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。     

农田土壤呼吸特征及根呼吸贡献的模拟分析

采用静态箱法研究了黄淮海平原典型农田土壤CO2排放通量的日变化、季节变化特征,分析了土壤温度、水分对土壤呼吸的影响;并利用反硝化一分解(DNDC)模型定量化研究了根呼吸对土壤总呼吸的贡献.结果表明,在作物生长季节内棉花地、休闲地和冬小麦/夏玉米地土壤CO2排放均表现出明显的季节变化规律.土壤CO2排放季节变化的总体趋势是夏季高、其他季节低,与对应气温的动态变化基本一致.冬小麦/夏玉米地土壤CO2排放通量高峰值为2324 mg·m-2·h-1,棉花地为1111.9 mg·m-2·h-,休闲地为436.07 mg·m-2·h-1.土壤CO2季节性排放受温度的影响最大,其中与5 cm地温的相关性最好,与土壤湿度的相关性不太明显.同一种种植模式施氮量高的处理CO2平均排放通量大于低的处理.同时根据DNDC模型估算,玉米根际呼吸对土壤呼吸的贡献最大,为91%～95%,棉花和冬小麦根际呼吸比例分别约为70%和80%.施氮不仅影响土壤微生物的呼吸而且还影响到根系呼吸.     

黄土区刺槐林土壤含水量变化对土壤呼吸强度的影响

通过室内培养实验来评估土壤含水量的变化对土壤枯落物层、不同深度土壤层及DOC淋失后的土壤呼吸的影响.采集安塞纸坊沟31a刺槐林土样及林下混合枯落物,通过碱液吸收法测定100％,20％和2％含水量条件下3个深度土样(20,40和60 cm);去除DOC土样(仅100％含水量条件下);3种处理枯落物混合土样(林下混合枯落物、刺槐枯落物和草本类枯落物)培养过程中CO2的累计释放量.结果表明,100％和20％含水量条件下各深度土壤CO2释放量为20 cm土样＞60 cm土样＞40 cm土样;20 cm土样去除DOC后CO2释放量明显减少,40 cm明显增加,60 cm没有明显变化;混合枯落物土样在l00％含水量条件下CO2释放量最高;20％和2％含水量条件下刺槐枯落物CO2释放量明显大于草类,而100％含水量条件下草类枯落物略大于刺槐枯落物.研究证明土壤含水量对SOC组分含量和枯落物种类不同的土壤层呼吸强度存在差异性影响,强降水对DOC的淋失可造成表层土壤呼吸的减弱.     

腾格里沙漠植被重建对土壤呼吸的影响

植被重建是防止和控制沙漠化的有效措施之一。为探讨腾格里沙漠植被重建对土壤呼吸的影响,利用Li-6400-09土壤呼吸室于2007年观测了1989年建立的植被重建区和流沙区土壤呼吸差异,并采用根系隔离法区分了植被重建区的土壤基础呼吸和根际呼吸。结果表明,植被重建18a显著影响了该区土壤CO2的释放过程,总土壤呼吸速率由流沙区的CO20.107±0.008μmolm-2s-1显著增加到植被区CO20.483±0.033μmolm-2s-1,而且出现了较为明显的季节波动。植被重建不但导致根际呼吸速率增加,而且影响了土壤基础呼吸速率。此外,植被重建区灌木的缀块状分布格局和养分的空间异质性导致了土壤呼吸的空间差异。     

4种有机磷农药对土壤CO_2呼吸的影响及其危害性评价

采用密闭碱液直接吸收法,通过测定敌敌畏、毒死蜱、甲胺磷和甲拌磷四种有机磷农药对大田土和大棚土土壤CO2释放量变化,分析了四种有机磷农药对大田土和大棚土的影响,并对其危害性进行评价。评价结果表明,除1mg kg-1敌敌畏、甲拌磷和毒死蜱对大田土壤为中等危害以外,其余的受试农药及浓度对大田土及大棚土无实际危害。     

干旱区灌溉及施肥措施下棉田土壤的呼吸特征

为探讨干旱区不同灌溉方式及施肥措施对棉田土壤呼吸速率的影响及其与水热的关系,在新疆绿洲农田棉花生长季设滴灌和漫灌2种灌溉方式,每种灌溉方式设有机肥(OM)、氮磷钾化肥(NPK)、氮磷钾化肥与有机肥配施(NPK+OM)3种施肥处理,以不施肥处理为对照(CK),对不同灌溉方式及施肥措施下土壤呼吸速率及土壤温度、土壤含水率进行了测定和分析。结果表明,不同灌溉方式及施肥措施下,棉田土壤呼吸速率具有明显的季节变化特征,在7月中旬达到峰值,10月中旬降至最低;日变化呈单峰曲线,盛花期峰值出现在15:00～17:00,盛铃期峰值均出现在15:00,最低值均出现在04:00。滴灌各施肥处理平均土壤呼吸速率显著大于漫灌,施肥处理间平均土壤呼吸速率大小顺序为(NPK+OM)>OM>CK>NPK,灌溉与施肥互作条件下,滴灌方式下NPK+OM处理平均土壤呼吸速率最大。滴灌和漫灌方式下各施肥处理的温度敏感性系数(Q10值)平均值分别为2.03和2.43,不同年份漫灌Q10值均大于滴灌。不同灌溉方式及施肥措施下,用复合方程预测土壤呼吸速率的准确性较高,R2值均在0.64～0.72。综合考虑土壤温度和土壤含水率对土壤呼吸速率的影响,能够提高区域土壤呼吸作用研究的准确性。     

不同施肥处理对黑土土壤呼吸的影响

基于中国科学院海伦生态实验站的长期定位试验,采用静态箱式法研究了玉米生长期间不同施肥处理对黑土土壤呼吸的影响。结果表明,在玉米生长期间,土壤呼吸速率表现出明显的季节性变化,分别在出苗后23、37、50、63、87、110 d出现峰值,其中最大峰值出现在出苗后第87天,其后土壤呼吸速率呈下降趋势,直到玉米收获,而根际呼吸速率的季节性变化规律与土壤呼吸相似,土体呼吸速率则主要受气温变化影响;玉米生长显著影响土壤呼吸,土壤呼吸速率的变化基本与玉米生长规律相一致,随生长而增加,随衰老而减小;施肥对土壤呼吸速率、根际呼吸速率有明显的影响,但对土体呼吸速率影响较小,从整个玉米生长期来看,NPKOM处理的土壤呼吸速率和根际呼吸速率最高,其中NPKOM处理土壤呼吸速率为C 27.5~474 mg m-2h-1,NPK处理和NP处理变化范围相近,分别为C 25.9~339 mg m-2h-1和C 29.5~358 mg m-2h-1,NK处理与CK处理变化范围分别为C 28.4~208 mg m-2h-1和C 22.1~184 mg m-2h-1;施肥对土壤呼吸量和根际呼吸量有显著的影响,表现为NPKOM>NPK>NP>CK>NK;在整个玉米生育期中,土壤呼吸累积量在拔节孕穗期和乳熟期出现两个峰值,表现为双峰曲线的变化规律,而土体呼吸累积量只在拔节孕穗期出现峰值,呈抛物线型,根际呼吸量在苗期最低,乳熟期最高,乳熟期后,根际呼吸量下降。     

温带阔叶林、针叶林和针阔混交林土壤呼吸的比较研究

对韩国广陵树木园的阔叶林、针叶林和针阔混交林的土壤呼吸排放量进行观测、分析和比较 ,研究土壤呼吸与环境因子之间的相互关系 ,从中探究各森林植被类型之间产生土壤呼吸差别的原因。利用Q10 模型计算出阔叶林、针叶林和针阔混交林的土壤呼吸Q10 值为 3 6、3 8和 3 2 ,再根据对当地各观测站土壤温度的连续观测数据 ,计算出阔叶林、针叶林和针阔混交林的土壤呼吸日均排放量 ,依次分别为CO2 15 12、15 10和 13 99gm-2 。     

高浓度CO2下长白松幼苗土壤和根系呼吸

The objectives of this study were to investigate the effect of higher CO2 concentrations （500 and 700 μmol mol^-1） in atmosphere on total soil respiration and the contribution of root respiration to total soil respiration during seedling growth of Pinus sylvestris vat. sylvestriformis. During the four growing seasons （May-October） from 1999 to 2003, the seedlings were exposed to elevated concentrations of CO2 in open-top chambers. The total soil respiration and contribution of root respiration were measured using an LI-6400-09 soil CO2 flux chamber on June 15 and October 8, 2003. To separate root respiration from total soil respiration, three PVC cylinders were inserted approximately 30 cm deep into the soil in each chamber. There were marked diurnal changes in air and soil temperatures on June 15. Both the total soil respiration and the soil respiration without roots showed a strong diurnal pattern, increasing from before sunrise to about 14：00 in the afternoon and then decreasing before the next sunrise. No increase in the mean total soil respiration and mean soil respiration with roots severed was observed under the elevated CO2 treatments on June 15, 2003, as compared to the open field and control chamber with ambient CO2. However, on October 8, 2003, the total soil respiration and soil respiration with roots severed in the open field were lower than those in the control and elevated CO2 chambers. The mean contribution of root respiration measured on June 15, 2003, ranged from 8.3% to 30.5% and on October 8, 2003, from 20.6% to 48.6%.     

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。     

森林生态系统土壤呼吸研究进展

森林土壤碳是全球碳库的重要组成部分,在全球碳循环方面发挥着重要作用。土壤呼吸是当前碳循环研究领域中的一个热点问题,而且目前土壤呼吸已经成为陆地生态系统中向大气释放CO2最大的源。把土壤呼吸量与植物群落生长之间的关系进行分析比较,是理解森林生态系统碳素平衡的核心。在综合介绍国内外有关土壤呼吸的各种测定方法的基础上,对国内外有关森林土壤呼吸的已有研究成果进行了述评,指出了森林土壤呼吸研究工作今后的努力方向。     

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。     

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。     

华北平原冬麦田根呼吸对土壤总呼吸的贡献

用LI-6400便携式光合作用测量系统及LI-6400—09土壤呼吸室对冬小麦关键生长期农田土壤各组分呼吸速率进行了测定,并用根生物量外推法（RBE）和根去除法（RE）两种方法估算了根系呼吸对土壤总呼吸的贡献。结果表明：土壤各组分呼吸速率有明显的季节变化,土壤中根生物量解释了大约44％的土壤呼吸的季节变化;土壤各组分呼吸速率与5—10cm土壤温度关系密切,呈指数正相关,Q10值为1．4～1．6;用根生物量外推法（RBE）得到的根呼吸对土壤总呼吸的贡献为18％～54．3％、平均值为32％,比根去除法（RE）得到的贡献率（32．6％～58,1％）、平均值（44,6％）低。两种方法描绘的根呼吸季节变化趋势一致,且都在小麦花期表现出峰值。综合两种方法,得出华北平原冬麦田根呼吸对土壤总呼吸的贡献率为32％～45％。     

间伐对杉木林土壤CO2通量的影响

Forest management is expected to influence soil CO₂ efflux (FCO₂) as a result of changes in microenvironmental conditions, soil microclimate, and root dynamics. Soil FCO₂ rate was measured during the growing season of 2006 in both thinning and non-thinning locations within stands ranging from 0 to 8 years after the most recent thinning in Chinese fir (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook) plantations in Huitong Ecosystem Research Station, Hunan, China. Soil temperature and moisture were also measured to examine relationships between FCO₂ and soil properties. Forest thinning resulted in huge changes in FCO₂ that varied with time since cutting. Immediately following harvest (year 0) FCO₂ in thinning area increased by about 30%, declined to 20%-27% below pre-cutting levels during years 4-6, and recovered to pre-cutting levels at 8 years post-cutting. A similar temporal pattern, but with smaller changes, was found in non-thinning locations. The initial increase in FCO₂ could be attributed to a combination of root decay, soil disturbance, and increased soil temperature in gaps, while the subsequent decrease and recovery to the death and gradual regrowth of active roots. Strong effects of soil temperature and soil water content on FCO₂ were found. Forest thinning mainly influenced FCO₂ through changes in tree root respiration, and the net result was a decrease in integrated FCO₂ flux through the entire felling cycle.     

美国免耕土壤引入蚯吲对水分渗透率的影响

土壤的渗透率与蚯吲的存在有直接关系，美国学者G、L.Willougbby在美国印第安纳州免耕土壤上进行了引入蚯吲对改善土壤渗透率的量化研究。研究结果表明：在6个小区中以20条／m^2蚯吲数量引入，在漫灌与喷灌措施下，55min及90min内渗透率无显著性差异，在喷灌方式下，最终渗透率差异显著；在漫灌方式下，最终渗透率无显著性提高。囚试验时间系列仅有2a，虽在相对短期内，试验结果在统计上无差异，但水分保持曲线却表明；因蚯吲的存在，有改善土壤特性的趋势。     

土壤有机质含量对土壤入渗能力及参数影响的试验研究

基于土壤质地为壤土的大田水分入渗试验,分析了有机质含量对大田土壤水分入渗能力和考斯加科夫入渗模型参数的影响。研究表明：土壤有机质对大田土壤入渗能力和入渗模型参数的影响都比较明显,土壤累积入渗量随着土壤有机质含量的增加而增大;入渗模型参数k和α值随土壤有机质含量的增加而减小。研究结果对于土壤入渗能力预测模型的建立和地面灌水技术参数的优化具有一定价值。     

增温对寒潮期间亚热带常绿阔叶天然林土壤呼吸的影响

全球变暖增加寒潮天气发生的频率和强度,影响土壤呼吸及其各组分,但有关增温和寒潮对亚热带森林土壤呼吸及其各组分的影响研究仍十分缺乏。通过壕沟法分离土壤呼吸,并利用土壤呼吸高频自动监测系统研究增温对寒潮期间亚热带常绿阔叶天然林土壤总呼吸、根呼吸与微生物呼吸的影响。结果表明：(1)寒潮发生时,对照和增温处理中土壤总呼吸速率分别显著下降45.93%和25.68%,土壤微生物呼吸速率分别显著下降51.25%和35.54%。但寒潮并没有影响增温处理中根呼吸速率,而对照处理中根呼吸速率在寒潮时显著下降39.72%。(2)观测期间,增温对总呼吸和根呼吸的日动态模式的影响在寒潮不同阶段具有明显差异,增温导致寒潮发生前后土壤总呼吸和根呼吸日峰值出现时间分别提前1,2 h,而寒潮发生时,对照和增温处理中土壤总呼吸和根呼吸的日峰值出现时间同步。(3)观测期间,增温后土壤总呼吸、根呼吸和微生物呼吸的温度敏感性(Q₁₀值)均下降,而根呼吸的Q₁₀值均高于微生物呼吸。因此,准确了解寒潮等极端天气下的土壤总呼吸、根呼吸和微生物呼吸的变化及其对增温的响应,对于提高气候变暖后土...     

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.     

少免耕模式对土壤呼吸的影响

土壤耕作影响土壤呼吸.为了研究耕作模式对冬小麦/夏玉米一年两熟高产灌溉农田全年土壤呼吸的影响,在秸秆还田条件下采用了翻耕、旋耕、耙耕和免耕4种土壤耕作模式在山东龙口进行了田间试验.结果表明:全年土壤呼吸速率翻耕旋耕耙耕免耕.平均分别为515.70,491.08,485.63,455.65 mg/(m2·h),模式间差异显著.各模式土壤呼吸速率与5 cm土壤温度的相关性最大.翻耕、旋耕、耙耕和免耕模式全年秸秆腐解率分别为91.94%,89.72%,86.86%和66.22%,与土壤呼吸速率呈显著正相关.3年定位试验后,翻耕、旋耕、耙耕和免耕模式的土壤有机碳含量分别为7.66,8.62,8.93,8.07 g/kg.皆高于定位试验开始时的7.61 g/kg,说明在本试验条件下,农田土壤为碳汇,旋耕和耙耕两种模式的碳汇功能最强.