放牧和封育对滇西北亚高山草甸土壤养分及微生物特性的影响

【目的】为探讨封育能否有效促进退化亚高山草甸土壤养分及生物学活性的提高。【方法】选取滇西北亚高山草甸典型放牧样地(FG)、4年生长季封育+非生长季放牧样地(SF)、4年全年封育样地(TF)以及20年生长季封育+季末割草样地(FM)为研究对象,开展放牧和封育对滇西北亚高山草甸土壤微生物特性的影响研究。【结果】与自由放牧相比,封育后亚高山草甸土壤有机碳、速效N、速效P含量显著增加,土壤速效K含量显著降低;土壤细菌、放线菌数量显著降低,真菌数量显著增加,土壤微生物总数显著降低,土壤微生物量C、N含量显著增加。【结论】与自由放牧相比,封育可显著促进亚高山草甸土壤有机碳、速效N、速效P和微生物量C、N的含量。本项研究成果可为中国生态脆弱地区草原适宜性管理策略及草原合理利用的对策制定提供指导。     

短期增温对内蒙古大青山油松人工林土壤呼吸的影响

在全球变暖的气候大背景下,为进一步明确增温对干旱半干旱区土壤呼吸的影响,于2020年6—11月采用开顶增温室(OTC)模拟增温,观测内蒙古呼和浩特市大青山乌素图林场内油松(Pinus tabuliformis)人工林土壤呼吸速率的变化,揭示大青山油松人工林土壤呼吸的变化趋势与土壤温湿度之间的关系。结果表明：土壤呼吸的昼夜变化及季节变化均呈单峰型变化趋势,且增温抑制内蒙古大青山油松人工林土壤呼吸速率;昼夜变化中,生长季土壤呼吸速率呈现白天高夜间低的趋势,峰值出现在11:00—15:00;季节变化中,8月土壤呼吸速率达到最高,6—11月增温与对照相比,增温使土壤呼吸速率平均降低了15.2%;土壤呼吸速率受土壤温湿度共同影响且与土壤湿度的相关性更高;增温使得不同土壤深度的Q₁₀值均降低。     

3种城郊防护林土壤呼吸与温湿度的关系

以天津市3种代表性的城郊防护林(杨树、火炬树、刺槐)为研究对象,利用便携式土壤碳通量全自动分析仪ACE进行定期观测,研究结果表明:(1)在2018年4—10月生长季3种城郊防护林土壤呼吸速率的日变化表现为单峰曲线,最大值出现在10:00—15:00,最小值出现在20:00—5:00。(2)土壤呼吸速率的季节变化为明显的单峰曲线,杨树土壤呼吸速率在7月达到峰值,为3.80μmol/(m~2·s);而火炬树和刺槐土壤呼吸速率在8月达到峰值,分别为3.84、4.75μmol/(m~2·s);杨树、火炬树和刺槐的土壤呼吸速率平均值分别为2.01、2.25、2.62μmol/(m~2·s),差异达显著水平(P0.05)。(3)土壤呼吸速率与土壤温度之间具有显著的二次函数关系(P0.05),拟合度为78.8%～84.7%;与土壤湿度之间呈显著或极显著线性正相关,拟合度为66.8%～90.2%。(4)对土壤呼吸速率和10 cm深度的土壤温度(T_(10))及5 cm深度的土壤湿度(M_5)之间进行多元线性拟合,相关系数为0.826～0.950,说明多元线性模型能够很好地解释土壤温度和湿度对土壤呼吸的协同作用,表明土壤温度和湿度是3种城郊防护林土壤呼吸速率的主要影响因子。     

亚热带毛竹林生态系统碳通量与土壤呼吸研究

以浙江省安吉县毛竹林(Phyllostachys edulis)生态系统为研究对象,利用开路涡度相关系统和LI-Cor8150自动观测系统,分析2014年毛竹林生态系统碳通量和土壤呼吸速率变化特征及其影响因子。结果表明,毛竹林土壤呼吸速率日变化为单峰曲线,最高值出现在14:00~16:00,最低值出现在06:00;净生态系统交换量(NEE)存在明显日变化特征,变化趋势为"双峰曲线",峰值分别出现在10:00和12:00;而生态系统呼吸(RE)和土壤呼吸速率呈相同的年变化趋势,为"单峰型",夏季高、冬季低,且均对温度变化较敏感。毛竹林土壤呼吸速率和生态系统呼吸量(RE)主要受高于20℃大气温度和5 cm土壤温度影响,与水分相关关系不显著。     

2种城市绿地土壤呼吸与温湿度关系

以天津市2种城市绿地国槐梨树林(GL)和国槐银杏林(GY)的土壤为研究对象,通过测定绿地生长季土壤呼吸速率,分析了土壤呼吸和土壤温度、土壤湿度之间的关系。结果表明:(1)城市绿地土壤呼吸速率的日变化多呈现单峰型,峰值于14:00—18:00出现,而在8月和10月日动态呈现非单峰型;(2)土壤呼吸速率季节动态呈现出单峰趋势,GY和GL分别在7月和8月达到土壤呼吸速率最大值,分别为2.26±0.19、2.46±0.27μmol/(m~2·s),2种城市绿地土壤呼吸均值均为2.51μmol/(m~2·s),但变幅不同;(3)城市绿地土壤呼吸速率与深度10 cm处土壤温度(T_(10))间的关系以二次模型拟合最好,而与深度5 cm处土壤湿度(M_5)间的关系以指数模型拟合最好;(4)对土壤呼吸速率和T_(10)、M_5之间的关系进行多元线性拟合,相关系数达0.70以上,表明多元线性模型能更好地解释T_(10)和M_5对土壤呼吸的协同作用。     

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.     

天山北坡典型草地土壤呼吸特征及其对环境因子的响应

为揭示天山北坡不同类型草地的土壤呼吸规律,采用土壤碳通量测量系统LI-840A对天山北坡荒漠草原和灌丛草甸土壤呼吸（soil respiration,R_s）日变化和季节动态进行监测,并利用多元回归模型分析温度和水分对草地土壤呼吸的协同影响。结果表明,2种草地类型生长季土壤呼吸速率均表现为日间先增高后降低,夜间较平缓的日变化趋势,日最大排放速率出现在12:00—16:00,最小值出现在6:00—7:00左右;灌丛草甸生长季各个月份的土壤呼吸速率均高于荒漠草原。2种草地类型土壤呼吸速率与温度均呈指数相关;土壤含水量与灌丛草甸土壤呼吸速率的相关性高于与荒漠草原土壤呼吸速率的相关性;土壤呼吸速率受5 cm土壤温度（T）和5 cm土壤含水量（W）的影响显著,荒漠草原土壤呼吸速率与二者之间满足最佳拟合模型R_s=130.515e^0.031TW^2.513,灌丛草甸满足最佳拟合模型R_s =-1.290+0.010T+28.007W+1.199TW。研究结果揭示了荒漠草原和灌丛草甸土壤呼吸的变化规律,为天山北坡草地碳循环研究提供基础数据和理论支持。     

垄作覆盖条件下灌溉方式与灌溉量对夏玉米田土壤呼吸的影响

在垄作覆盖条件下,研究了夏玉米生长季中常规灌溉(沟沟灌溉)和隔沟交替灌溉2种灌溉方式对土壤呼吸作用昼夜变化、阶段变化规律及不同水分胁迫下土壤含水量与土壤呼吸速率的相关关系.结果表明,夏玉米拔节期土壤呼吸速率最小,抽雄期最大,之后缓慢回落;昼夜动态变化呈单峰变化趋势,高峰、低谷分别在14:00和6:00左右;在同一水分条件下,交替灌溉方式土壤呼吸速率高于常规灌溉,处理间最大差异平均可达3.46 μmol·m-2·s-1,交替灌溉方式下土壤呼吸速率昼夜变化幅度小于常规灌溉方式下土壤呼吸速率;不同水分胁迫条件下,土壤呼吸速率呈现出轻度亏缺处理>中度亏缺处理>重度亏缺处理;玉米生长期较高土壤含水量促使土壤呼吸增强,尤其在玉米生长中期土壤呼吸速率与耕层土壤含水量呈极显著的正相关关系.     

北方农牧交错区不同土地利用方式下土壤呼吸动态特征

研究不同土地利用方式下土壤呼吸的动态特征,对于深入认识北方农牧交错区生态系统碳循环有重要意义。为此以河北沽源农牧交错区为例,选择自由放牧草地(FG)、围封草地(UG)、莜麦农田(AN)三种土地利用类型,于2015年生长季(6—9月)采用LI-8100A(Li-COR,Lincoln,NE)对土壤呼吸速率、表层土壤温度及含水量进行了同步测定。结果表明,三种土地利用类型土壤呼吸速率的动态变化一致,即7—8月较高,6月和9月较低。生长季期间,FG、UG、AN土壤呼吸平均速率分别为3.41、4.06、3.58μmol·m~(-2)·s~(-1),土壤呼吸速率的日动态呈现出单峰型曲线,并且AN的土壤呼吸速率在9月30日凌晨出现负值;观测期间,UG(766 g·m-2)土壤呼吸累积量显著高于AN(661 g·m~(-2))和FG(644 g·m~(-2))。在生长季,土壤温度是土壤呼吸的主要影响因子,AN的Q10值(表示土壤呼吸对温度的敏感性)高于UG和FG,表明在未来气候变暖的背景下,北方农牧交错区草地开垦为农田后可能会加速土壤有机碳的损失。     

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。      

准噶尔盆地南缘两种土地利用方式土壤呼吸特征

在准噶尔盆地南缘利用Li-8100开路式土壤碳通量测量系统观测防护林地和农地土壤呼吸速率,同时观测土壤温湿度及近地面气温,分析温湿度对土壤呼吸速率的影响.结果表明,农地土壤呼吸速率显著高于防护林地(P<0.01);两者土壤呼吸速率日变化和季节变化均表现为单峰曲线,日变化最高值出现在12:00-14:00,防护林地在6月...     

艾比湖地区棉田、撂荒地生长季土壤呼吸研究

【目的】定量确定干旱区农田撂荒前后土壤CO_2通量的变化,旨在探讨干旱区土地利用变化对生长季碳循环过程的影响,进一步探究研究区土壤呼吸的调控机制,为研究区碳循环模型的建立提供理论描述和数据支持。【方法】采用LI-8100土壤CO_2排放通量全自动测量系统,测定艾比湖地区农田生态系统中棉田及撂荒地生长季(2010年7月和9月)的土壤呼吸,并分析水热因子对土壤呼吸的影响。【结果】棉田和撂荒地具有不同的昼夜变化动态,棉田呈单峰或双峰曲线,撂荒地则均呈单峰曲线,土壤呼吸速率峰值多出现在13:00左右,夏季土壤呼吸速率显著高于秋季(P<0.05);3 a撂荒地(7.090μmol/m~2·s)>50 a棉田(5.872μmol/m~2·s)>9 a棉田(4.612μmol/m~2·s)>7 a撂荒地(1.338μmol/m~2·s),表明耕作土地撂荒一定时间后土壤会起到固定碳的作用;棉田、撂荒地土壤呼吸速率与各层土壤含水量之间均不存在显著关系,与空气相对湿度多呈负相关;近地面气温和5 cm土壤温度对棉田、撂荒地土壤呼吸日变化的影响最大;气温、土壤温度、空气相对湿度共同影响了土壤呼吸速率,综合考虑水分、温度因素可以解释棉田、撂荒地土壤呼吸速率变化的30.50%和86.70%,这比单独考虑水分或温度对土壤呼吸速率变化的解释度都高。【结论】棉田和撂荒地土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05),撂荒地土壤呼吸对温度的敏感性高于棉田(两者分别为1.971和0.989),水分、温度是影响生长季棉田和撂荒地土壤呼吸速率变化最主要的环境因子。     

白榆/刺槐不同林型生长季土壤呼吸速率的变化特征

【目的】分析白榆纯林(BB)、刺槐纯林(CC)及二者不同比例混交林土壤呼吸速率的日变化及月变化特征,探究影响研究区土壤呼吸的主导因子。【方法】利用LI-8100土壤碳通量全自动观测系统,测定陕西杨凌试验田栽植的白榆纯林(BB)、刺槐纯林(CC)及二者不同比例(1∶1(1B1C),1∶2(1B2C)和2∶1(2B1C))混交林5种林型生长季的土壤呼吸速率,并利用观测仪附带的土壤温度探针测定地表及地下5,10和15cm深处的土壤温度,用土壤湿度传感器测定地下10cm深处的土壤含水量。【结果】白榆/刺槐不同林型土壤呼吸速率在6,7,9月的日变化均呈单峰曲线,峰值出现在午后12:00-15:00,之后逐渐降低,其中混交林1B2C7,9月土壤呼吸速率峰值高于其他林型,分别为4.193和4.283μmol/(m2.s);白榆/刺槐不同林型土壤呼吸速率均表现出明显的月变化规律,7-9月土壤呼吸速率均较高,在5-9月,5种林型中白榆纯林的土壤呼吸速率一直很低,而混交林1B2C始终较高。土壤温度与土壤呼吸速率的变化基本一致,二者表现出强烈的正相关性,其中地下5cm深处土壤温度与土壤呼吸速率的相关性最好。土壤呼吸与土壤含水量之间的关系表现离散,二者相关性不显著。【结论】在不同林型中,白榆纯林的土壤呼吸速率较低,混交林1B2C一直较高;影响该区白榆、刺槐纯林及不同比例混交林土壤呼吸速率的主要因子是地下5cm深处的土壤温度,而土壤含水量对土壤呼吸速率影响不明显。     

青藏高原高寒草甸土壤理化性质及微生物量对放牧强度的响应

试验选取土壤含水量、pH值、微生物量碳、微生物量氮、代谢熵这5个对生态环境变化较为敏感的指标,研究了不同放牧强度处理对青藏高原高寒草甸土壤理化性质、土壤微生物特征的影响.结果表明:在不同土壤深度(0～15、15～30 cm)随着放牧强度的逐渐增大,土壤含水量均呈下降趋势,且变化趋势均为全年禁牧＞季节性放牧＞全年放牧;pH值在不同放牧处理下的不同深度土壤中均无显著变化;不同强度的放牧处理在不同深度的土壤中均显著影响了土壤微生物量,0～15、15～30 cm深度土壤微生物量碳、氮的变化趋势均为季节性放牧＞全年禁牧＞全年放牧;在不同深度的土壤中均为全年放牧处理区的代谢熵值较大;在同一放牧强度,不同土壤深度的土壤含水量、微生物量碳、微生物量氮大小均为0～15 cm＞15～30 cm;在同一放牧强度,不同土壤深度的代谢熵值表现为15～30 cm＞0～15 cm.微生物量碳分别与微生物量氮、土壤含水量呈极显著正相关(P＜0.01);代谢熵分别与土壤含水量、微生物量碳、微生物量氮呈极显著负相关(P＜0.01);含水量分别与pH、微生物量氮呈极显著正相关(P＜0.01).     

水蚀风蚀交错区土壤呼吸特征及其对水热因子的响应

为研究黄土高原水蚀风蚀交错区不同土地利用方式下的土壤呼吸特征及其对水热因子的响应,于2012年5月至10月,采用动态密闭气室法(IRGA)对裸地、农地、苜蓿地、柠条地和撂荒地土壤呼吸速率进行连续日动态测定,基于小时测定结果,分析土壤呼吸特征及其与水热因子的关系。结果显示,土壤呼吸日动态变化为单峰曲线,土壤呼吸速率一般在5:00—7:00(UTC+8)最低,在13:00—15:00最高,9:00和19:00时土壤呼吸测量值最接近日平均值。土地利用方式显著影响土壤呼吸速率(P0.01),其均值大小顺序为:苜蓿地柠条地撂荒地农地裸地。温度是影响土壤呼吸的决定性因子,土壤呼吸速率与5cm土层温度相关程度最高(P0.01)。5月至8月中旬降雨促进土壤呼吸,8月下旬至10月下旬降雨抑制土壤呼吸;水分对土壤呼吸具有双向调节作用:当0~10 cm土层含水量低于0.20 cm3·cm-3时,水分促进土壤呼吸,超过0.20 cm3·cm-3时抑制土壤呼吸。研究提出的E-P-Q(Exponential-Piecewise-Coefficient)模型能够合理解释区域内水热因子对土壤呼吸的响应规律。     

准噶尔盆地荒漠-绿洲过渡区土壤呼吸特征

【目的】研究干旱区典型山盆结构下不同土地利用方式的土壤呼吸特征,为干旱区碳过程阐明提供数据支持。【方法】通过LI-8100碳通量测定系统对西北干旱区典型荒漠-绿洲过渡带的自然植被和人工作物覆盖下的土壤呼吸进行两个植物生长时期的监测。【结果】不同植被覆盖条件的土壤呼吸日变化均呈单峰曲线,且日呼吸速率最高值出现在14:00～16:00,最低值出现在02:00～04:00;植物花期的土壤呼吸速率平均值明显高于凋败期;土壤0～5、5～10、10～20 cm温度日变化与土壤呼吸速率变化趋势极为接近。【结论】不同土地利用/覆盖下土壤呼吸特征差异性明显,土壤温度是影响土壤呼吸的关键因子。     

生长季毛竹林内和林缘空气颗粒物日变化规律研究

本文以福州旗山森林公园毛竹林为研究对象,对生长季毛竹林内、林缘空气颗粒物日变化进行了观测,结果表明,林内和林缘空气颗粒物日变化曲线均呈“二峰二谷”型,但林缘出现波峰和波谷时间有所提前或滞后。林内与林缘在11:00—13:00、17:00—19:00出现全天的2个高峰;在7:00—9:00、15:00—17:00出现全天的2个低谷。林内颗粒物以细颗粒(PM1.0、PM2.5)为主,而林缘则以粗颗粒物(PM10、TSP)为主。在毛竹林缘处,4种不同粒径的颗粒物浓度日变化趋势基本一致,但峰值和低谷的时间细颗粒物较粗颗粒物有所提前或者滞后。各粒径颗粒物浓度与空气温度、相对湿度、光照强度均成正相关,而与平均风速成负相关,且林缘处的颗粒物浓度与风速成显著负相关。     

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%。     

模拟增温对高寒地区农田土壤呼吸日动态特征的影响

【目的】研究高原高寒农田生态系统土壤呼吸的温度、体积含水量响应特征,为科学评估西藏农田生态系统土壤碳周转和全球气候变暖背景下研究青藏高原高寒农田生态系统土壤呼吸提供理论支持。【方法】以西藏农牧学院试验农场幼苗期青稞农田为研究对象,设置增温（2.0±0.5） ℃和对照两个处理,采用LI-8100土壤呼吸监测系统,于2017年5月6日、5月8日-5月13日对农田土壤呼吸速率进行实时监测,分析土壤温度和土壤体积含水量对幼苗期青稞农田昼、夜间土壤呼吸速率特征动态变化的影响以及土壤呼吸作用对增温的响应特征。【结果】（1）增-温处理和对照的土壤温度、体积含水量及土壤呼吸速率均表现为单峰型日变化特征。就土壤温度而言,增温处理最高值出现在12:00-14:00,对照最高值出现在14:00-16:00;两者最低值均出现在00:00-07:00。就土壤体积含水量而言,增温处理和对照日最大值均出现在02:00-09:00;最小值出现时间存在差异,增温处理出现在14:00-17:00,对照出现在14:00-19:00。增温处理和对照的土壤呼吸速率日峰值分别出现在14:00-16:00和15:00-17:00;最小值均出现在07:00-09:00。（2）17:00-07:00两个处理土壤呼吸速率与土壤温度、体积含水量呈极显著线性关系,08:00-16:00两个处理速率变化滞后效应表现不同。（3）通过双变量回归模型拟合土壤呼吸与温度、体积含水量的复合关系可知,土壤温度、体积含水量的协同影响更能反映实际情况。【结论】增温能在短期内显著改变土壤水热条件,促进有机碳分解,加大土壤CO₂排放速率。     

不同干扰对黄土区典型草原物种多样性和生物量的影响

对黄土区典型草原进行封育+施肥(EF)、封育+火烧(EB)、封育(E)和放牧(G)处理,实地调查分析群落盖度、高度、密度、地上现存量和物种多样性,以研究不同干扰对黄土区典型草原群落物种多样性和生物量的影响.结果表明:在4种干扰类型中,施肥+封育草地群落盖度和地上生物量最高,且优势度指数最高,这与禾本科草占优势地位有关,群落均匀度指数和多样性指数最低,符合“生态位理论”;放牧地群落高度、盖度、密度和地上现存量最低,群落丰富度指数和多样性指数最高,支持“中度干扰理论”;封育地密度和均匀度指数最高;具体表现为:4种干扰类型地上生物量的变化趋势为封育+施肥＞封育+火烧＞封育＞放牧;说明长时间的封育对草地是一种严重干扰.群落丰富度指数(R和Ma)的排列顺序为放牧＞封育+施肥＞封育+火烧＞封育,群落物种多样性指数(H''和D)的排列顺序为放牧＞封育＞封育+火烧＞封育+施肥,优势度指数与多样性指数相反,群落均匀度指数(Jsw和Ea)的排列顺序为封育＞放牧＞封育+火烧＞封育+施肥.不同干扰样地群落生产力与Shannon-Wiener和Simpson 多样性指数间呈负相关关系,这个结论可以用地上/地下竞争的相互作用来解释.