渗能力有明显提高.     

武夷山风景区不同林地类型土壤水分物理性质及土壤水库特性

对武夷山风景区6种林地类型的土壤容重、孔隙度、持水量及土壤水库容等性能进行了研究,结果表明,（1）0—60 cm土层土壤容重为杉木林〉马尾松林〉灌木林〉针阔混交林〉竹林〉常绿阔叶林。（2）6种林地土壤总孔隙度和最大持水量为常绿阔叶林〉竹林〉针阔混交林〉灌木林〉马尾松林〉杉木林;毛管孔隙度和田间持水量为竹林〉常绿阔叶林〉针阔混交林〉灌木林〉马尾松林〉杉木林;非毛管孔隙度为常绿阔叶林〉针阔混交林〉灌木林〉马尾松林〉杉木林〉竹林;毛管持水量为竹林〉常绿阔叶林〉灌木林〉针阔混交林〉马尾松林〉杉木林。（3）在0—60 cm土层内,常绿阔叶林和竹林的土壤总库容最大,针阔混交林、灌木林、马尾松林次之,杉木林的最小。竹林的储水库容最大,而通透库容最小。在相同的立地条件下,常绿阔叶林的土壤特性优于其它林分,最有利于涵养水源。     

不同人工恢复林对退化红壤团聚体组成及其有机碳的影响

研究土壤团聚体的组成及其有机碳的分布,有助于从微观角度理解土壤结构与功能的相互作用.采用于筛法和湿筛法,研究南方红壤退化地实施人工恢复30年后,马尾松与阔叶复层林(PB)、木荷+马尾松混交林(SP)和阔叶林(BF)3种典型林分在0～60 cm土层的团聚体组成及其有机碳分布特征,分析土壤团聚体有机碳与总有机碳相关关系.结果表明:各恢复林分土壤机械稳定性团聚体质量分数,以＞2 mm粒径所占比例最大(均在60％以上),而在水稳性团聚体中,以＜0.05 mm粒径占优势.不同林分土壤团聚体结构破坏率顺序依次为BF(53.38％～84.27％) ＞SP(52.22％ ～70.86％) ＞PB(22.70％ ～47.83％).机械稳定性和水稳性团聚体有机碳质量分数均以PB最高,随着土层深度的增加,各林分土壤团聚体有机碳质量分数呈下降趋势.水稳性大团聚体(＞0.25 mm粒径)有机碳质量分数总体高于相应土层的总有机碳质量分数,而微团聚体的(＜0.25 mm粒径)则低于后者,说明有机碳对于大团聚体的形成和水稳性具有积极作用.土壤团聚体有机碳与总有机碳的相关关系分析表明,土壤团聚体有机碳的增加,对总有机碳的积累具有正面影响.保留密度大、灌木(草)层盖度高的马尾松与阔叶复层林土壤团聚体的数量和质量更高;因此,在红壤侵蚀退化地森林恢复初期,可通过适当密植、增加林下灌草覆盖等措施,增加有机碳的输入,促进团聚体的形成和稳定,从而加速了退化土地的土壤结构改善和功能恢复.该研究可为南方严重红壤退化地生态恢复中的林分类型选择和优化配置提供科学依据.     

Soil biological changes for a natural forest and two plantations in subtropical China

Conversion of natural forests into pure plantation forests is a common management practice in subtropical China. To evaluate the effects of forest conversion on soil fertility, microbe numbers and enzyme activities in topsoils (0-10 cm) were quantified in two 33-year-old monoculture plantations of Castanopsis kawakamii Hayata (CK) and Cunninghamia lanceolata Lamb. (Chinese fir) (CF), and compared to a neighboring relict natural C. kawakamii forest (NF), in Sanming, Fujian. Five soil samples were collected once each in January, April, July, September and November in 2000 in each forest for laboratory analysis. Over the sampling year, there were significant differences for bacteria, fungi and actinomycetes between forests and between seasons (P < 0.05). The largest bacteria and fungi populations were in NF, while CF contained the greatest number of actinomycetes. There were also significant differences (P < 0.05) with microbial respiration for forests and seasons. Additionally, compared with NF, urease and acid phosphatase were significantly lower (P < 0.05) in CK and CF. Also, the correlations of soil hydrolysable N and available P to soil microbial and enzymatic activities were highly significant (P < 0.01). Thus, to alter the traditional Chinese fir monoculture so as to mimic the natural forest conditions, managing mixed stands of Chinese fir and broadleaf trees or conducting crop rotation of conifers and broadleaf trees as well as minimizing forest disturbances like clear-cutting, slash burning and soil preparing, could be utilized.     

三峡库区典型林分林地土壤抗蚀抗冲性研究

通过对三峡库区重庆缙云山四种典型林分（针阔叶混交林,阔叶林,楠竹林和灌木林）林地土壤的抗蚀抗冲特征研究表明,林地土壤抗蚀指数为农地土壤的1.3~1.9倍。各林分林地土壤抗蚀指数的顺序为灌木林最大（78.4）,阔叶林最小（53.3）。抗蚀指数随着土层的增加而减弱。林地土壤抗蚀指数与其相关因子毛管孔隙度,稳渗率,非毛管孔隙度,< 1 mm根长关系最密切。除楠竹林外,各林分林地土壤抗冲系数大于农地（1.2~1.9倍）。林地土壤抗冲性的强弱是其相关因子综合作用的结果。     

江西退化红壤人工重建森林土壤微生物碳源代谢功能研究

应用MicroResp方法研究4种重建森林土壤微生物对不同类型碳源的代谢特征,自然恢复地为对照处理。结果表明,不同培养时间(6 h和继续培养18 h)和不同土壤深度(0~10和10~20 cm),土壤微生物对单一碳源的利用能力差异显著。4种重建森林土壤微生物对碳源利用能力有显著差异,表现为:自然恢复地阔叶混交林阔叶纯林针阔混交林针叶纯林。多样性指数和均匀度指数表明4种重建森林土壤微生物群落多样性的变化趋势为:自然恢复地阔叶混交林阔叶纯林针阔混交林针叶纯林,除自然恢复地外,土壤微生物的多样性和均匀度在4种不同重建森林类型之间差异不显著。主成分分析结果表明,所选15种碳源能够阐述4种不同重建森林土壤微生物功能多样性的差异,森林土壤微生物的敏感碳源主要为糖类。