不同施氮水平下旱作玉米田土壤呼吸速率与土壤水热关系

为探讨不同施氮量对旱作玉米田土壤呼吸速率的影响,设置0(CK)、80、160、240、320kg·hm-25个氮肥水平,分析不同施氮水平下土壤呼吸速率动态变化及其与土壤温度和土壤含水量间的关系。结果表明:夏玉米生长季土壤呼吸速率呈单峰变化曲线,于播种后52d左右达到最大值,成熟收获时降至最低;土壤呼吸总量(Sr)与施氮量(n)满足关系式Sr=1204.09(/1+e-1.69-0.02n)。土壤温度和土壤水分是影响土壤呼吸速率的主要因素,5cm土壤温度与土壤呼吸速率呈显著正相关,土壤呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加,土壤温度可以解释旱作农田土壤呼吸速率季节变化的62.31%～78.66%;土壤水分和温度相互协调共同调控土壤呼吸,两者可以解释旱作玉米田土壤呼吸季节变化的79.63%～85.87%。     

土壤呼吸的水热因子模拟及温度敏感性的探讨

[目的]研究水热因子对土壤呼吸的影响,进而对土壤呼吸温度敏感性进行探讨。[方法]利用LICOR-8100对华北平原典型冬小麦拔节期土壤呼吸进行测定,分析其与水热因子的关系并建立关系模型。[结果]土壤呼吸速率与气温、5cm层土壤温度均呈显著正相关,且与土壤温度相关性更好,温度对土壤呼吸的影响在低温时比高温时更为显著;按不同温度条件划分的5cm土壤相对含水量与土壤呼吸速率呈显著正相关,且温度较高时土壤呼吸对土壤含水量变化的响应更显著。[结论]土壤呼吸速率的水热因子关系模型为R=0．180×Ts^0.878×Ta^0.088×θ^0.147（R^2=0．836,P〈0．0001）,土壤呼吸温度敏感因子Q10和土壤温度、气温呈负相关,与土壤含水量呈正相关关系。     

城市草坪土壤呼吸冬季日动态特征研究

以福州市区的城市草坪为研究对象,采用Li-8100对其土壤呼吸速率进行3 d的连续观测,研究草坪土壤呼吸昼夜变化特征及其影响因子.结果表明:1)草坪土壤呼吸有明显的日变化特征;2)草坪土壤呼吸速率昼夜变化呈单峰曲线模式,雨天最大值出现在21:30,阴天最大值出现在11:30,晴天最大值出现在15:30;3)阴雨天气时土壤温度和含水量与土壤呼吸速率的双因素回归关系不显著,晴天时土壤温度与土壤呼吸速率的回归性极显著(p＜0.01),土壤温度可以解释该日土壤呼吸速率昼夜变化的70.13%,土壤含水量与土壤呼吸速率的线性关系仍不显著;土壤温度和含水量两个因素共同解释该日土壤呼吸昼夜变化的74.10%.     

秦岭火地塘林区油松生长季土壤呼吸研究

【目的】阐明秦岭火地塘林区油松林生态系统土壤呼吸对其影响因子变化的响应机制。【方法】2010年6-11月,利用LI-6400便携式光合作用测量系统,测定秦岭火地塘油松林在生长季的土壤呼吸速率,并利用LAI-2000植物冠层分析仪测定油松林的叶面积指数,同时还测定了5cm深处的土壤温度以及土壤含水量。【结果】油松林土壤呼吸速率存在明显的季节变化,土壤呼吸动态呈单峰型变化:8月下旬达到最大值3.69μmol/(m2.s),最小值出现在11月下旬,为0.52μmol/(m2.s),整个生长季的平均值为1.82μmol/(m2.s)。土壤呼吸速率与5cm深处的土壤温度变化基本保持一致,二者呈三次函数关系,相关性极显著;土壤呼吸速率与油松叶面积指数呈S型函数关系,相关性显著;土壤呼吸速率与土壤含水量呈S型函数关系,二者相关性不显著。油松林生长季土壤呼吸的温度敏感性指数Q10值为3.63。【结论】影响秦岭火地塘林区油松林土壤呼吸速率的最主要因子是5cm深处的土壤温度,其次是叶面积指数,土壤含水量对土壤呼吸速率的影响不显著。     

岩茶生长季节土壤呼吸日变化特征研究

于2014年3～5月通过室外定位观测10年生岩茶生长季节土壤呼吸速率从8:00到18:00的动态变化,探讨了岩茶土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度的相关性.结果表明:岩茶3～5月生长季节土壤呼吸速率的变化范围为0.63～3.56 μmol CO2/m2·s,土壤呼吸的温度敏感性指数Q10在1.74～2.52之间.岩茶土壤呼吸速率的日变化趋势为单峰曲线,最大值出现在14:00,最小值出现在8:00,土壤呼吸速率在4、5月明显增大.茶园土壤呼吸速率与不同深度的土壤温度呈显著的指数关系,且10～15 cm深度的土壤温度对土壤呼吸速率的影响最为显著.Q10与土壤温度呈负相关,在3月及较深土层较大.土壤含水量与土壤呼吸速率间的相关性不显著.     

不同土地利用下的土壤呼吸及其与环境因子的关系

为探讨土地利用对农田土壤呼吸的影响及其与环境因子的关系,在太原盆地用闭合动态法(Li-6400)对4种不同土地利用下的土壤呼吸及其与土壤温度和水分的关系进行了为期1 a,每月2~4次的定位测定,用不同方法分析了土壤呼吸及其温度敏感性以及土壤呼吸的季节变化与土壤温度、土壤水分季节变化的关系。结果表明,4种土地利用方式下的土壤呼吸及土壤温度具有较为明显的、一致的季节变化,冬春低,夏秋高,土壤水分的季节变化受降水量影响呈现出波形变化。从土壤温度、土壤水分和土壤呼吸的均值来看,不同土地利用之间的差异均未达显著水平。土壤温度的季节变化解释土壤呼吸季节变化的41%~62%(指数函数)、44%~69%(LloydTaylor函数);土壤水分的季节变化解释了土壤呼吸季节变化的22%~38%(指数)和33%~57%(线性)。用土壤温度及土壤水分相结合用于土壤呼吸建模后,对土壤呼吸变化解释率可达52%~75%(线性)、48%~78%(指数-幂型)和52%~82%(双幂型)。4种土地利用方式下土壤呼吸的温度敏感系数Q10值在2.29~2.71,从大到小依次为药材地柠条地玉米地草地;R10值在2.06~2.41μmol/(m2·s)。4种土地利用方式下年土壤呼吸均值为3.94μmol/(m2·s),从大到小依次为草地药材地玉米地柠条地。     

冀北辽河源阔叶混交林与油松林土壤呼吸及其影响因子

对生长季内阔叶混交林和油松林的土壤呼吸速率进行研究,探讨冀北辽河源地区土壤呼吸与地下5cm土壤湿度、地下5、10、15 cm土壤温度(T5、T10、T15)、近地面大气温度、土壤微生物量碳、土壤理化性质的关系。结果表明:阔叶混交林和油松林的土壤呼吸速率的季节变化呈明显的单峰曲线,平均值分别为4.28、3.69μmol·m-2·s-1,与土壤温度的季节变化曲线大致相同,而滞后于大气温度。阔叶混交林、油松林的各温度与土壤呼吸均呈显著的正相关关系(P0.01);而土壤湿度和各土层的阔叶混交林与土壤呼吸的相关性不显著,但群落间土壤有机碳、w(C)/w(N)、全氮、全磷、土壤微生物量碳均达到显著差异。综合分析,地下5 cm土壤温度为该地区森林土壤呼吸速率季节变化的主要影响因子;而土壤微生物量碳、凋落物种类及土壤理化性质的综合影响可能是引起两种群落的土壤呼吸速率差异的原因。     

土壤温度与水分对昆明城市绿地土壤呼吸时间动态的影响

为探明土壤温湿度对城市绿地土壤呼吸时间动态的影响,采用Li-6400-09土壤呼吸室,连续定位测定了昆明城市森林与草坪等2种绿地类型土壤呼吸速率的时间动态特征。结果表明:2种绿地类型土壤呼吸速率存在极显著差异（P＜0.01）,城市草坪的年均土壤呼吸速率是城市森林的1.37倍;森林与草坪土壤呼吸速率具有明显的时间变化,其中城市草坪土壤呼吸波动（1.08～7.77 μmol·m^-2·s^-1）显著高于森林（0.95～4.76 μmol·m^-2·s^-1）;土壤水分与土壤温度是影响城市绿地类型土壤呼吸时间动态的主要影响因子,但土壤水分对土壤呼吸速率的贡献率显著高于土壤温度。土壤温度只能分别解释城市森林与草坪土壤呼吸的66.2%及67.1%,而土壤水分能够解释城市森林土壤呼吸的87.8%及城市草坪的75.8%。因此,西南地区近年来的严重干旱导致土壤含水率的减少,已成为调控昆明城市绿地土壤呼吸速率时间动态的主要影响因子。     

太原市2个典型林分冬季土壤呼吸及其对温度和水分的响应

土壤呼吸随环境因素变化较大,为了探讨不同林分对土壤呼吸的影响,以典型林分国槐(Sophora japonica)林和油松(Pinus tabulaeformis)林为研究对象,于2018年11月在太原市区利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统对2种林分土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分及大气温度(温度计测定)的日变化动态进行连续监测,并统计分析冬季土壤呼吸速率对温度和水分变化的响应。结果表明:(1)国槐林和油松林冬季土壤呼吸日变化明显,均呈不对称“钟形”单峰曲线。整体来看,国槐林土壤呼吸速率显著高于油松林(P<0.05)。(2)国槐林和油松林土壤呼吸速率与大气温度存在极显著的线性和指数关系,与土壤温度存在显著的线性关系。土壤温度敏感性指数Q 10值表明,油松林土壤呼吸速率对土壤温度变化更为敏感。(3)国槐林和油松林土壤呼吸速率均随土壤水分(5 cm)增加而减小,且2个林分的土壤呼吸速率与土壤水分(5 cm)之间均呈极显著的线性负相关关系。     

洞庭湖区滩地不同土地利用类型土壤呼吸动态

土壤呼吸受到多种生物和非生物因素的影响,基于洞庭湖区滩地3种不同土地利用方式和不同时间尺度,分析土壤呼吸动态变化及与环境影响因子的关系,有助于深入了解滩地土壤呼吸变化的机理及精确推算碳的排放。采用LI-8100气体分析仪对洞庭湖区滩地芦苇地、农田、杨树林地土壤呼吸动态进行野外测定,分析不同土地利用类型土壤呼吸速率的日变化和季节变化,并对土壤呼吸速率与近地表温度、0～5 cm土壤含水量、0～5 cm土壤温度、空气湿度等环境因子之间的关系进行相关性分析。结果表明：3种土地利用类型土壤呼吸速率的季节和日变化比较明显,其动态均表现为单峰型,高峰值出现时间存在差异,而最低值大致出现在凌晨5：00;不同土地利用类型土壤呼吸作用强弱表现为芦苇地〉杨树林地〉农田;3种土地利用类型土壤呼吸速率均与近地表温度、0～5 cm土壤含水量、0～5 cm土壤温度极显著相关（P〈0.01）;杨树林地土壤呼吸速率与空气湿度呈极显著相关。总之,土壤呼吸主要受到温度和0～5 cm土壤含水量的协同作用。图2表3参11     

环境因子对重庆缙云山林地土壤呼吸动态特征的作用

以重庆缙云山区毛竹林和阔叶林为研究对象,研究土壤呼吸日变化、季节变化和年变化特征与环境因子的关 系。用LI-8100 对重庆缙云山区毛竹林和阔叶林的土壤呼吸速率进行测定。结果表明:1)2 种林分的土壤呼吸速 率日变化较为平缓。毛竹林和阔叶林的土壤呼吸速率最大值分别出现在16:0018:00 和10:0020:00,最小值 分别出现在06:00 和04:0010:00。2 种林分的土壤呼吸月变化均表现为生长季明显高于非生长季。毛竹林的土 壤呼吸季节变化明显,从3 月开始土壤呼吸速率不断升高,7 或8 月达到最大值,为5.00 ~ 6.18 g/(m2d),随后开 始下降;阔叶林的土壤呼吸速率变化相对平缓,2 种林分均为单峰曲线。阔叶林的土壤呼吸年变化幅度明显大于毛 竹林。2)单因子分析表明,毛竹林的土壤呼吸速率与土壤温度和大气温度呈显著正相关,阔叶林的土壤呼吸速率 与土壤温度和土壤含水量呈显著正相关,与大气温度呈显著负相关。阔叶林的土壤呼吸速率与气象因子比毛竹林 保持更高的一致性。3)通径分析显示,土壤温度和大气温度是影响毛竹林土壤呼吸速率的主要因子。土壤温度和 土壤含水量是影响阔叶林土壤呼吸速率的主要因子。      

秸秆覆盖对冀北山区夏玉米土壤呼吸的影响

【目的】揭示北方山区秸秆覆盖对旱作玉米田土壤呼吸的影响。【方法】以北方山区夏玉米田为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量系统测定了无秸秆覆盖和秸秆覆盖2种条件下土壤呼吸速率的生长季变化特征,分析土壤呼吸速率与水热因子的关系。【结果】在玉米生长季内,土壤呼吸速率呈单峰型变化趋势;秸秆覆盖和无秸秆覆盖的土壤呼吸速率变化范围分别为0.88~2.80μmol/(m2·s)和0.71~1.78μmol/(m2·s),秸秆覆盖土壤呼吸速率显著高于无秸秆覆盖;土壤呼吸与10 cm深处的土壤温度呈显著的指数相关,秸秆覆盖和无秸秆覆盖的土壤温度可以分别解释土壤呼吸变化的82.5%和69.5%;基于土壤温度计算的敏感性指数Q10值为秸秆覆盖(2.94)无秸秆覆盖(2.18);土壤呼吸对土壤水分的响应符合一元二次函数模型,无秸秆覆盖和秸秆覆盖的土壤含水率可以解释土壤呼吸变化的88.8%和84.6%;水热双因子模型的拟合结果比单因子模型较差。【结论】秸秆覆盖显著增加了土壤CO2排放,土壤含水率能更好地解释土壤呼吸速率的变化,水热双因子的协同影响机制有待进一步研究。     

华西雨屏区光皮桦林土壤呼吸对模拟氮沉降的响应

从2008年1月至12月,对华西雨屏区光皮桦(Betula luminifera)林进行了模拟氮沉降试验,应用LI-8100土壤碳通量分析系统和气压过程分离(Barometric Process Separation,BaPS)技术分别研究了4个氮沉降水平0(CK)、5(L)、15(M)、30(H)gN·m-2·a-1下土壤呼吸的日变化和月动态.结果表明,土壤呼吸具有明显的季节动态,各处理土壤呼吸最高值均出现在7月份;氮沉降初期,各处理土壤呼吸差异不明显,5月份以后各氮沉降处理土壤呼吸开始表现出抑制效应,随着施氮浓度的增加,抑制效应愈加明显(CK>L>M>H);土壤呼吸日变化基本呈现单峰曲线,呼吸速率最高值一般出现在14:00-16:00.随着氮沉降的增加,对土壤呼吸产生的抑制效应增强,这可能与光皮桦林土壤本身的氮素状态有关.各处理土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著指数正相关关系,对土壤呼吸与土壤温度和湿度的偏相关分析得出,温度能解释土壤呼吸的大部分变异(50.1%～79.8%),是影响光皮桦林土壤呼吸的主导因子.随着氮沉降浓度的增加,土壤呼吸的Q10值减小,表明氮沉降可能降低了土壤呼吸的温度敏感性.     

长白山阔叶红松林土壤呼吸对氮沉降增加的响应1）

通过原位模拟氮沉降的试验研究了长白山阔叶红松林土壤呼吸及其对氮沉降的响应。分别在6、7、8月的月初采用喷洒尿素进行施氮处理,处理水平为对照、低氮（23 kg· hm－2· a－1）、中氮（46 kg· hm－2· a－1）和高氮（69 kg· hm－2· a－1）（以氮素质量计）,每月用红外分析法测定各处理水平的土壤呼吸速率3、4次。结果显示：在生长季内长白山阔叶红松林土壤呼吸有明显的季节变化,10月份最低（0．72μmol· m－2· s－1）,7月份最高（2．27μmol· m－2· s－1）;低、中氮处理提高了土壤呼吸速率,分别比对照高出55．4％和60．3％,高氮则降低了土壤呼吸速率,比对照低21．7％;模拟氮沉降没有改变土壤呼吸的昼夜变化趋势,其变化趋势与土壤温度一致,土壤呼吸速率与5cm 土壤温度呈显著的指数关系;模拟氮沉降增加改变了土壤呼吸对温度的敏感性,对照、低氮、中氮和高氮处理的Q10值分别为1．93、2．34、2．94和1．54。结果表明,在我国北方温带森林地区,未来氮沉降增加会促进土壤呼吸排放,并增加呼吸的温度敏感性,但过高的氮沉降会抑制土壤呼吸并降低呼吸的温度敏感性。     

暖温带森林土壤呼吸随林分类型及其微生境因子的变异规律

利用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统,在植物生长季期间,对暖温带3种林分-辽东栎林、油松林、辽东栎与华北落叶松混交林的土壤呼吸速率(Rs)、地下10 cm土壤温度、近地面气温和表层土壤水分的季节变化在野外进行连续定位观测,在此基础上对土壤呼吸与土壤10 cm温度、近地面气温和土壤水分等微生境因子之间的相关性进行了分析.结果表明:(1)辽东栎林、油松林和混交林土壤呼吸速率、土壤温度和近地面气温都有明显的单峰曲线季节变化.3种林分生长季期间平均土壤呼吸速率CO2的大小的顺序依次为辽东栎林(2.411 μmol/(m2·s)>混交林(1.655μmol/(m2·s)>油松林(1.289 μmol/(m2·s),辽东栎林与油松林和混交林林分土壤呼吸速率差异显著(P<0.05),但混交林和油松林间差异不显著(P>O.05);(2)辽东栎林、油松林和混交林的土壤呼吸速率与10 cm土温和近地面气温都具有指数相关关系,与10 cm土壤温度的相关性要高于与近地面空气温度的相关性;(3)辽东栎林、油松林和混交林土壤呼吸速率与土壤水分的相关性均不显著(R2分别为0.187、0.296和O.154.P>O.05);(4)不同林分间土壤有机碳、全氮含量均达到显著差异.综合分析,该地区森林土壤呼吸速率季节变化的主要影响因子为土壤10 cm温度和近地面气温,而林分间土壤呼吸速率的差异则可能是由树种组成、土壤因子和微生境差异的综合影响形成的.     

氮沉降和降水变化对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸的影响

【目的】探究氮沉降和降雨变化对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸的影响。【方法】通过野外原位试验,设置氮沉降(N)、减少降雨(R)、增加降雨(W)和对照(CK)4个处理,对天然常绿阔叶林土壤呼吸速率、0~10cm土层土壤温度和土壤体积含水量进行为期1年的观测,并对以上3项指标的相关性进行分析,然后在试验处理的第13个月测定微生物生物量C、N含量。【结果】(1)N、R和W处理的平均土壤呼吸速率分别比CK降低了29.53%,12.26%和21.18%,各处理均显著抑制了常绿阔叶林土壤呼吸速率(P0.05)。(2)N、R、W和CK的土壤呼吸年通量分别为1 489.85,1 854.85,1 666.32和2 114.11g/m2,N、R和W处理均显著减少了土壤呼吸年通量(P0.05)。(3)N、R、W和CK的Q_(10)(土壤呼吸对温度的敏感系数)值分别为2.37,2.98,2.43和2.53。减少降雨可能使土壤呼吸的温度敏感性升高,氮沉降和增加降雨则降低了土壤呼吸的温度敏感性。(4)分别采用指数模型和一元二次项方程拟合土壤呼吸速率与温度和体积含水量间的回归方程,表明土壤温度能解释土壤呼吸月动态变化的83.08%~94.67%,土壤体积含水量能解释土壤呼吸月动态变化的63.06%~67.30%。(5)与CK相比,N、R、W处理的微生物生物量C、N含量均显著降低。【结论】氮沉降、增加降雨和减少降雨处理均显著抑制了华西雨屏区天然常绿阔叶林的土壤呼吸。在模拟氮沉降和降水变化下,与土壤水分相比,土壤温度是该区常绿阔叶林土壤呼吸的主要影响因素。     

干旱区农田土壤呼吸与土壤温湿度的关系

[目的]研究土壤温湿度对土壤呼吸的影响。[方法]利用LI-cor8100土壤呼吸观测系统,连续观测2012年6月18~30日张掖绿洲农田的土壤呼吸速率和土壤温湿度;分析了土壤呼吸速率的日变化规律及土壤呼吸与土壤温湿度之间的关系;评价了现有的土壤呼吸模型。[结果]张掖绿洲农田的土壤呼吸具有明显的日变化规律,该区域土壤呼吸速率与4 cm深度土壤温湿度的相关性最好;土壤呼吸速率与土壤温度之间的相关性要远远好于土壤呼吸速率与土壤水分之间的相关性。[结论]在土壤呼吸模型中,同时考虑土壤温度和土壤水分的土壤呼吸模型的模拟结果要好于只考虑土壤温度或土壤水分的土壤呼吸模型。     

间伐对杉木人工林土壤多酚氧化酶活性的影响

以南京市溧水区林场间伐6 a后的25年生杉木人工林为对象,测定了弱度(30%)、中度(50%)、强度(70%)间伐及对照样地的土壤多酚氧化酶活性。结果表明:与对照相比,弱度间伐在秋季和冬季提高了土壤多酚氧化酶的活性,3种间伐强度在春季和夏季降低了多酚氧化酶活性;春夏季节土壤多酚氧化酶活性高,秋冬季节活性低,且前者与后者差异性显著(p0.05);土壤多酚氧化酶活性与土壤温度,全磷、全氮质量分数均呈极显著正相关(p0.01),与土壤含水量呈显著正相关(p0.05),与碳氮比呈显著负相关(p0.05),与土壤总有机碳质量分数、p H值相关性不显著。     

亚热带3种森林植被类型土壤的呼吸特征

对皖西大别山区3种森林植被类型土壤呼吸数据进行统计分析,结果表明:3种植被类型土壤呼吸随时间呈先升高后降低的变化趋势;土壤呼吸速率与地下5 cm、10 cm的土壤温度有较好的相关性;杉木林土壤呼吸与5～10 cm土层有机质呈极显著相关,相关系数为0.978(p＜0.01);麻栎林土壤呼吸与0～5 cm土层有机质呈显著相关,相关系数为0.928(p＜0.05);杉木麻栎混交林土壤呼吸与5～10 cm土层有机质呈显著相关,相关系数为0.964(p＜0.05).     

鼎湖山针阔叶混交林土壤呼吸的研究

利用静态箱气相色谱法对鼎湖山针阔叶混交林的土壤呼吸速率的季节变化和昼夜变化，进行了为期1年的野外观测研究. 自然状态下土壤呼吸速率的年平均值为(400±29)mg(CO2)/(m2·h), 其中由凋落物分解释放的CO2占土壤总呼吸的年平均比例为42%；土壤呼吸速率与林内气温、地表温度、地下5、10、15和20 cm土壤温度都呈显著指数相关, 用土壤呼吸速率与温度间的指数模型得出对应于以上各温度的Q10值变动在1.92～2.81之间；土壤呼吸速率与土壤含水量的关系依观测点土壤水分状况不同而有一定差异；土壤呼吸速率的日变化模式在雨季和旱季有明显区别, 相对于温带陆地生态系统而言, 该林型土壤呼吸速率的日较差较小.