水蚀风蚀交错区土壤呼吸影响因素及其对土地利用方式变化的响应

为准确评估黄土高原水蚀风蚀交错区土壤呼吸速率季节变化影响因素及其对不同土地利用方式的响应,于2009~2012年植物生长季节,选取6 种当地典型的土地利用类型,应用红外气体分析法对土壤呼吸速率进行测定,并结合土壤水、热与养分因子进行分析。结果表明, 水蚀风蚀交错区退耕会显著改变土壤呼吸强度,该区典型农地的土壤呼吸速率为1.06～1.39 mol/（m2s）,农地转变为裸地的过程中,土壤呼吸速率下降为原来的42%～63%,尤其在植物生长旺季的7、 8、 9 三个月下降明显。 农地弃耕后建设人工草（灌木）地使土壤呼吸速率提高了109%～200%,农田撂荒样地土壤呼吸速率约为农地的79%～179%,农地略高于长芒草地和荒草地。该区土壤呼吸速率变化的主导因子为土壤温度,尤其与10 cm土层的土壤温度相关性最好,土壤呼吸速率与土壤含水量之间拟合优度较差, 但土壤温度与含水量双因子指数模型Rs=aebTc 对该地区土壤呼吸速率的拟合均优于相应的单因子模型。10 cm土层的土壤呼吸温度敏感性系数（Q10值）排序为:无植被生长样地（裸地,2.09）农地（农地、坡地农地,2.07～1.69） 撂荒地（坡地撂荒地、撂荒地、梯田撂荒地,1.71～1.53）草（灌木）地（柠条地、苜蓿地、长芒草地、荒草地,1.51～1.42）,可见随着未来气温的升高,在生态系统土壤呼吸整体有可能增加的背景下,退耕还林（草）会降低土壤呼吸对温度的敏感性,且Q10值随土壤含水量降低而降低。土壤呼吸速率与土壤有机质、全氮之间有极显著的正相关关系。因此,水蚀风蚀交错区土壤呼吸受到土壤温度、水分、养分及土地利用方式的显著影响。     

长期定位施肥下黑土呼吸的变化特征及其影响因素

阐明长期不同施肥下的土壤呼吸特征及其影响机制对黑土区固碳减排研究至关重要。该研究基于1990年开始的国家土壤肥力与肥料效益监测网站-吉林省公主岭市黑土监测基地,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥(1.5(NPKM1))、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理,明确了长期不同施肥下土壤总呼吸和异养呼吸的季节变化特征,并分析了土壤温度、水分、微生物量碳氮、铵态氮、硝态氮与土壤呼吸和异养呼吸的关系。结果表明:长期有机无机肥配施可以显著提高土壤有机碳、全氮、土壤速效磷、有效钾的含量和土壤活性有机碳库组分含量(P0.05);与不施肥相比,长期有机无机肥配施和无机配施秸秆处理分别显著增加土壤呼吸及异养呼吸碳累积排放量56.32%~86.54%和70.01%~100.93%;根系呼吸对土壤呼吸的整体贡献为23.68%~34.30%;相关分析表明,土壤呼吸速率和异养呼吸速率与土壤温度极显著正相关(P0.01),与土壤含水率呈显著负相关(P0.01),土壤温度可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的42.79%和39.61%;土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮均与土壤呼吸速率和异养呼吸速率极显著相关(P0.01),土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的78.42%和77.18%,58.33%和56.79%,59.29%和59.14%;土壤铵态氮虽然显著影响土壤呼吸速率(P0.05),可以解释土壤呼吸变化的5.56%,但其对异养呼吸速率的影响不显著。综合来看,微生物量碳对土壤呼吸及异养呼吸的影响最大,而土壤含水率(15%)越高则土壤呼吸越弱;无机配施秸秆处理可以提高土壤碳库组分含量,且作物生育期内土壤呼吸及异养呼吸碳累积释放量均低于等氮量下施用有机肥(NPKM1)的处理,为最佳的农田管理措施。     

黄土丘陵区油松、沙棘人工林土壤呼吸动态及其对土壤温度和水分的响应

作为陆地生态系统碳通量的重要组成部分,土壤呼吸在维持全球碳循环及碳平衡中具有重要作用.以黄土丘陵区油松、沙棘人工林为研究对象,于2015年6月至2016年5月,采用LI-8100土壤碳通量测量系统,分别观测二者的土壤呼吸(Rs)、5 cm土壤温度(T)和水分(W),分析2种人工林Rs的动态特征及其对T和W的响应.结果表明:1)季节尺度油松、沙棘人工林Rs夏季(6-8月)最高(2.31和2.89 μmolCO2/m2·s),冬季(12-2月)最低(0.60和0.65μmolCO2/m2·s),年均值分别为1.51和1.92 μmolCO2/m2·s,年呼吸总量分别为18.90和22.81tCO2/hm2·a,冬季呼吸量占年呼吸总量比例分别为14.67％和12.65％;日尺度最高值出现在10:00-16:00,最低值均出现在6:00.2)季节尺度2种林分Rs与T均呈显著指数关系(P＜0.01),与W则呈显著线性负相关(P＜0.01),且沙棘林全年尺度土壤呼吸Q10值(1.40)显著高于油松林(1.34,P＜0.01).3)日尺度上,油松、沙棘人工林W分别大于13％和12％时,T对Rs的解释量(R2)均有所提高.因此,在充分考虑温度和水分对土壤呼吸影响的同时,加强冬季土壤呼吸的观测,对未来气候变化条件下,区域碳循环估算模型的完善具有重要意义.     

喀斯特地区3种林型土壤呼吸及其影响因子

以黔中喀斯特地区的灌木林、阔叶混交林和针阔混交林3种林型为对象,采用LI-6400-09便携式土壤呼吸室对其土壤呼吸速率进行了连续定位观测.结果表明,3种林型土壤呼吸速率均呈现明显的季节性变化,表现出夏季>秋季>春季>冬季,土壤呼吸速率全年平均值分别为2.51,2.23,2.06μmol/(m2·s),变异幅度达5.99～7.32,但3种林型土壤呼吸速率差异不明显;3种林型的土壤呼吸速率均与5 cm,10 cm,15 cm处土温和林内气温具具很强的正相关关系,且均与5 cm,10 cm和15 cm处土温呈较高的指数正相关,从土壤呼吸速率与10cm处土温的回归方程的拟合度来看,模型的拟合表现为针阔混交林最好,阔叶混交林次之,灌木林相对较差;3种林型的土壤呼吸速率均与地表0-10 cm的土壤体积含水率呈负相关关系,且表现为灌木林(-0.686)>阔叶混交林(-0.646)>针阔混交林(-0.599),与10-20 cm和20-30 cm两层的关系表现各异,3种林型的土壤呼吸对温度的敏感系数(Q10值)存在差异,表现为阔叶混交林(3.19)>针阔混交林(2.69)>灌木林(2.02),且与其它森林生态系统Q10值相符.     

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...     

陆地生态系统土壤呼吸研究进展

对陆地生态系统土壤呼吸的研究进展进行了简要总结分析了影响土壤呼吸时空变化的主要因素及与土壤呼吸的关系,提出了土壤呼吸的研究趋势以及进一步的研究方向。     

土壤呼吸影响因素概述及展望

土壤呼吸是全球碳循环中重要的流通途径之一,是陆地生态系统最大的二氧化碳释放源,也是碳循环的研究领域中一个普遍关注的热点问题。土壤呼吸是土壤中生物与周围环境之间一个相互作用的过程,可以被看作为一个生态系统,明白影响该土壤生态系统里面生物和环境要素、相互作用过程以及其对该系统所排放出二氧化碳的影响有着非常重要的意义。通过分析影响土壤呼吸的主要因素,土壤温度、土壤湿度、土壤有机质和氮含量、生物因子以及人类活动与土壤呼吸的相互作用方式,概括了影响土壤呼吸因素之间的关系,并对土壤呼吸研究今后的发展趋势进行了展望。     

免耕施肥条件下冬小麦季土壤呼吸速率及影响因素

基于连续8年的田间试验,研究分析了不同耕作施肥措施下冬小麦农田土壤呼吸的季节变化及影响因素。结果表明:不同耕作施肥处理可以显著影响土壤呼吸速率,与传统耕作相比,免耕覆盖处理显著降低了旱地农田土壤呼吸速率;而相同耕作处理下,增施有机肥会显著提高土壤呼吸速率,说明翻耕和增施有机肥均会促进土壤呼吸。冬小麦季土壤温度和水分是土壤呼吸的主要影响因素,其中土壤温度可以解释土壤呼吸变化的83.2%~93.7%,土壤水分可以解释44.0%~76.5%,土壤温度对土壤呼吸的影响大于土壤水分;土壤温度对土壤呼吸的影响程度因不同耕作施肥处理而异,翻耕和增施有机肥均会提高土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10)),免耕覆盖条件下减小了土壤呼吸受温度的影响程度。     

水保措施对红壤坡地柑橘林土壤呼吸及其水热因子的影响

[目的]探讨不同水土保持措施对红壤坡地柑橘林土壤呼吸的影响,为科学评价水土保持生态建设在应对气候变化方面的作用提供基础数据。[方法]采用试验观测和对比分析的方法研究横坡间作+等高草带、横坡间作、顺坡间作和清耕对照4种处理对柑橘林土壤呼吸速率的动态变化及其对土壤温度、土壤水分的响应。[结果]4个不同处理的柑橘林土壤呼吸速率均呈明显的单峰曲线变化,峰值出现在7月;各处理的土壤呼吸速率季节动态变化一致,采取横坡间作+等高草带和横坡间作两种水保措施均一定程度上增加了土壤呼吸速率;土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关;横坡间作+等高草带和横坡间作处理的土壤呼吸的温度敏感性指数Q10较柑橘清耕和顺坡间作处理Q10值略有增加。[结论]红壤柑橘林采取水土保持措施后,土壤呼吸速率增强,且其对温度的响应增加。     

长期施肥对冬小麦/夏玉米轮作下土壤呼吸及其组分的影响

为阐明施肥对农田土壤呼吸的影响,于2002年6月至2003年6月在河南封丘潮土上进行的长期试验地上测定了玉米/冬小麦轮作系统下的土壤呼吸,分析了土壤呼吸与土壤水分和温度的关系,并利用统计分析方法研究了土壤呼吸各组分的贡献。土壤呼吸变化与作物生长发育规律一致,施肥通过影响作物的生长发育而对土壤呼吸产生影响。不同作物生长期,根际呼吸、土壤原有机质以及前作根茬和有机肥中碳对土壤呼吸的贡献不同。玉米期土壤有机质、根际呼吸、前作根茬和有机肥中的碳对土壤呼吸的平均贡献率分别为70.19%、19.43%和10.37%;而小麦生长期则分别为23.75%、62.26%和14.11%。由于不同施肥处理的作物生长量、土壤有机质含量以及前作根茬和有机肥施入而进入的有机碳量不同,造成土壤呼吸个体上存在着较大差异。土壤有机质的消耗主要发生在玉米生长阶段。     

Response of soil respiration to precipitation during the dry season in two typical forest stands in the forest-grassland transition zone of the Loess Plateau

Forest ecosystems on the Loess Plateau are receiving increasing attention for their special importance in carbon fixation and conservation of soil and water in the region. Soil respiration was investigated in two typical forest stands of the forest-grassland transition zone in the region, an exotic black locust (Robinia pseudoacacia) plantation and an indigenous oak (Quercus liaotungensis) forest, in response to rain events (27.7 mm in May 2009 and 19 mm in May 2010) during the early summer dry season. In both ecosystems, precipitation significantly increased soil moisture, decreased soil temperature, and accelerated soil respiration. The peak values of soil respiration were 4.8 and 4.4 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹ in the oak plot and the black locust plot, respectively. In the dry period after rainfall, the soil moisture and respiration rate gradually decreased and the soil temperature increased. Soil respiration rate in black locust stand was consistently less than that in oak stand, being consistent with the differences in C, N contents and fine root mass on the forest floor and in soil between the two stands. However, root respiration (R_r) per unit fine root mass and microbial respiration (R_m) per unit the amount of soil organic matter were higher in black locust stand than in oak stand. Respiration by root rhizosphere in black locust stand was the dominant component resulting in total respiration changes, whereas respiration by roots and soil microbes contributed equally in oak stand. Soil respiration in the black locust plantation showed higher sensitivity to precipitation than that in the oak forest.     

Partitioning soil respiration and assessing the carbon balance in a Setaria italica (L.) Beauv. Cropland on the Loess Plateau, Northern China

A study was conducted in a Setaria italica (L.) Beauv. cropland on the Loess Plateau in order to partition total soil respiration (Rt) into microbial respiration (Rm) and root respiration (Rr) and to determine the carbon balance of the cropland ecosystem. A trenching method with micro-pore mesh was used to create root-free soil cores. Differences between mesh and non-mesh treatments were used to determine root respiration. Similar pattern was found in the diurnal variation of Rt and Rm with the minimum values at 3:00-6:00 h and the maximum at 13:00-15:00 h. The diurnal pattern of Rr was completely different, the minimum values appeared at 11:00-13:00 h and the maximum at 0:00-3:00 h. Soil temperature exerted predominant control over the diurnal variations of Rt and Rm. The daily mean values of Rt, Rm and Rr were close to the measurements taken at 9:00 h. On the seasonal scale, Rm was strongly dependent on soil temperature, with higher correlation with 2-cm-depth temperature (r² = 0.79, P < 0.001) than with 5-cm-depth temperature. When the effects of both soil temperature and moisture were considered, a linear model provided more accurate prediction of Rm (r² = 0.83, P < 0.0001). Root respiration (Rr) exhibited pronounced daily variation corresponding to changes in photosynthesis and seasonal variation related to crop phenological development. The seasonal variation in Rr was strongly correlated with leaf area index (LAI) (r² = 0.85, P < 0.05), and also positively, but marginally correlated with root biomass (RB, P = 0.073). Contribution of root respiration to total soil respiration (Rr/Rt ratio) showed pronounced diurnal and seasonal variations. The daily mean values of Rr/Rt ratios were close to the values obtained at 9:00 h. In different phenological stages, Rr/Rt ratios ranged from 22.3% to 86.6%; over the entire growing season, the mean Rr/Rt ratio was 67.3%.Total annual loss of C due to Rm in 2007 was estimated to be 121.3 g C m⁻² at the study site, while the annual NPP (net primary production) was 262.1 g C m⁻². The cropland system thus showed net carbon input of 140.8 g C m⁻².     

矿山废渣流失的防治措施及技术

矿山废渣流失的防治措施及技术赵建英，赵清侠（山东省招远市水土保持办公室，２６５４００）山东省招远市是“全国黄金第一县”，其黄金产量和地下贮量均居全国之首。然而矿山开采中排弃的废渣量多面广，致使水土流失的防治任务异常艰巨。据１９９３年调查，全市共有黄金...     

黄土高原水土流失区治理若干问题刍议

黄土高原水土流失区治理若干问题刍议李国英（中华人民共和国水利部，北京１０Ｏ７６１）ＶｉｅｗｏｎｓｅｖｅｒａｌＰｆｏｂｌｅｍｓＡｂｏｕｔＭａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｓｏｉｌＬｏｓｓＡｒｅａｏｎｔｈｅＬｏｅｓｓＰｌａｔｅａｕ￥ＬｉＧｕｏｙｉｎｇ（ＴｈｅＭｉｎ...     

黄土丘陵区侵蚀土壤质量评价

通过建立侵蚀土壤质量单因素评价模型和综合评价模型,选出了黄土丘陵区适宜的侵蚀土壤质量评价方法,定量评价了该区土地利用方式对土壤质量的影响。结果表明,采用加权综合法对土壤质量进行综合评价能够较好地反映土壤质量的实际情况,敏感地反映土地利用方式变化对土壤质量的影响。应用因子分析法所筛选的8项土壤质量简化评价指标能够很好地反映29项综合评价指标的信息,评价结果具有较高的代表性。拟定了黄土丘陵区侵蚀土壤质量分级标准,将研究区土壤质量分为5级。黄土丘陵区10种土地利用类型间土壤质量差异显著,以天然乔木林地土壤质量最佳,属1级;其次是天然灌木林地和大棚菜地,土壤质量属2级;天然草地土壤质量属于3级,人工乔灌林地土壤质量接近3级;人工草地、撂荒地、农地和果园土壤质量属于4级。     

黄土丘陵区土壤基础呼吸对草地植被恢复的响应及其影响因素

为探讨黄土丘陵区草地植被自然恢复过程中土壤微生物活性的变化特征及其影响因素, 采用"时空互代"法采集宁夏云雾山自然保护区8个不同植被恢复年限的春、夏两季0～20 cm和20～40 cm的土样, 用室内密闭静态培养-碱液吸收法测定了新鲜和风干土样的基础呼吸.结果表明: 土壤基础呼吸随植被恢复年限增加呈增加趋势, 土壤呼吸强度和累积呼吸量都表现为植被恢复73年和78年较高, 而耕地和植被恢复3年最低.采样季节对呼吸强度测定有较大影响, 春季土样能更好地反映土壤微生物活性的变化.风干土样可以通过预培养后测定土壤的呼吸作用, 且能更加稳定地反映不同土壤之间的差异.在测定土壤基础呼吸时, 利用 1 d或3 d的培养平均值能更稳定地表现不同土壤的特性.累积呼吸量可较呼吸强度更直观地反映不同土壤的微生物活性.土壤有机质和全氮含量与土壤呼吸强度密切相关.     

黄土高原水土保持措施对侵蚀土壤发育的效应

 水土保持工程及植被措施实施,对土壤形成条件、土壤特征及土壤发育产生一定影响,而侵蚀土壤发育程度是评价土壤质量变化及其生态环境效应的重要基础。研究黄土高原水土保持措施对侵蚀土壤理化性质、发育和功能的影响,可为水土保持综合治理,改善黄土高原生态环境提供依据。评述长期定位试验的方法及以空间代替时间的原理,研究了在实施不同水土保持措施后,土壤基本理化性状的变化特征。结果表明:随着措施实施年限的增加,土壤的水分环境和土壤有机碳含量发生了明显改善,对土壤结构和功能产生了影响。证明水土保持措施对侵蚀土壤的发育有一定促进作用。     

黄土区土壤干化研究进展

全面回顾了国内对土壤干化研究所取得的成果，包括土壤干化的分布及在不同尺度上的分异特征、土壤干层类型、土壤干化的形成原因及其危害、量化指标、防治对策等。同时对这些研究成果作了简单的对比分析，指出了目前研究所面临的问题和不足。并指明今后该领域的研究应结合当前退耕还林还草的总体目标。探索土壤干化的形成机理，提出统一的量化指标，为黄土区退耕还林还草的生态恢复与重建工程提供参考。     

黄土高原水土保持政策演变

水土保持政策是指导和促进水土保持开展的主要社会驱动力之一。新中国成立以来,黄土高原水土保持经过探索治理、重点治理、全民治理、小流域综合治理和预防为主、依法防治等5个阶段。在不同阶段,水土保持目标和任务、治理主体、政策的针对性和治理主导措施侧重等均有变化。在分析政策演变的基础上,提出了针对新时期水土保持特点的政策建议。     

黄土区土壤CO2释放及其影响因素研究

研究表明黄土区土壤CO2释放具有一定特殊性。从当日清晨至次日晨土壤CO2释放量呈由高至低再变高的规律,其变化趋势大体与温度变化一致,但时间上有一定滞后性。土壤CO2释放量有明显季节变化,夏季日释放量最高,秋季次之,冬季最低。不同覆被土壤CO2释放量存在差异,裸地释放量较高。CO2释放量对土质变化敏感,致密土壤则释放量小。