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。     

红壤侵蚀区植被恢复对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

土壤呼吸作为土壤与大气CO_2交换的重要环节,其排放量的大小在一定程度决定了土壤碳库的源与汇。研究红壤侵蚀区植被恢复对土壤呼吸及其温度敏感性(Q_(10))值的影响,对于理解土壤有机碳积累机制具有重要意义。本研究选取了福建省河田镇未治理地及邻近恢复13 a和31 a的马尾松人工林,对土壤呼吸进行监测。结果表明:未治理地土壤呼吸并无显著季节差异,恢复13 a和恢复31 a后土壤呼吸季节差异显著;恢复13 a和31 a土壤呼吸与Q_(10)显著高于未治理地,恢复13 a和31 a土壤呼吸与Q_(10)未见显著差异。季节尺度上,土壤呼吸速率与土壤水分相关性弱,而与土壤温显著相关,未治理地土壤温度仅能解释土壤呼吸速率的25.3%,而恢复后土壤温度则解释了土壤呼吸速率的48.8%～66.5%;结构方程模型表明,对土壤呼吸和温度敏感性影响最大的分别是凋落量和土壤微生物。研究为进一步认识退化生态系统土壤碳动态机制提供依据。     

气温对祁连山不同植被状况土壤呼吸的影响

通过对祁连山不同植被类型2 0 0 3年生长季节土壤呼吸的季节动态、日变化及土壤呼吸对气温变化响应的研究发现,指数模型能够较好地揭示不同植被类型对温度变化的响应,且低温时模型的拟合效果更好;各群落土壤呼吸的季节动态与温度变化不完全同步,表明温度并不是影响土壤呼吸的唯一因子,但能在一定程度上解释土壤呼吸的季节变化;不同植被类型的Q10 值介于2 16～4 92之间,青海云杉林(海拔2 75 0m)群落的Q10 值高于其它植被类型,说明不同的植被覆盖状况会影响到土壤呼吸对温度变化的敏感程度     

太行山南麓鱼鳞坑坡面产流特征及其影响因素

[目的] 通过研究太行山南麓鱼鳞坑坡面土壤产流特征,探讨其影响因素,为该区水土流失治理及生态环境保护提供科学依据。 [方法] 以太行山南麓鱼鳞坑坡和自然荒坡为研究对象,测定草本、灌木、乔木群落下坡面产流特征并分析其影响因素,运用地理探测器统计学方法量化各因素单独和交互作用对坡面产流的影响力。 [结果] ①鱼鳞坑坡草本、灌木、乔木群落的平均径流深之间没有显著性差异,自然荒坡灌木群落和草本群落的平均径流深显著大于乔木;与自然荒坡相比,鱼鳞坑坡草本群落、灌木群落、乔木群落的平均径流深分别减少了56.61%,72.80%,39.58%;平均径流深随着砾石含量的增加呈减少趋势;砾石覆盖度对坡面产流的控制作用有一个阈值,当砾石覆盖度为6%～9%时,坡面径流深最小。 ②太行山南麓鱼鳞坑坡面产流单因子影响力最大的是砾石覆盖度(0.31),其次是植被盖度(0.29)。 ③坡面产流影响因子交互作用后大多表现为非线性增强和双因子增强作用;降雨因子与非降雨因子交互后均表现为非线性增强作用。 [结论] 大量砾石的存在导致了太行山南麓坡面产流过程的复杂性,增加植被盖度是减少该地区鱼鳞坑坡面产流的重要措施。     

两种轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

通过分析不同作物轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,为深入探究关中地区农田生态系统碳循环提供理论依据。试验设置于陕西省杨凌地区,在2012年10月至2014年9月期间以冬小麦-夏玉米轮作模式和冬小麦-夏大豆轮作模式作为研究对象,分别设置秸秆还田(SM)和秸秆不还田(NS)两个处理,测定分析不同处理下土壤呼吸、土壤温度及土壤含水量的变化趋势和差异,并估算土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))。结果表明:土壤呼吸存在明显的季节变化,在作物生育期大部分时间内,SM处理的土壤呼吸速率均显著高于NS处理(P0.05),且SM处理的作物生育期土壤呼吸平均速率及土壤呼吸累计排放量也极显著高于NS处理(P0.01);不同作物生育期土壤呼吸平均速率依次为夏玉米夏大豆冬小麦,土壤呼吸总量表现为冬小麦夏玉米夏大豆、冬小麦-夏玉米轮作冬小麦-夏大豆轮作。冬小麦-夏玉米轮作与冬小麦-大豆轮作的土壤温度间存在差异;其中,在冬小麦生育前期,冬小麦-夏玉米轮作的土壤温度显著高于冬小麦-大豆轮作;第2季夏玉米生育期内5 cm深度的土壤温度显著低于同季的夏大豆;相比NS处理,SM处理能提高冬季土壤的温度,并降低春季和夏季的土壤温度;在高温少雨的时期内,SM处理能够提高0~30 cm土壤的平均含水量,不同的前茬作物引起两种轮作模式中冬小麦耕作层土壤含水量间明显的差异,夏玉米耕作层土壤含水量显著高于夏大豆。相关分析表明,土壤呼吸与5 cm和10 cm土壤温度均存在极显著的正相关性,且与5 cm土壤温度的相关性更好;但土壤呼吸与0~30 cm的土壤平均含水量无显著相关性。5 cm和10 cm土壤温度变化能够分别解释土壤呼吸变化的64.6%~67.3%和51.5%~59.6%。整个研究周期内,温度敏感性(Q_(10))为1.70~2.01,冬小麦-夏玉米轮作的温度敏感性显著高于冬小麦-大豆轮作,且同一轮作模式下SM处理的温度敏感性显著低于NS处理。因此,秸秆还田能够提高农田的土壤呼吸作用,降低土壤呼吸的温度敏感性,同时能够调节土壤的水热状况。     

氮肥施用对玉米根际呼吸温度敏感性的影响

为研究氮肥施用对玉米根际呼吸和土壤基础呼吸温度敏感性的影响,采用动态密闭气室红外CO2分析法,于2010年进行田间试验,该试验设4个处理：裸地不施氮肥（CK）、裸地施氮肥（CK-N）、种植玉米不施加氮肥（M）、种植玉米施加氮肥（M-N）,观测玉米田土壤呼吸各组分的日变化规律,同时观测土壤温度、气温等环境因子。结果表明,不种植玉米处理（CK和CK-N）土壤呼吸速率（土壤基础呼吸）为0.57～1.23μmol·m-2·s-1,施加氮肥对土壤基础呼吸没有显著影响;种植玉米条件下,施氮处理（M-N）的季节平均土壤呼吸速率为3.14μmol·m-2·s-1,显著高于不施氮处理（M）,增幅达31.9%。CK和CK-N处理的土壤基础呼吸温度敏感系数Q10分别为1.20、1.25,而不施氮和施氮条件下玉米根际呼吸的Q10值则分别为1.27、1.49。施加氮肥导致玉米根际呼吸温度敏感性明显增强（Q10值增大）,而土壤基础呼吸的温度敏感性则无明显变化,两种效应的叠加使得种植玉米土壤的总呼吸速率温度敏感性明显增加。     

恒、变温培养模式对土壤呼吸温度敏感性影响之异同

以长白山针叶林和阔叶林2种林型的2个土壤层次(A层与O层)为供试土样,分别于30℃恒温(恒高)、10℃恒温(恒低)、10~30℃循环变温条件下的变温低温(变低)和变温高温(变高)进行4个月室内培养,测定不同时期土壤呼吸速率(RS),并藉此计算恒、变温模式Q_(10)值。研究表明,不同处理RS一致呈现变低恒低,变高恒高(P0.001),且变温模式Q_(10)(均值2.23)明显高于恒温处理Q_(10)(均值1.51)(P0.001)。不同林型或土层RS对温度变化敏感程度不同,呈现针叶林变幅略大于阔叶林,A层比O层变化更为强烈。上述差异可能与恒、变温培养模式下土壤微生物群落结构和底物可用性变异有关。因此,在测算土壤呼吸Q_(10)时应考虑温度变化所带来的影响。     

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。     

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。     

土壤性质对真菌温度敏感性的影响

通过伽马灭菌的方式,将两种不同性质的土壤(自然土和农田土)进行灭菌,再互相接种未灭菌土壤,研究了改变土壤性质对真菌温度敏感性的影响。结果表明,改变土壤性质虽显著影响真菌总丰度,但对真菌总丰度的温度敏感性无显著性影响。然而,部分土壤真菌个体(分类操作单元OTU)对温度具有敏感性,改变土壤性质会对温度敏感真菌个体产生影响。首先,改变土壤性质使自然土壤真菌中的热响应真菌目的个数由2减少为1,使农田土壤真菌中的冷响应真菌目的个数由5增加到9;其次,升温使自然土壤的真菌在自然土壤中冷响应和热响应真菌累积相对丰度之和从2.22%减少为1.35%,在农田土壤中从1.25%减少为0.56%;升温使农田土壤的真菌在农田土壤中冷响应和热响应真菌累积相对丰度之和从13.66%增加到19.03%,在自然土壤中从6.01%减少为2.51%;再次,改变土壤性质使自然土壤的热响应真菌由Capnodiales、Chaetothyriales变为Eurotiales,农田土壤的热响应真菌由Capnodiales、Sordariales变为Chaetothyriales、Hypocreales;自然土壤的冷响应真菌由Chaetosphaeriales、Sordariales等变为Capnodiales、Hypocreales等,农田土壤的冷响应真菌由Chaetothyriales、Eurotiales等变为Capnodiales、Sordariales等;最后,各真菌在目水平上的相对丰度变化率也各不相同。本研究表明,改变土壤性质可显著影响真菌群落结构的温度敏感性,进而可能改变真菌功能的温度敏感性。     

祁连山南坡不同植被类型土壤粒度特征

[目的]对祁连山南坡不同植被类型土壤粒度特征进行分析,为区域土壤资源可持续利用和生态环境保护提供科学依据。[方法]对祁连山南坡不同植被类型下土壤进行标准化土壤样品采集,利用Mastersizer 2000型激光粒度仪测定75件样品,通过福克和沃德公式计算粒度参数,最后进行单因素方差分析。[结果]①青海云杉、祁连圆柏、高寒草甸为粉砂—黏粒级(63μm),混合灌丛和高山草地为砂粒级(63μm),粒级组成上林地质地最细,高寒草甸次之,混合灌丛和高山草地土壤质地粗颗粒成分较多,有退化趋势;②平均粒径(M_z)表现为:青海云杉(6.15Ф)祁连圆柏(5.81Ф)高寒草甸(5.22Ф)混合灌丛(5.07Ф)高山草地(5.04Ф);分选系数(σ)表现为:高山草地(2.65)高寒草甸(2.45)混合灌丛(2.33)青海云杉(2.17)祁连圆柏(2.11);偏度(SK)高寒草甸(0.19)高山草地(0.12)混合灌丛(0.035)青海云杉(0.032)祁连圆柏(-0.05);峰度(K_G)表现为:青海云杉(0.968)混合灌丛(0.966)祁连圆柏(0.929)高寒草甸(0.887)高山草地(0.867);③各植被类型频率曲线存在异同,其中林地和灌丛为近对称单峰态,高寒草甸和高山草地粒度频率曲线呈多峰态,说明草地类型受外界因素干扰较大,物源混杂。[结论]在自然环境影响和人类活动强度大的情况下,高寒草甸和高山草地粒径将进一步粗化,荒漠化风险程度最大,是该区相对来说亟需保育的植被类型。     

太行山低山丘陵区植被及土壤养分变化规律研究

对太行山低山丘陵区3种植被草丛、灌草丛和刺槐林及土壤养分变化进行了研究.结果表明,3种群落类型Shannon-Wiener指数和丰富度指数均为草丛＞灌草丛＞刺槐林,总覆盖度草丛＞灌草丛＞刺槐林.3种植被类型Zn,Mn,Na,Mg,Fe差异不显著.在灌草丛中,Mn,Na,Mg,Fe含量均为下层多于上层,差异均不显著,Zn则上层含量多.但在草丛植被类型中,Mn,Zn,Na含量下层多于上层;Mg,Fe含量上层多于下层.Zn,Mn,Na,Mg,Fe等因子均与有机质无显著相关关系.Mn与其它元素,Fe与其它元素(Na为显著相关),Mg与Na均达到显著相关.     

祁连山东段不同植被下土壤养分状况研究

通过分析祁连山东段天祝县地区5种植被类型（丛生禾草草地、银露梅灌丛、青海云杉林、青海云杉-白桦混交林和白桦林）覆盖下土壤碳、氮、磷含量的变化情况,研究了不同植被对土壤养分的影响。结果表明:植被对土壤养分具有表聚效应,不同植被覆盖下的土壤0-20 cm土层养分含量显著高于20-40 cm土层（p<0.05）,乔木林的表聚效应强于灌丛和草地。随上覆植被从草本植物到灌木再到乔木的变化,土壤有机碳、全氮、铵态氮和速效磷等养分均呈现出逐渐增加的趋势（p<0.05）;硝态氮含量变化情况为白桦林>银露梅灌丛>青海云杉林>青海云杉-白桦混交林>丛生禾草草地,土壤全磷除白桦林下较高外,其他4种植被之间都无显著差异（p>0.05）。青海云杉-白桦混交林维持土壤养分平衡的能力强于其他4种植被。     

太行山低山丘陵区不同植被类型土壤渗透特性及影响因素

为了探讨太行山低山丘陵区不同植被恢复类型土壤水分入渗规律及影响因素,采用双环刀入渗法和相关分析、典型相关分析方法,研究了该区域不同植被群落表层土壤的入渗特性,对土壤入渗过程进行模拟,并深入探讨了土壤入渗的影响因素。结果表明:（1）从裸地、草地、灌草地、灌丛到乔灌林地,土壤渗透性能不断增加;不同植被类型0—10 cm层土壤渗透速率大于10—20 cm层土壤渗透速率;土壤初渗速率和稳渗速率最大值均出现在侧柏林地,分别为5.96 mm/min和4.76 mm/min。（2）土壤入渗模型拟合结果表明Philip入渗模型对不同植被类型土壤入渗过程拟合效果最好,Kostiakov入渗模型拟合效果次之,Horton入渗模型拟合效果最差,不适合用于描述该区域土壤入渗特征。（3）土壤渗透特性指标与土壤容重、总孔隙度、有机质质量分数、根质量密度、根体积密度、根平均直径存在显著相关关系（p < 0.05）;土壤理化性质指标和根系结构指标中对土壤渗透性能产生影响作用最大的分别是总孔隙度和根平均直径,典型相关负荷量分别为1.299,1.084。     

敦煌市葡萄园土壤呼吸及其组分变化

[目的]分析西北干旱区葡萄园土壤呼吸及其组分变化特征,同时探究其与土壤温湿度的关系,为西北干旱区的土壤碳排放估算及其特色农业发展提供一定的参考.[方法]于2019年6-12月采用LI-8100 A土壤呼吸测量系统和自动气象站观测甘肃省敦煌市南湖绿洲葡萄园的土壤呼吸及环境因子,通过根排除法区分土壤呼吸组分.[结果]①观测...