黄土高原不同林龄刺槐林土壤呼吸研究

采用LI-8100开路式土壤呼吸仪对不同林龄(10,12,13,16a)刺槐林土壤呼吸速率、温度、水分进行了测定。结果表明:(1)不同林龄刺槐林土壤呼吸速率均呈现明显的日动态和季节动态,表现出夏季秋季冬季;(2)各林龄刺槐林土壤呼吸速率与大气温度、地表温度、5cm土壤温度均有很好的指数关系,尤其与5cm土壤温度的相关性最好,且各林龄刺槐林的Q10存在差异,表现为随着林龄的增大,Q10值也随之增大;(3)各林龄刺槐林土壤呼吸速率与土壤体积含水量具有很好的线性关系,且相关性都达到了显著水平(p0.05);(4)各林龄刺槐林土壤呼吸速率与5cm土壤温度、土壤体积含水量的综合作用也具有很好的相关性,且都达到了极显著水平(p0.01),二者共同解释了土壤呼吸变异的93.8%~98.1%,且双因素模型远比单因素能够更好地解释刺槐林土壤呼吸速率的变异。     

森林生态系统土壤呼吸研究进展

森林土壤碳是全球碳库的重要组成部分,在全球碳循环方面发挥着重要作用。土壤呼吸是当前碳循环研究领域中的一个热点问题,而且目前土壤呼吸已经成为陆地生态系统中向大气释放CO2最大的源。把土壤呼吸量与植物群落生长之间的关系进行分析比较,是理解森林生态系统碳素平衡的核心。在综合介绍国内外有关土壤呼吸的各种测定方法的基础上,对国内外有关森林土壤呼吸的已有研究成果进行了述评,指出了森林土壤呼吸研究工作今后的努力方向。     

淮北地区5种不同植物群落土壤呼吸研究

选取河南西平杨树人工林生态系统中5种不同植物群落土地为研究对象,利用Licor-8100土壤呼吸测定系统对其土壤呼吸进行了连续观测,分析、比较5种不同植物群落土壤呼吸的差异及其影响因素。研究结果表明:（1）5种植物群落下土壤呼吸有所差异,但其日变化及年内变化趋势大致相同,均与土壤温度变化趋势一致,呈单峰曲线,其土壤呼吸大小顺序为:8 m行宽林间小藜—牛筋草地 > 2 m行宽林间苍耳地 > 8 m行宽林间水蓼—灰灰菜地 > 8 m行宽林间苍耳地 > 2 m行宽林间裸地;（2）采用土壤温度和湿度单因素模型（R_s=ae^bT_s或R_s=aW+b）进行分析:土壤温度和土壤含水量分别解释了不同植物群落土壤呼吸季节变化的41%~79%和2.3%~21%;而采用双因素模型分析（R_s=ae^bT_sW^c）,土壤温湿度共同解释了土壤呼吸速率季节变化的49.1%~86.7%,表明不同植物群落的土壤呼吸均受土壤温度和土壤含水量的共同影响;（3）运用Q₁₀=e^10b模型分析,Q₁₀值大小顺序为:8 m行宽林间小藜—牛筋草地（2.47） > 2 m行宽林间苍耳地（2.3） > 2 m行宽林间裸地（2.7） > 8 m行宽林间水蓼—灰灰菜地（2.59） > 8 m行宽林间苍耳地（2.22）,且5种不同植物群落下土壤呼吸Q₁₀值均表现为春季 > 冬季 > 秋季 > 夏季,即土壤呼吸温度敏感性随着温度的升高呈现出降低的趋势。     

土壤呼吸测定方法述评与展望

土壤呼吸可运用微气象学法和气室法进行测定,但气室法因其直接测定土壤表层释放的CO2而最为引人注目.气室法按其测定原理又可分为封闭型气室法和开放型气室法.该文重点介绍各种气室法的原理、特点及应用条件,并对近年来土壤呼吸研究方法的发展作了简要述评.过去常用的静态碱液吸收法、静态密闭气室法和动态密闭气室法逐渐被可自动开闭的动态气室法所代替,以LI-COR公司最新推出的设备为代表,预料将在今后一个时期成为该领域广泛使用的测定方法.由于土壤呼吸是全球碳循环的一个重要流通途径,是大气CO2的重要来源之一,典型生态系统中土壤呼吸及其各组分对环境因子的响应特征将是一个重要研究课题,这不仅关系到对生态系统生产量的正确测算,而且关系到科学把握全球变化环境下CO2的排放动态.     

凋落物对土壤呼吸的贡献研究进展

土壤呼吸是土壤碳库输出的主要途径,凋落物是影响土壤呼吸的重要因素。明确凋落物对土壤呼吸的贡献,有助于准确评估植物-土壤-大气三个碳库之间的碳收支过程。本文综述了近年来国内外有关凋落物对土壤呼吸贡献的研究成果,阐明了凋落物对土壤呼吸的贡献机理,讨论了凋落物对土壤呼吸贡献率及其存在的时空分异特征,在此基础上,对该领域研究前景进行了展望。     

半干旱区不同土地利用方式下土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO₂分析法测定了盐碱地、撂荒地和苜蓿地三种土地利用方式下的土壤呼吸速率,并结合水热因子,对不同土地利用方式下土壤呼吸速率的差异性以及其和温度、含水量之间的关系进行了分析。结果表明:三种土地利用类型土壤呼吸速率日变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,一天中气温最高时的土壤呼吸速率均显著高于其他时间;不同土地利用方式土壤呼吸与水热因子均呈正相关,采用线性关系式来分析土壤呼吸速率与土壤水分含量的关系。不同土地利用方式下土壤呼吸速率与近地面气温、不同深度土壤温度的关系可以用指数方程得到较好的拟合（p < 0.05）,撂荒地土壤呼吸的温度敏感性系数Q₁₀值变化较大,从而对土壤温度的响应更为敏感,且不同深度土壤的Q₁₀值存在较大差异,盐碱地和苜蓿地不同土层的Q₁₀值均在2.0左右变化,与全球Q₁₀的平均水平接近。盐碱地、撂荒地和苜蓿地土壤呼吸与土壤温度和湿度的双变量模型关系显著,比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。     

黄土高原水蚀风蚀交错带不同立地条件下土壤呼吸特征

水蚀风蚀交错带是黄土高原土壤侵蚀最严重地区,该地区立地条件复杂,土壤质地有较大的空间变异性,对生态系统碳循环过程产生重要影响。该文选取土壤质地为立地条件的主要参考因子,利用便携式CO2分析仪对黄土高原水蚀风蚀交错带不同立地条件下2种典型灌木(柠条和沙柳)土壤呼吸特征进行了连续2a的野外对比研究,分析不同立地条件下灌木林地土壤呼吸之间的差异,阐明土壤呼吸的动态变化及其对土壤温度的敏感性。结果表明:在不同立地条件下,柠条林地黄绵土土壤呼吸高于风沙土,相反,沙柳林地风沙土土壤呼吸高于黄绵土。每种灌木林地在不同立地条件下土壤呼吸呈现明显的季节性变化,土壤呼吸速率的高峰值出现在7、8月份。不同立地条件下土壤呼吸与土壤温度呈现显著指数函数关系,每种灌木林地黄绵土土壤呼吸的温度敏感性系数Q10高于风沙土,从而对土壤温度的响应更为敏感。     

5种不同植被下的土壤呼吸特征及其影响因素

土壤呼吸速率是反映陆地生态系统功能的重要指标之一。采用土壤碳通量测量系统LI-8100A 对甘肃省玉门镇饮马农场5种不同植被类型土壤(裸地、葵花、小麦、孜然、茴香)呼吸速率、空气湿度、土壤温度、水分等影响因素的日动态变化规律进行了监测,分析了不同植被类型土壤呼吸速率的日变化特征及与环境因素的相关关系。结果表明,不同植被类型土壤呼吸速率明显不同,5种植被类型土壤呼吸速率的日平均值大小顺序为:茴香[7.710±1.705 μmol/(m2·s) ]＞ 小麦[5.266±0.953 μmol/(m2·s)] ＞ 葵花[5.237±0.568 μmol/(m2·s) ]＞ 孜然[3.504±0.431 μmol/(m2·s)] ＞ 荒地[2.567±0.666 μmol/(m2·s)] 。对于有植被覆盖的地块,土壤呼吸速率的日变化呈现先减小,后逐渐增大,在13:00 — 15:00时达到峰值,随后逐渐减小的趋势,大致呈“S”型曲线;而对于裸地,土壤呼吸速率的日变化呈现先增大后逐渐减小的趋势,大致呈“M”型或倒“V”型。     

国外土壤二氧化碳释放问题的研究动态

从土壤呼吸的研究方法、量值、影响因子等方面概述了国外的一些研究结果。     

安太堡露天煤矿复垦区不同人工林土壤呼吸特征

[目的]探讨复垦模式对土壤呼吸作用的影响,同时为矿区复垦土地质量评价、复垦模式的筛选提供数据支撑。[方法]采用动态密闭气室红外CO2分析法对露天煤矿复垦区5块永久性样地土壤呼吸作用及其相关组分的日变化及季节动态进行跟踪测定。[结果]各样地土壤呼吸作用均呈现出明显的季节变化规律,但日变化趋势却各不相同。土壤呼吸速率日变化在5,9,10月份变幅较为平缓,6,7,8月份变幅较大,且在7,8月份达到最大值。去根系后,土壤温度及水分与未处理之间没有显著差异,但土壤呼吸速率值明显下降,下降幅度为19%~46%。土壤总呼吸速率和去根系土壤呼吸速率均与土壤温度、土壤水分、双因子呈幂或指数函数关系。[结论]刺槐纯林模式更有利于土壤的熟化与肥力的提高。     

艾比湖湿地不同植物群落下土壤全磷空间变异

土壤磷素是植物生长所需的必要元素,研究土壤全磷的含量水平及空间分异规律可为湿地土壤肥力水平的评价和生态修复提供科学的理论基础。以艾比湖湿地为研究对象,于2015年8月在环湖一周160km范围内系统采集土壤样品296个,采用地统计学方法分析了不同植物群落土壤全磷的空间变异特征。结果表明:(1)研究区土壤全磷含量变化范围为0.46~1.64g/kg,土壤全磷含量为梭梭群落梭梭柽柳群落芦苇群落胡杨群落,不同区域存在极显著性差异;除梭梭—柽柳,胡杨群落外,其他群落土壤全磷垂直方向上表现为从表层向下递减的趋势,且各层土壤全磷含量差异性显著;(2)梭梭和梭梭—柽柳群落土壤全磷拟合模型均为高斯模型,胡杨和芦苇群落为球状模型,其空间分布相关性很强且空间变异性主要是由成土母质、地形、气候等结构性因素引起;(3)芦苇群落土壤全磷随土壤含水量增加呈降低变化,其他区域均呈增加的趋势;梭梭—柽柳群落土壤全磷与土壤pH值呈线性降低趋势,其他植物群落与土壤pH值呈线性增加的趋势。总体而言,艾比湖湿地土壤全磷具有明显的空间分布差异,与植被差异、pH值和土壤水分密切相关。     

艾比湖湿地不同植物群落下土壤水盐空间变异性

以艾比湖湿地为研究区,运用传统统计学和地统计学相结合的方法对4种典型植物群落下土壤水盐含量变化进行了研究。结果表明:(1)4种植物群落中,碱蓬群落、盐节木群落和梭梭群落土壤含盐量呈中等变异,而芦苇群落土壤水盐则呈现较强的差异性(2)随着土层深度的增加,盐节木群落和梭梭群落中土壤含水量差异性不大,碱蓬群落和芦苇群落则呈下降趋势,而对于土壤盐分,除梭梭群落外,其余3种植物群落各土层盐分呈降低趋势,且表层盐分含量相对较高(3)在空间结构性分析中,不同植物群落下土壤含水量和盐分在一定区域范围内空间特结构性显著,能较好地满足高斯模型分布,由于受气候、距湖距离、湖面积波动及土壤类型等因素作用,4种植物群落中土壤含水量和盐分均具有较强的空间自相关性(4)对土壤水盐含量变化的相关性分析中,4种植物群落下土壤水盐含量与其关联性都相对较小,其中碱蓬群落和芦苇群落呈正相关关系,盐节木群落和梭梭群落呈负相关关系。总体来说,碱蓬群落和芦苇群落土壤水盐总变异趋势大于梭梭群落和盐节木群落,说明距湖远近对土壤水盐空间变化有一定的影响。     

不同气候条件下潮土微生物群落的变化

针对气候变化的背景研究农田土壤微生物对气候变化的响应机制是调控农田土壤养分循环的理论基础。本研究基于设置在3个气候带(冷温带海伦、暖温带封丘和中亚热带鹰潭)的潮土移置试验,利用磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法研究了移置第6年土壤微生物群落的变化特征。结果表明,在3种气候条件下潮土移置6年后土壤部分理化性质显著变化,土壤有机质含量表现为冷温带最高而中亚热带最低;在种植玉米的不同施肥处理中,土壤中微生物总PLFAs、革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G-)、细菌和放线菌PLFAs含量均表现为海伦封丘鹰潭,真菌/细菌比值在冷温带最低;PLFA图谱的主成分分析显示气候条件显著影响了土壤微生物的群落结构,海伦和封丘位于PC1正轴,而鹰潭位于负轴,受气候影响较大的特征PLFA包括18:1ω7c、16:1ω5c、16:0、18:0和18:2ω6,9c;逐步回归分析显示温度、降雨和土壤有机质是影响微生物群落的主要因子。总体上,气候条件的变化在短期内(6年)改变了土壤微生物的群落结构,可以影响农田生态系统的生物地球化学循环。     

新疆伊犁察南灌区土壤盐分特征

以察南灌区土壤为研究对象,对不同含盐量土壤进行盐化程度分级,并对该地区土壤盐分特征进行相关分析和主成分分析,以及对土壤盐分因子区域影响因素进行探讨。结果表明:察南灌区以碱性土壤为主,HCO_3~–是影响该灌区土壤p H最强的因子;对灌区0~100 cm土体土壤的分析表明,灌区盐化土面积约为总灌溉面积的1/4,盐渍化风险较大;相关性分析显示,HCO–3、Cl~–、SO_4~(2-)、Ca~(2~+)、Mg~(2~+)、Na~+、K~+为盐分主要组成离子,总盐分与各离子之间均呈正相关关系,与总盐分相关性最强的阴离子为SO_4~(2-),相关性最强的阳离子为Mg~(2~+);主成分分析显示,HCO_3~–、Cl~–、K~+为影响该灌区土壤盐分特征的主导因子;通过盐分因子区域影响因素定性分析可知,除HCO_3~–和pH是由河流以及地下水综合作用影响外,其他盐分因子均主要受河流影响。     

不同含盐量土壤盐分对蒸发的影响试验研究

土壤地表蒸发是一个复杂的过程,它的正常进行受到诸多因素的影响,其中土壤盐分是蒸发的主要影响因素之一。以内蒙古河套灌区永联试验站含盐土壤为例,通过室内试验盐分含量分别为0.2%、0.6%、1.0%、5.0%的土壤水分、盐分的变化以及对蒸发的影响进行了分析。试验结果表明:实验进行的初始阶段土壤剖面中含水率变化是比较显著,地下水补给对土壤蒸发的影响较大,实验持续到第15天之后随着土壤含水率的稳定变化,土壤蒸发量慢慢下降,这个时间段土壤水分迁移主要被土壤盐分控制。实验开始的前一段时间土壤水分对盐分的影响不太明显,实验持续到15天之后,尤其是,土壤表层形成盐壳之后,土壤水分对含盐量的影响以及盐分对水分的相应反馈比较明显。同一个时间来看,盐分含量高的土壤水分比较低。不同盐分含量的土壤中随着含盐量的增加,土壤蒸发速率减小。通过分析可知土壤含盐量与蒸发量具有很好的相关性,盐分越高,相关性越好。     

退耕还湖后不同植被群落湿地土壤剖面磷素形态分布特征

对菜子湖退耕还湖区不同植被群落(苔草、芦苇和酸模)下湿地剖面土壤进行分层采样,分析了土壤剖面有机磷(orP)、无机磷(inP)及无机磷组分铝磷(Al-P)、铁磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)和钙磷(Ca-P)的含量,探讨了植被群落对退化湿地生态恢复后土壤剖面磷素形态分布特征的影响。结果表明:研究区土壤剖面磷素以无机磷为主(301.94～645.17mg/kg)占全磷含量的52.59%～84.64%;除酸模群落下0～6cm土层外,土壤剖面有机磷含量范围为78.40～254.27 mg/kg。土壤剖面无机磷组分以钙磷和铁磷为主,分别占无机磷总量的29.67%～67.58%和21.90%～52.29%。除酸模群落下0～6 cm土层外,3种植被群落下土壤无机磷含量均随着剖面深度增加而增加,而有机磷含量则随着剖面深度增加先急剧降低后逐渐升高;土壤铝磷和铁磷含量总体上均随着剖面深度增加而降低;除酸模群落下0～6 cm土层土壤闭蓄态磷外,其他土壤剖面闭蓄态磷和钙磷含量总体均随着剖面深度增加而升高。研究区3种植被群落下土壤铝磷、铁磷和有机磷存在表聚现象,酸模群落下土壤剖面表现最为显著。研究区植物对土壤磷素吸收利用是磷素形态转化和表聚的驱动力,而钙磷是各形态磷表聚的主要来源。     

新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤养分及活性有机碳组分研究

土壤有机碳及其组分是土壤质量的重要指标,在土壤许多物理、化学和生物特性中发挥着重要作用。通过对我国内陆荒漠自然生态系统中新疆艾比湖地区不同土地利用类型土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用类型土壤养分及有机碳组分。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用类型土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用类型对土壤养分具有较大影响,土壤有机碳、全氮、全磷和全钾均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,而不同土地利用类型土壤全磷差异并不显著(p0.05)。不同土地利用类型土壤易氧化有机碳(EOC)、颗粒有机碳(POC)、轻组有机碳(LFOC)、水溶性有机碳(WSOC)、土壤微生物量碳(MBC)和微生物量氮(MBN)均呈现出一致性规律,大致表现为林地耕地草地未利用地。林地和草地EOC/SOC比例显著低于耕地和未利用地,说明林地和草地转变成耕地降低了土壤有机碳的稳定性;微生物商(MBC/SOC)基本表现为耕地林地草地未利用地,其中耕地和林地土壤MBC/SOC比例差异不显著(p0.05)。相关性分析表明,土壤活性有机碳各组分与SOC,TN,TK均具有极显著相关性关系,并且不同土地利用类型土壤EOC,POC,LFOC,WSOC和MBC含量之间均具有极显著相关性(p0.05),说明土壤活性有机碳很大程度上依赖于有机碳含量,活性有机碳各组分之间相互影响和密切联系,其中SOC,TN和TK是不同土地利用类型土壤活性有机碳变化的重要影响因子。     

新疆艾比湖地区不同土地利用方式土壤养分、酶活性及微生物特性研究

新疆艾比湖地区在我国内陆荒漠自然生态系统中具有典型性和较高研究价值,通过对不同土地利用方式土壤进行采样和分析,系统地研究和比较了不同土地利用方式土壤酶活性及微生物特性(土壤微生物量和微生物数量)。结果表明:新疆艾比湖不同土地利用方式土壤机械组成不尽一致,黏粒含量占主导地位,粗砂粒含量相对较低,土壤总孔隙度与土壤容重变化趋势相反。不同土地利用方式对土壤养分具有较大影响,不同土地利用方式下土壤养分(有机碳、全氮、全磷)和有效养分(有效磷、有效氮、有效钾、有效锌、有效铁含量)均呈现出一致性规律,大致表现为林地草地耕地未利用地,土壤全磷在不同土地利用方式下差异均不显著(p0.05);与耕地相比,土壤微生物量碳和氮、土壤微生物数量(细菌、真菌和放线菌),土壤酶活性(土壤蔗糖酶、脱氢酶、脲酶、酸性磷酸酶活性)均有明显的增加,大致表现为:林地草地耕地未利用地;相关性分析表明,土壤微生物量碳和氮、细菌、放线菌和真菌数量、蔗糖酶、脱氢酶、脲酶和磷酸酶活性均呈显著或者极显著的负相关(p0.05,p0.01);土壤有机质和全氮与蔗糖酶、脱氢酶、磷酸酶和细菌数量呈极显著正相关(p0.01),土壤有效养分与土壤微生物量碳、细菌数量和蔗糖酶活性呈显著或极显著正相关(p0.05,p0.01),说明土壤微生物量碳仍是有效养分的主要来源,其中土壤容重对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为负,土壤养分对土壤微生物量、微生物数量和酶活性贡献为正,这是造成不同土地利用方式土壤微生物量、微生物数量和酶活性差异的重要原因,其中有机质和全氮是土壤微生物量、微生物数量和酶活性的主要养分来源。