模拟增温及施氮对荒漠草原土壤呼吸的影响

以内蒙古高原四子王旗短花针茅建群的荒漠草原为研究对象,通过野外自然条件下进行的模拟增温和增施氮肥实验,研究了增温、施氮及增温+施氮情况下土壤呼吸强度的变化。三年的研究结果表明:1)增温对各年内土壤呼吸没有产生显著影响,但土壤呼吸有明显的季节变化,而且与增温显著相关(P<0.05)。2)施氮对荒漠草地的影响程度与自然条件有密切关系,其中降雨量多少是施氮对荒漠草地土壤呼吸影响程度的重要制约因素,降雨量越高氮素对土壤呼吸作用愈加明显。3)施氮显著增加了植物群落的地下生物量(P<0.05),土壤呼吸与地下生物量呈显著的正相关(P<0.001)。     

玉米农田土壤呼吸与环境因子的关系研究

采用LICOR-6400便携式光合作用仪连接6400-09土壤叶室,于2005年1月至12月对太原盆地夏玉米农田的土壤呼吸进行了测定,同时测定了土壤温度和水分,目的是了解玉米农田土壤呼吸的日变化及季节变化规律及其与环境因子的关系。结果表明:夏玉米农田土壤呼吸速率具有比较明显的日变化,晚间维持在较低水平,最低值在凌晨5:00左右,随后开始上升,最大值一般在11:00-15:00之间;同时土壤呼吸速率也具有较明显的季节变化,冬春季较低,盛夏秋初较高,最大值出现在8月,最低值出现在2月。土壤呼吸速率与0-10cm的土壤温度关系显著,剔除土壤水分胁迫时的测定数据后,土壤温度可以解释土壤呼吸变化的29%(直线函数)、41%(指数函数)、44%(Lloyd&Taylor函数);标准化前、后土壤呼吸与土壤水分均呈极显著相关(p<0.01);剔除水分胁迫后的Q10为2.32,R10为2.23(指数方程)、2.67molm-2s-1(Lloyd&Taylor方程)。土壤温度和土壤水分结合在一起进行土壤呼吸预测,可以解释土壤呼吸季节变化的48-52%。玉米农田的年土壤呼吸总量为1.476kgCm-2。     

科尔沁沙地典型玉米农田土壤呼吸特征及其影响因素

以科尔沁沙地典型玉米农田为研究对象,采用动态密闭气室法(Li-6400,USA)测定分析了土壤呼吸速率日动态和季节动态变化及其影响因素。结果表明:(1)土壤呼吸速率日动态在晴朗天气条件下表现为平缓的单峰曲线,最大值和最小值分别出现在14:00~18:00和2:00~6:00;季节动态最高值出现在雨热同期的夏季,日平均值达到7.490μmolCO2·m-2·s-1。(2)指数模型能较好的描述温度对于土壤呼吸日动态和季节动态的影响。(3)土壤呼吸速率与近地表气温的相关性最强,对15cm土壤温度的变化最敏感。(4)生物因子对土壤呼吸的季节变化起着重要作用,根系生物量与土壤呼吸速率呈三次关系(R2=0.880,P0.05)。     

围栏与不同放牧强度对东祁连山高寒草甸植被和土壤的影响

在东祁连山高寒草地,对围栏7年和不同放牧强度的草地进行了物种数、地上生物量、地下生物量、土壤理化性质等研究。结果表明,围栏7年的高寒草地鲜草产量为425.8 g·m-2,显著高于夏季中牧159.3 g·m-2和夏季重牧91.0 g·m-2,但与冬季轻牧、夏季轻牧差异不显著。围栏条件下的物种数为26.3种·16 m-2,显著低于其他放牧条件下的物种数,但显著高于夏季重牧条件下的物种数23.0种·16 m-2;轻度或重度放牧都会使物种数减少,夏季中牧下的物种数最高(33.5种·16 m-2)。在0~10 cm的表层土壤中,围栏7年的草地根系生物量显著高于其他放牧强度。随着放牧强度的增加,根系生物量在0~10 cm土壤中呈下降趋势,在30~40 cm土壤中则表现为升高趋势。围栏7年的土壤容重低于其他放牧强度下的土壤容重,但差异不显著;夏季重牧的土壤容重显著高于围栏7年和其他放牧强度的土壤容重。随着放牧强度的增加,0~10 cm土壤碱解氮增加,围栏7年草地最低。围栏封育可有效改善和恢复草地植被,但不能长时间禁牧不进行放牧利用。合理的放牧能够维护高寒草甸草地生态系统功能、促进物种丰富度和土壤营养的均衡。     

新疆艾比湖流域平原区不同生境中小型土壤动物群落多样性与相似性

2012年4、7、9和11月中旬分别对艾比湖流域平原区的灌木林、盐碱地、草地、胡杨林、枸杞园、防护林及农田7种生境下中小型土壤动物群落多样性进行了取样调查.结果表明:获得中小型土壤动物共18971只,隶属于3门12纲29目(30类).不同生境中小型土壤动物群落多样性指标之间差异显著(p＜0.05),其中:Shannon-Wiener多样性指数(H)依次为胡杨林＞草地＞盐碱地＞农田＞枸杞园＞灌木林＞防护林;Margalef(M)丰富度指数依次为防护林＞胡杨林＞枸杞园＞农田＞草地＞灌木林＞盐碱地;Simpson优势度指数(C)依次为防护林＞灌木林＞草地＞农田＞枸杞园＞胡杨林＞盐碱地.不同生境中小型土壤动物群落的Jaccard相似性主要为中等相似(处于0.50 ～0.75).群落欧氏聚类和MDS排序分析结果表现为以灌木林、盐碱地及胡杨林为一组的自然荒漠环境类型、以农田和枸杞园为一组的耕作干扰环境类型、草地环境类型和防护林环境类型.研究结果表明,微环境植被类型、土壤环境条件和人为干扰差异是影响该流域中小型土壤动物群落多样性和相似性变化的主要因素.     

河北坝上不同土地利用方式对土壤风蚀的影响

对河北坝上康保地区天然草地、人工林、农田和退耕地四种土地利用方式的输沙量、风速廓线以及土壤的理化性质进行观测和分析。结果显示:天然草地的地表硬度最大,输沙量最小,表层土壤粗颗粒含量最低;农田地表含水量和硬度最小,输沙量最大,有机质含量最低,表层土壤粗颗粒含量最高;人工林地土壤水分含量较高,输沙量较低,有机质含量较高;退耕还灌木地表层含水量较低,地表硬度和空气动力学粗糙度较大,输沙量大于林地,有机质含量低于林地。表明土壤风蚀受地表含水量、硬度以及空气动力学粗糙度的共同作用影响,三者均不同程度受地表植被的影响,反映了地表植被类型对土壤风蚀的潜在影响。因此,在优先保护原生植被的前提下,重视植被生态恢复建设,着重提高地表植被覆盖度,以改善土壤结构,提高土壤有机质含量,增强土壤抗风蚀能力。     

黄河源玛多县退化草地土壤温湿度变化特征

土壤水热状况变化是退化草地土壤的主要特征,对退化草地生态系统具有重要的影响。研究青藏高原退化草地的土壤温湿度变化规律,可以对高原草地在各季节、各时段的土壤温度和湿度变化进行动态预测,同时,对于退化草地的恢复和改善环境具有指导意义。选择青藏高原玛多地区典型退化草地,利用一年的观测数据,计算土壤温度、土壤湿度及土壤热通量的季节变化和年变化特征,分析土壤温度和湿度及热通量之间的相互关系。结果表明：在季节变化上,土壤温度和湿度在夏季均为最大值,土壤温度在各季节的变化趋势较一致,土壤热通量变化幅度比温度和湿度大,日振幅达到102 W•m^-2;在年变化上,土壤湿度在6月出现最大值,12月出现最小值,极值年较差为12.6％。春季和夏季的土壤热通量均大于0 W•m^-2,冬季均小于0 W•m^-2。青藏高原退化草地土壤温湿度及热通量存在明显的季节变化和年变化特征,就土壤湿度而言,夏季是高原的湿润期,春季和秋季为干旱期。青藏高原地区土壤从11月开始冻结,次年4月开始解冻。土壤热通量在春季和夏季均为正值,说明这一时段热量由大气向土壤传递;冬季则相反,热量由土壤向大气传递。整体而言,土壤温度和湿度及土壤热通量之间的关系呈显著正相关。     

不同土地利用方式对农田黑土 剖面磷形态分布的影响

不同土地利用方式影响土壤磷形态分布,从而决定土壤潜在供磷能力。本文对4种土地利用方式下（裸地、自然草地、苜蓿地、农田）的黑土土壤剖面磷素分布进行测定分析,结果表明,不同利用方式持续12 a对黑土剖面磷形态分布影响较大,黑土中有机磷含量随土层深度增加而降低,而无机磷、有效磷含量及磷素活化系数随土层深度增加而呈增加趋势,在同一土层磷素活化系数表现为自然草地＞裸地＞苜蓿地＞农田。农田不施肥处理经过12 a玉米种植后,土壤中全磷、有效磷含量均低于其他利用方式,玉米植株主要吸收土壤中无机磷,与裸地相比,农田土壤Ca₂-P、Ca₈-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca₁₀-P含量依次降低了29.4%~75.3%、45.7%~59.5%、72.1%~83.3%、13.3%~36.1%、7.0%~33.2%、19.3%~41.6%。自然草地和苜蓿地比裸地无机磷含量分别降低11.5%~28.5%、2.2%~31.0%;与裸地相比,农田、自然草地和苜蓿地有机磷所占比例分别增加7.0~16.4、1.5~9.0、0.8~13.9个百分点。总之,不施肥农田作物吸收消耗了土壤中无机磷,使有机磷所占比例有所增加;自然草地和苜蓿地可使土壤中无机磷向有机磷转化,使有机磷比例有所增加。     

宁夏黄土丘陵区冬小麦农田土壤呼吸特征及影响因素分析

土壤呼吸是陆地碳循环研究的关键环节,是大气CO2的重要来源,文中以冬小麦农田为研究对象,利用ACE土壤呼吸自动监测系统,研究了冬小麦农田土壤呼吸、土壤温度、土壤水分和光合有效辐射的变化特征、相互关系以及碳释放量。结果表明:1)土壤呼吸日变化呈现"单峰型",最大值出现在13:00左右,最小值出现在夜间;2)土壤呼吸日变化表明土壤呼吸与土壤温度(0-10cm)和光合有效辐射呈显著正相关关系(P<0.01),与土壤水分的关系不确定;3)土壤呼吸季节变化表明土壤呼吸与土壤温度呈显著正相关关系(P<0.01),与土壤水分和光合有效辐射无显著相关关系;4)冬小麦农田碳释放量168gC·m-2·a-1。     

祁连山不同海拔梯度和放牧强度土壤呼吸变化特征

分析青海云杉林、灌丛林、放牧草地三者的呼吸速率差异性以及放牧强度对土壤呼吸速率的影响,结果表明:①云杉林、灌丛林和放牧草地在16:00之前的呼吸速率大小顺序为:灌从林>云杉林>草地;16:00之后顺序为:云杉林>灌丛林>草地.②土壤呼吸速率和日均温有Y=10.342e-0.0002x,R2=0.0002的线性关系.这一线性关系可以解释很多土壤呼吸的变化情况.③放牧直接影响土壤含水量,放牧强度与土壤含水量呈负相关,土壤含水量与土壤呼吸速率呈正相关.土壤含水量为:重度放牧区>过度放牧区>极度放牧区;土壤呼吸速率为:重度放牧区>过度放牧区>极度放牧区.④温度是影响土壤呼吸的主要因子,与土壤呼吸速率呈正相关,呼吸速率日均最大值出现在6～7月,为8.66umoL/(m2·s);最小值出现在5月,为0.37umol/(m2·s).     

不同利用强度下草原土壤微生物的生物量和数量的动态研究

以内蒙古克什克腾旗西部的典型草原为研究对象,根据对草原利用强度的不同,将其划分三个不同区域,研究了各区域土壤中微生物数量、微生物生物量和土壤呼吸强度的季节动态以及利用强度对他们的影响.结果表明:微生物数量、微生物生物量以及土壤的呼吸作用强度均有较明显的季节性变化,且峰值都出现在8月份.三者之间具有极显著的正相关关系;轻...     

荒漠绿洲带膜下滴灌土壤硝化-反硝化和呼吸作用的研究

采用气压过程分离(BaPS)方法研究了覆膜和裸地(CK)土壤在常规施肥和不施肥条件下的硝化-反硝化速率和呼吸速率,目的是探讨膜下滴灌土壤硝化-反硝化作用及呼吸作用的规律.结果表明:覆膜与裸地土壤在两种施肥水平下的硝化-反硝化速率及呼吸速率都有明显的季节变化;覆膜与裸地两种不同栽培措施的硝化-反硝化速率、呼吸速率差异极显著,在相同栽培措施下,不同施肥处理间的硝化-反硝化、呼吸速率也达极显著水平;硝化-反硝化速率、呼吸速率在不同栽培措施和不同施肥水平下大小排列为:覆膜＞裸地,常规施肥＞不施肥.可见,农业栽培措施和不同施肥水平对土壤硝化-反硝化及呼吸作用都有一定的影响.     

土壤呼吸对不同来源水分响应的研究进展

土壤是陆地生态系统最大的碳源,也是最大的碳汇。土壤呼吸作为全球碳循环的一个重要组成部分,是调控全球碳循环和气候变化的关键过程,也是当前全球变化生态学研究的重要领域和碳循环中碳收支研究中的一个热点问题。水分是土壤呼吸的重要扰动因子,比较不同来源土壤水分对土壤呼吸的影响,对准确估算土壤呼吸具有重要意义,这在干旱和半干旱地区尤为明显。通过土壤水分的3种主要来源：降水、灌溉和地下水,比较分析了土壤呼吸对不同来源水分的响应过程和规律,为今后土壤呼吸方面的研究提供参考。     

Non-growing season soil CO2 efflux and its changes in an alpine meadow ecosystem of the Qilian Mountains,Northwest China

Most soil respiration measurements are conducted during the growing season.In tundra and boreal forest ecosystems,cumulative,non-growing season soil CO2 fluxes are reported to be a significant component of these systems' annual carbon budgets.However,little information exists on soil CO2 efflux during the non-growing season from alpine ecosystems.Therefore,comparing measurements of soil respiration taken annually versus during the growing season will improve the accuracy of estimating ecosystem carbon budgets,as well as predicting the response of soil CO2 efflux to climate changes.In this study,we measured soil CO2 efflux and its spatial and temporal changes for different altitudes during the non-growing season in an alpine meadow located in the Qilian Mountains,Northwest ChinaField experiments on the soil CO2 efflux of alpine meadow from the Qilian Mountains were conducted along an elevation gradient from October 2010 to April 2011.We measured the soil CO2 efflux,and analyzed the effects of soil water content and soil temperature on this measure.The results show that soil CO2 efflux gradually decreased along the elevation gradient during the non-growing season.The daily variation of soil CO2 efflux appeared as a single-peak curve.The soil CO2 efflux was low at night,with the lowest value occurring between 02:00-06:00.Then,values started to rise rapidly between 07:00-08:30,and then descend again between 16:00-18:30.The peak soil CO2 efflux appeared from 11:00 to 16:00.The soil CO2 efflux values gradually decreased from October to February of the next year and started to increase in March.Non-growing season Q10(the multiplier to the respiration rate for a 10℃ increase in temperature) was increased with raising altitude and average Q10 of the Qilian Mountains was generally higher than the average growing season Q10 of the Heihe River Basin.Seasonally,non-growing season soil CO2 efflux was relatively high in October and early spring and low in the winter.The soil CO2 efflux was positively correlated with soil temperature and soil water content.Our results indicate that in alpine ecosystems,soil CO2 efflux continues throughout the non-growing season,and soil respiration is an important component of annual soil CO2 efflux.     

温度和土壤水分对祁连山青海云杉林土壤呼吸的影响

采用美国Li-cor公司生产的LI6400-09土壤呼吸室和LI6400便携式光合作用测量系统对祁连山云杉林土壤呼吸速率进行野外测定,并通过多元回归对其影响因子进行了分析。结果表明:土壤呼吸总体趋势是夏季高,其它季节低,但季节动态呈现不规律的多峰曲线;气温、地表温度以及5cm、10cm、15cm和20cm的土壤温度均与土壤呼吸速率呈显著的指数关系,温度对土壤呼吸的影响在低温时比高温时更显著;土壤呼吸的平均速率为2.145μmol.m-2.s-1。以气温、地表温度以及5cm、10cm、15cm和25cm的土壤温度为依据得到的Q10值依次为2.67、2.23、4.17、4.32、4.36和4.54;0~10cm和10~20cm土层的土壤含水量均与土壤呼吸速率呈相关关系,当土壤水分含量较低的情况下,随着土壤水分含量的增加,土壤呼吸速率也随着增加,但是当土壤水分含量增加到一定程度时,土壤呼吸速率则表现出降低的趋势。     

不同季节强碱土土壤呼吸影响因子分析与模型预测

利用LI-8100土壤碳通量测量仪测定了春夏秋三季晴朗天气下强碱土土壤呼吸速率、温度(气温和地温)、湿度(空气相对湿度和土壤湿度)数据,分析了它们之间的相关关系,获得不同季节对土壤呼吸影响较大的因子,并建立不同类别的多种回归模型;在精度检验及简单易行原则基础上,得到各季节土壤呼吸预测的最优模型。结果表明:(1)虽然温湿度均是影响不同季节强碱土土壤呼吸的主要因素,但均以温度的影响较大,其中气温是春秋两季土壤呼吸的最大直接影响因子,地温是夏季的最大直接影响因子,而土壤湿度为各季节最大的间接影响因子。(2)春秋季土壤呼吸的最佳预测模型均为10 cm处气温和土壤湿度所建的双因子方程,该方程具有较小的均方根误差(RMSE)(分别为0.159和0.259),且相对分析误差(RPD)2(分别为2.9、2.094),具有非常好的预测能力。夏季土壤呼吸最佳预测模型则为包含10 cm处气温、地温、空气相对湿度和土壤湿度所建的4因子方程,RMSE为0.248,RPD2(为2.406),可用于精确预测。(3)各季节土壤呼吸变化趋势与其影响因子的变化,因春季的完全同步,夏季基本一致,而秋季一致性较差,故春季土壤呼吸最佳预测模型的预测精度最高(92.67%),夏季次之(84.99%),秋季较差(77.23%)。     

科尔沁沙地不同植物群落土壤呼吸及环境因素分析

对科尔沁沙地固定、半固定和流动沙丘土壤呼吸的日进程、季节变化及其环境因素进行了测定分析.结果表明:1)土壤呼吸速率与植物群落生物量、土壤有机碳、全氮及粘粉粒含量之间存在显著的正相关关系;固定沙丘日平均土壤呼吸速率分别是半固定和流动沙丘的1.18和2.02倍.2)从固定、半固定到流动沙丘,土壤温度及近地表空气温度呈现增加...     

阿拉善荒漠功能灌木群的土壤呼吸动态研究

使用LI-8100仪器实测了在生长季阿拉善的梭梭、沙冬青、红砂、华北驼绒藜、珍珠、白刺六种植物群落土壤呼吸速率,使用挖刨面法逐月测定了土壤温度和土壤含水量。结果表明:这六种荒漠植物群落土壤呼吸速率日动态均呈单峰型,最高值皆出现在12:00-14:00,最低值出现在早晨8:00,土壤呼吸速率最大值出现时间先于气温最高值出现的时间。六种植物群落土壤呼吸速率的月变化呈单峰曲线,与近地面气温的变化趋势一致。六种植物群落土壤呼吸速率的日变化与地表温度达到极显著正相关关系,与近地面气温、5cm、10cm温度具有显著相关性。六种植物群落与土壤含水量0-10cm、10-20cm、20-30cm都没有显著相关性。在源与汇的问题上,梭梭、沙冬青、红砂、珍珠、华北驼绒藜、白刺是汇。     

控制性增温和施氮对荒漠草原土壤呼吸的影响

以内蒙古高原短花针茅(Stipa breviflora)+冷蒿(Artemisia frigida)+无芒隐子草(Cleistogenes son-gorica)的荒漠化草原为研究对象,野外自然条件下进行的生态系统控制性增温与施肥实验,以研究温度和氮素的增加对荒漠化草原植物群落的土壤呼吸作用可能产生的影响。研究结果发现,实验期间内增温处理样地0cm,7.5cm,15cm,30cm和50cm土壤平均温度与对照样地相比,平均增加了1.32℃,0.92℃,0.88℃,0.80℃,0.74℃,土壤温度呈现出上层变异性大于下层的规律,不同土层土壤温度的显著增加(P<0.05)说明模拟气候变暖实验的有效性。虽然增温和对照样地不同土层的土壤温度与土壤呼吸速率均呈正相关关系,但无论是季节还是日变化上,近两年的增温作用没有增加土壤的呼吸速率,施氮作用也没有使土壤呼吸作用明显加强。     

Carbon inputs regulate the temperature sensitivity of soil respiration in temperate forests

Litter and root activities may alter the temperature sensitivity(Q₁₀) of soil respiration. However,existing studies have not provided a comprehensive understanding of the effects of litter and root carbon inputs on the Q₁₀ of soil respiration in different seasons. In this study, we used the trench method under in situ conditions to measure the total soil respiration(Rtotal), litter-removed soil respiration(Rno-litter),root-removed soil respiration(Rno-root), and the decompo...