三江平原湿地CH4排放通量研究

2002年6月到10月在三江平原利用静态暗箱-气相色谱法对不同土壤水分状况或积水深度的毛果苔草沼泽、小叶章草甸以及灌丛进行了CH4排放的测定,结果为毛果苔草沼泽CH4排放通量(11.9 mg/m2·h)>小叶章草甸(8.5 mg/m2·h)>灌丛(0.75 mg/m2·h),差异达到高度显著水平(α=0.01),主要是由土壤水分状况不同而造成的.由于生境的差异,3种湿地类型CH4排放通量的季节变化形式也不尽相同.温度、土壤Eh和毛果苔草生物量是影响CH4排放的重要因素,湿地CH4排放通量和箱内外温度或不同深度的地温均呈显著或极显著正相关,小叶章草甸和毛果苔草沼泽分别与10 cm及15 cm的Eh呈极显著负相关(P<0.01),毛果苔草生物量和CH4排放通量呈显著正相关(P<0.05).     

杭州湾滨海湿地CH4排放通量的研究

2013年4—9月,利用静态明箱–气相色谱法对杭州湾裸滩湿地、海三棱藨草湿地、芦苇湿地和互花米草湿地CH4排放通量进行了原位观测,并利用室内厌氧培养法测定了0~30 cm深度的土壤CH4产生潜力。结果表明:整体而言,裸滩湿地表现为CH4的吸收源,CH4排放通量春季高、夏季低;海三棱藨草湿地、芦苇湿地和互花米草湿地表现为CH4的排放源,CH4排放通量均呈现夏季高、春秋季低的季节变化。平均CH4排放通量表现为:互花米草湿地(1.589 mg/(m2·h))芦苇湿地(0.722 mg/(m2·h))海三棱藨草湿地(0.218 mg/(m2·h))裸滩湿地(–0.068 mg/(m2·h)),互花米草湿地各月CH4排放通量均显著高于其他湿地。0~30 cm深度平均土壤CH4产生潜力表现为:互花米草湿地(0.050μg/(g·d)芦苇湿地(0.042μg/(g·d))裸滩湿地(0.030μg/(g·d)海三棱藨草湿地(0.027μg/(g·d)),互花米草湿地各土层CH4产生潜力显著高于其他湿地(除0~5 cm外)。裸滩湿地土壤CH4产生潜力没有明显的空间垂直变化趋势,CH4产生潜力最大值、最小值分别出现在10~20 cm和5~10 cm土层。其他3类湿地0~5 cm土层的CH4产生潜力最大,土壤CH4产生潜力整体上随着土壤深度的增加而减小;海三棱藨草湿地和芦苇湿地5~10 cm土层的CH4产生潜力最小,互花米草湿地20~30 cm土层的CH4产生潜力最小。土壤p H、有机碳和全氮含量对CH4排放通量有显著的影响。     

海莲红树林土壤CH4动态研究

对海南东寨港河港河口海莲红树林土壤ＣＨ４动态进行研究。Ｃ４通量季节变化规律为春季〉夏季〉秋季〉冬季,所有季节所有滩面其平均值为１．２１ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）。不同季节ＣＨ４产量平均值的大小顺序也为春季〉夏季〉秋季〉冬季,所有季节所有滩面其平均值为８．２８ｍｇ／（ｍ＾２．ｄ）,土壤理化因子对河港海莲林土壤ＣＨ４产生率的重要性依次为全氮〉ＳａＣｌＮａ＾４〉Ｎａ＾４〉Ｃｌ〉ＳＯ４＾２〉含水量〉总含增量〉有     

自由大气CO2浓度升高对稻田CH_4排放的影响研究

采用FACE田间试验,对高CO2浓度影响稻田CH4排放规律进行了观测分析,并利用δ13C技术初步分析了土壤CH4的排放来源。结果显示,植株和土壤的CH4排放速率在高CO2浓度处理大于对照18%以上,其增加幅度为土壤大于植物,CH4排放速率可能受田间水分条件影响较大。与对照比较,高CO2浓度条件下植物和土壤部分CH4累积排放总量增加,且变化幅度随生长期而降低,前期（54d）常规氮处理（NN）高于低氮处理（LN）,后期LN高于NN;但是行间裸土CH4累积排放总量在前期（54d）增加和之后降低的幅度均为NN高于LN。土壤排放CH4δ13C值从移栽到第102d,高CO2浓度处理LN和NN水平下土壤对照（CK）仅分别升高9.0%和8.3%,种水稻则降低8.8%和8.1%;但是在对照CO2浓度条件下土壤对照降低17.2%和112.5%（P=0.047）,种水稻降低40.3%和105.9%（P=0.023）,表明高CO2浓度下有更多C4来源的碳释放,对照CO2浓度条件下有更多C3来源的碳释放。水稻不同生长期与土壤对照比较,种水稻土壤排放CH4δ13C值降低的幅度总和在高CO2浓度条件LN和NN水平下分别为114.8%和72.7%,对照CO2浓度条件下分别为41.9%和72.8%,表明在种有植物的情况下更多当季的碳分解释放,LN水平下高CO2浓度促进来源于当季碳的CH4排放,NN水平下没有发现CO2浓度的影响,可能与作物生物量和它的间接产物（根系分泌物）的影响有关。     

沼泽湿地土壤氮矿化对温度变化及冻融的响应

通过室内控制培养试验方法,研究了不同温度和冻融循环过程对沼泽湿地土壤有机氮矿化影响。结果表明,湿地土壤中无机氮以铵态氮为主,温度和培养时间显著影响土壤有机氮的矿化,在温度-25~30℃之间,N的矿化速率、硝化速率随温度增加而增加,30℃时矿化速率（1.17mg.kg-1.d-1）和硝化速率（0.79mg.kg-.1d-1）最大。沼泽湿地土壤有机氮矿化培养时间以4~5周较为适宜。冻结温度和冻融次数显著影响土壤有机氮矿化过程,且-25~5℃冻融循环比-5~5℃冻融循环矿化累积量高。冻融循环促进了土壤有机氮的矿化,有利于土壤中有效氮的累积,为春季植物生长提供足够的氮素,对维持生态系统稳定有重要意义。     

青藏高原冻融-水蚀凹陷对高寒沼泽草甸土壤呼吸的影响

[目的]探究青藏高原长期的冻融与水蚀造成的凹陷对高寒沼泽草甸土壤呼吸的影响,为探讨和评估高寒沼泽草甸碳循环过程提供一定的科学依据。[方法]以青海湖北岸冻融—水蚀凹陷的高寒沼泽草甸为研究对象,选取了非冻融—水蚀凹陷区和冻融—水蚀凹陷区,2019年5月监测土壤呼吸、5 cm土壤温度、5 cm土壤含水量及空气温度和空气相对湿度,2018年8月观察了植被群落特征(优势种、地上生物量、植物高度、群落盖度)。[结果]①冻融—水蚀凹陷区的平均土壤呼吸速率显著低于非冻融—水蚀凹陷样区。②冻融—水蚀造成地表下陷,下陷的洼地微生态系统具有类似盆地的聚温保湿效应,因此在凹陷样区中空气相对湿度显著增加,空气温度降低,5 cm土壤温度显著增加(p0.05),以上环境要素的变化深刻影响着土壤呼吸。[结论]青藏高原冻融—水蚀过程形成的凹陷改变了高寒沼泽草甸土壤环境,使原生系统的土壤呼吸发生变化,进而影响高寒沼泽草甸生态系统碳循环。     

不同种类有机肥施用对一季稻田CH_4排放的影响

选取不同施肥处理的一季中稻田为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对一季稻CH4排放通量进行手动观测。结果表明,与不施肥相比,各施肥处理CH4平均排放通量均有不同程度增加。其中稻草还田＋化肥处理（稻草处理）CH4平均排放通量为31.04mg·m-2·h-1,比化肥处理和猪粪＋化肥处理（猪粪处理）分别增加326.4%（P〈0.05）和211.7%（P〈0.05）,鸡粪＋化肥处理（鸡粪处理）比化肥和猪粪处理分别增加140.4%（P〈0.05）和75.7%（P〈0.05）。说明稻草还田和鸡粪处理显著增加稻田CH4排放通量,而猪粪处理与化肥无显著差异。同时对有关的环境因子进行分析表明,不同处理的土壤表层5cm温度、Eh与CH4排放通量存在显著相关关系;土壤pH值和水层厚度与稻田CH4季节排放通量相关性不明显。猪粪处理单位产量全球增温潜势（GWP）为0.83kg·kg-1,是较好的推荐施肥处理,对环境与产量之间效益的协调具有较好的作用。     

麦季稻秆施用对后续稻季CH_4产生氧化及排放的影响

通过室内培养和田间试验研究了2007年麦季稻秆施用对2008年稻季CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量的影响。结果表明,水稻生长前期,稻秆还田处理的CH4氧化潜力仅在水稻移栽后19 d时表现为显著高于稻秆不还田处理,而两处理的CH4产生潜力与排放通量均无显著差异;水稻生长中期,两处理的CH4氧化潜力无显著差异,稻秆还田处理的CH4产生潜力及排放通量均显著高于稻秆不还田处理,其中稻秆还田处理的CH4产生潜力是稻秆不还田处理的2~4倍;水稻生长后期,两处理的CH4产生潜力、氧化潜力和排放通量均无显著差异。CH4排放主要发生在水稻生长中期。水稻全生育期内,稻秆还田处理的CH4排放总量为稻秆不还田处理的1.4倍。     

土地利用对沼泽湿地土壤碳影响的研究

以三江平原分布最广泛的两种自然沼泽湿地(毛果苔草沼泽和小叶章草甸)以及不同利用类型土地为研究对象,探讨了土地利用变化对三江平原沼泽湿地土壤碳含量的影响.结果表明,沼泽湿地土壤中碳含量主要受地表积水环境的控制.表现为常年积水的毛果苔草沼泽高于季节性积水的小叶章草甸,毛果苔草沼泽土壤总碳(TC)、有机碳(SOC)、无机碳(SIC)及可溶性有机碳(DOC)含量分别为(258.4±81.9)g/kg.(203.7±62.4)g/kg,(54.7±19.4)g/kg和(4.8±0.85)g/kg.小叶章草甸土壤则分别为(99.4±24.2)g/kg,(81.4±24.5)g/kg,(17.9±9.8)g/kg和(2.4±0.27)g/kg.垦殖导致沼泽湿地土壤碳含量显著降低,土壤TC及SOC含量随开垦年限的增加而递减,并与垦殖年限呈极显著负相关关系.沼泽湿地退化后,土壤碳含量降低.小叶章草甸退化为小叶章一杂类草草甸后土壤TC,SOC,SIC及DOC分别减少了71%,72%,67%和76%,毛果苔草沼泽退化为灌丛-杂类草草甸后则分别减少了69%,65%,83%和60%."退耕还湿"能提高土壤中的碳含量,但增加速率较慢.土壤pH值是影响土壤碳含量的一个重要因素.     

三江平原寒地稻田CH_4、N_2O排放特征及排放量估算

利用静态暗箱-气相色谱法,于2003-2006年对三江平原寒地稻田CH4、N2O通量进行了为期4年的田间原位观测研究.结果表明:三江平原寒地稻田CH4和N2O排放具有明显的季节变化,水稻生长季淹水期是CH4排放的强源,稻田排水后CH4排放显著下降,休闲期CH4排放微弱或呈弱吸收汇,整个生长季CH4排放呈现单峰型态,并随水稻植株生长和叶面积指数而变化;水稻生长季和休闲期N2O排放通量都很小,冬季休闲期有时还出现微弱的吸收现象.生长季一般在施肥和表土落干时都会出现不同强度的排放峰,除了几次比较显著的排放峰值外,其它淹水状态下N2O排放很弱;温度和土壤水分状况是影响稻田CH4和N2O排放的重要因子,稻田积水深度和气体排放无明显的相关性;水稻植株对稻田土壤CH4排放起促进作用而对稻田土壤N2O排放起抑制作用;稻田氮肥用量增加可以降低土壤CH4排放,但却增加了N2O的排放.根据试验数据对三江平原地区寒地稻田CH4和N2O排放总量估算值分别为0.1035 Tg/a和0.0021 Tg/a.     

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。     

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。     

免耕与翻耕条件下农田土壤呼吸的比较

采用开路式土壤碳通量测量系统于2010年3-10月在冬小麦-大豆轮作期对免耕与翻耕田土壤呼吸速率、5cm深土壤温度和湿度进行测定,以研究耕作措施对农田土壤呼吸的影响。结果表明,在冬小麦、大豆生长时段,免耕与翻耕田土壤呼吸速率的季节变化趋势基本一致。冬小麦生长时段免耕与翻耕田土壤呼吸速率的平均值分别为2.50±0.14和2.40±0.29μmol.m-2.s-1,大豆生长时段分别为2.82±0.28和3.50±0.52μmol.m-2.s-1。冬小麦生长时段免耕与翻耕田土壤呼吸无显著差异,但大豆生长时段二者存在显著差异(P<0.05),差异最明显的阶段在大豆开花期(7月下旬-8月中旬)。利用温度影响函数(指数函数)和湿度影响函数(二次函数)耦合的模拟模型进行土壤呼吸与土壤温度和湿度的回归分析,得出免耕条件下土壤温度和湿度可以共同解释25.3%的土壤呼吸变异(R2=0.253,P<0.05),翻耕条件下二者可以共同解释44.0%的土壤呼吸变异(R2=0.440,P<0.01)。可见,一方面,耕作措施对土壤呼吸的影响因种植作物而异,与翻耕相比,免耕显著降低了大豆田土壤呼吸,但对冬小麦田无显著影响;另一方面,免耕下土壤温度和湿度对土壤呼吸的影响比翻耕要小。     

乙草胺对土壤微生物数量及土壤呼吸的影响

通过室内瓶培养试验,研究了不同浓度(0.3、3、30μgkg-1干土)乙草胺对土壤呼吸、土壤细菌、放线菌和真菌数量的影响,结果表明乙草胺在培养初期促进土壤呼吸强度,之后土壤呼吸强度恢复到对照水平,甚至有降低的趋势;对细菌数量有先增长后抑制的趋势;对放线菌数量具有促进-抑制-恢复的趋势;对土壤真菌数量具有先抑制-恢复-促进的趋势。其研究结果为合理施用乙草胺提供理论依据。     

吉林省向海沼泽湿地土壤中氮素分布特征及生产效应研究

本文对由吉林省向海沼泽湿地采集的土壤样品进行了四种形态 (铵态氮、硝态氮、碱解氮和全氮 )氮素分析 ,结果表明 ,该区四种形态的氮素含量都相对较低 ,除硝态氮含量最高值出现在腐殖质层外 ,其它形态氮素含量均以草根层最高 ;各形态氮素随土壤深度的总体变化趋势是由上到下逐渐减少 ,且在腐殖质层附近均出现一累积峰 ,消长趋势基本一致 ;氮素对湿地生态系统的生产效应显著。     

氯嘧磺隆对土壤微生物类群及土壤呼吸强度的影响

通过实验室培养试验研究了氯嘧磺隆对土壤微生物种群动态变化和土壤呼吸强度的影响。测定了0、5、10、20、100μg kg-1的氯嘧磺隆对土壤中三大类微生物种群动态变化的影响,结果表明,氯嘧磺隆促进土壤细菌和真菌的生长,抑制放线菌的生长,真菌是氯嘧磺隆胁迫下的优势菌群。密闭法测定了0.01、0.1、1、10、100μg g-1的氯嘧磺隆对土壤呼吸的影响,结果表明,0.01、0.1、1、10μg g-1的氯嘧磺隆轻微抑制土壤呼吸,但受抑制的土壤逐渐恢复,除10μg g-1外,其它处理可恢复到对照水平,高浓度100μg g-1的氯嘧磺隆促进土壤呼吸,不能恢复到对照水平,但根据危害系数法的分级方法计算,氯嘧磺隆属于无实际毒害的农药。     

色季拉山4种林型土壤呼吸及其影响因子

土壤碳是森林生态系统最大的碳库,是其森林生态系统碳循环的极其重要组分。森林土壤呼吸时陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分,其动态变化对全球碳平衡有着重要的影响,然而目前对藏东南地区森林土壤呼吸的研究还比较薄弱。为探讨不同林型土壤呼吸差异及其影响因子,采用Li-8100便携式土壤呼吸测定仪,研究了藏东南色季拉山4种原始森林生态系统(高山灌丛AS、方枝柏SS、杜鹃RF、急尖长苞冷杉AGSF)的土壤碳动态。结果表明:(1)藏东南色季拉山寒温带森林土壤呼吸具有明显的日变化和季节变化。在日变化方面,CO2的排放通量存在明显的日变化规律,排放通量在白天16:00左右最高,最低值出现在凌晨6:00左右,一天内土壤呼吸作用均呈单峰型曲线变化。季节变化方面,CO2排放的通量的季节变化趋势表现为6月份随着天气转暖和植被生长土壤呼吸作用逐渐增大,7月份气温最高时土壤呼吸作用也达到最大值随后,9月份气温逐渐下降,土壤呼吸作用也逐渐降低。(2)4种森林类型的土壤呼吸速率在植物生长季内与土壤表层(10 cm)土壤温度均呈不同程度的正相关,而与土壤含水量的相关性较弱。土壤温度是决定藏东南色季拉山土壤呼季节变化的主要因子。该研究为明确森林生态系统土壤呼吸变化规律及其影响因素的控制提供参考,同时对估算地区碳平衡、评估区域碳源汇具有重要意义。     

土壤呼吸及其三个生物学过程研究

土壤呼吸包括3个生物学过程:植物根系呼吸,土壤微生物呼吸,土壤动物呼吸,3个过程呼吸所利用的C源不同,对土壤呼吸的贡献也有差异,精确分离并量化土壤呼吸3个生物学过程是土壤呼吸研究的一个重点和难点,只有了解各组分呼吸的机理及其在土壤总呼吸中的比例,才能掌握土壤呼吸的实质,从而了解陆地生态系统地下C通量和C分配格局。笔者在综合分析国内外相关研究的基础上,对土壤呼吸的3个生物学过程呼吸原理,影响机制,研究现状及进展等进行了比较和评述,重点提出分离量化3个生物学过程呼吸的方法及原理,尤其针对野外原位测定土壤动物呼吸,首次给予重点分析并探讨相关研究方法。     

Soil respiration, nitrogen mineralization and uptake in barley following cultivation of grazed grasslands

 Soil tillage was studied as a strategy to synchronize N mineralization with plant demand following ploughing of two types of grazed pastures [ryegrass/white clover (Lolium perenne/Trifolium repens) and pure ryegrass]. The swards were either rotovated and ploughed or ploughed only. Soil respiration, as determined by a dynamic chamber method, was related to net N mineralization and to plant N uptake in a subsequent spring barley crop (Hordeum vulgare). Diurnal variations in temperature were important for the CO₂ flux and care must be taken that temperatures during measuring periods are representative of the daily mean. Soil tillage increased the CO₂ flux considerably compared with untilled soil with total emissions of 2.6 and 1.4 t C ha^–1, respectively, from start of April to end of June. Sward type or rotovation did not markedly influence accumulated emissions. Rotovation significantly increased the content of nitrate in the soil until 43 days after rotovation, showing that net N mineralization occurred rapidly during this period, in spite of low soil temperatures (5–10  °C). Rotovation increased barley grain yield by 10–12% and N-uptake by 14%. For both sward types, rotovation caused an extra N-uptake in harvested plant material of about 12 kg ha^–1. The availability of soil inorganic N at the early stages of barley was important for the final yield and N-uptake. The results indicated that soil biological activity was not enhanced by rotovation and that the yield effect of rotovation was mainly caused by quicker availability and better synchrony between N mineralization and plant uptake due to earlier start of decomposition. Received: 3 May 2000