内蒙古不同类型草地土壤氮矿化及其温度敏感性

土壤氮矿化(Nitrogen mineralization)是土壤氮循环的重要环节,对土壤氮素供应以及植物生产力的维持具有十分重要的意义。沿中国东北草地样带(Northeastern China Transect, NECT)分别在典型草地、过渡草地及荒漠草地设置了3个实验样地,利用不同温度(5、10、15、20 ℃和25 ℃)和不同水分(30%、60%和90%土壤饱和含水量,Saturated soil moisture, SSM)的室内培养途径,探讨了不同类型草地的土壤氮矿化速率、土壤氮矿化的温度敏感性(Q₁₀)及其主要影响因素。实验结果表明:从典型草地至荒漠草地,土壤全碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮含量均表现为逐渐下降的趋势;类似地,土壤净氮矿化速率、硝化速率也逐渐降低。在20 ℃和60% SSM时,土壤净氮矿化速率表现为典型草地 (0.715 mg N kg^-1 d^-1) > 过渡草地 (0.507 mg N kg^-1 d^-1) > 荒漠草地 (0.134 mg N kg^-1 d^-1);相反,温度敏感性却逐渐升高,温度敏感性与基质质量指数呈负相关。草地类型和水分对于土壤净氮矿化速率、硝化速率具有显著影响,且二者间具有显著的交互效应。包含温度和水分的双因素模型可很好地拟合土壤氮矿化速率的变化趋势(P < 0.0001),二者可共同解释土壤硝化速率92%-96%的变异。土壤氮矿化沿着草地演替呈现出很好的空间格局、并与温度和水分具有密切关系,为解释内蒙古草地空间分布格局提供了理论基础。     

植被类型变化对长白山森林土壤碳矿化及其温度敏感性的影响

土壤有机质是陆地生态系统最大的碳库,土壤有机质分解速率及其温度敏感性对生态系统碳循环及其碳汇功能具有重要影响。为揭示植被类型变化对森林土壤有机质分解的影响,以长白山针阔混交林的原生林和次生林为研究对象,分别将土壤在不同水分(30%、60%和90%土壤饱和含水量(SSM))和不同温度(5、10、15、20、25和30 ℃)下培养,在为期56 d的培养期内分9次测定土壤碳矿化速率。实验结果表明:植被类型、培养温度和水分对土壤碳矿化速率具有显著影响,且三者间存在显著的交互效应(P < 0.001)。次生林土壤碳矿化累积量显著高于原生林(P < 0.05),在90% SSM和温度30 ℃培养状况下分别为346.41 μgC/g和241.01 μgC/g。包含温度和水分的双因素模型可很好地拟合土壤碳矿化速率的变化,温度和水分可共同解释土壤碳矿化速率的82.7%-95.9%变异。次生林土壤碳矿化温度敏感性(Q₁₀)显著高于原生林;水分对温度敏感性的影响较复杂,次生林在60% SSM最高,而原生林在90% SSM最高。总之,原生林遭砍伐后将会加速土壤有机质的分解,从而降低土壤有机质含量;另外,根据Q₁₀值可以预测次生林土壤有机质的分解速率对全球变暖反映更明显。     

降雨和凋落物对人工杨树林土壤温室气体通量的影响

本研究以科尔沁沙丘-草甸梯级生态系统中人工杨树林为研究对象,于2017年5—10月采用静态箱-气相色谱法,对CO_2、CH_4和N_2O进行了原位观测,探究降雨和凋落物对森林生态系统土壤温室气体通量的影响,实验共设3个处理:"Ⅰ-去除凋落物"、"Ⅱ-维持原状"和"Ⅲ-加倍凋落物"。结果表明:土壤状态较干燥的5月23日及7月20日雨后CH_4吸收值在短时间内均有所增加,土壤温度较高的7月20日雨后CH_4吸收值增长率远大于土壤温度较低的5月23日,土壤状态较湿润的8月4日雨后CH_4吸收值呈明显降低趋势;降雨前后CH_4通量均表现为吸收,且其吸收强度表现为:处理Ⅰ处理Ⅱ处理Ⅲ。生长季N_2O排放与CH_4吸收之间呈现显著的线性负相关关系(P0.05)。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ处理后生长季CO_2通量平均值分别为243.47、357.14、406.36 mg·m~(-2)·h~(-1),去除凋落物使土壤CO_2通量显著降低30.81%,加倍凋落物则使CO_2通量显著提高13.78%,去除凋落物处理对土壤CO_2通量的降低幅度远大于加倍凋落物对土壤CO_2通量的提高幅度;生长季土壤CO_2的温度敏感性(Q10)表现为:处理Ⅰ(1.070)处理Ⅱ(1.046)处理Ⅲ(1.011),不同凋落物处理下林地土壤CO_2通量对土壤温度响应的差异不显著。     

降雨梯度对林地土壤呼吸温度敏感性影响研究进展

在全球气候变化背景下,降雨格局改变导致生态系统碳循环发生变化,土壤呼吸温度敏感性（Q₁₀）是土壤呼吸机理研究和碳排放模型构建与预测的重要内容,探究降雨梯度下林地土壤呼吸温度敏感性的影响因素具有重要意义。以我国生态气候区作为降雨梯度表征,基于公开发表的文献资料,重点总结以我国干旱、半干旱和半湿润3个气候区确定的降雨梯度下,林地土壤呼吸温度敏感性影响的研究进展和作用机理。结果表明,降雨梯度下降雨格局改变会对土壤水热状况、土壤底物、土壤微生物群落及其酶活性等产生影响,土壤水分、土壤温度、土壤有机质、土壤微生物及酶活性和林地植被类型都会影响土壤呼吸强度,导致土壤呼吸温度敏感性发生变化;降雨梯度下,各因素对土壤呼吸温度敏感性影响程度不同,且各因素相互作用,导致林地土壤呼吸温度敏感性存在不确定性。针对目前林地土壤呼吸温度敏感性研究所存在的问题,建议今后应进一步统一土壤呼吸测定标准,通过长期野外实验结合室内模型推演增加试验结果的准确性,扩大研究范围,准确估算未来气候变化条件下林地的土壤呼吸温度敏感性。     

相思人工林土壤呼吸及残差呼吸的季节格局

采用红外气体分析(IRGA)法对平和天马国有林场3种相思人工林的土壤呼吸进行1 a的野外定位观测.结果表明,在3种相思人工林中,土壤呼吸的季节格局与土壤温度基本一致,呈明显的单峰曲线.卷荚相思林、黑木相思林和马占相思林土壤呼吸速率年平均值分别为3.51、2.73和3.36 μmol·m-2·s-1;土壤呼吸的Q,o值的...     

降雨对干旱半干旱区湿地和农田土壤CO2短期释放的影响

本研究以巴音布鲁克湿地和农田灰漠土原状土为研究对象,进行原位模拟降雨试验,利用LI-8100 土壤碳通量自动测量系统测定土壤的CO₂排放,研究了不同降雨量对土壤CO₂排放的影响。结果表明：降雨导致湿地土壤CO₂释放速率显著增加（P<0.01）,而农田土壤无显著差异。在其含水量无明显差异下,湿地不同降雨处理组的CO₂排放量均大于农田组,湿地土壤CO₂日累积排放量降水10 mm组> 降水20 mm 组> 对照组,土壤有机碳高的湿地土壤随降雨量增加,土壤短期碳损失高,而对低有机碳土壤（西北干旱区贫瘠土壤）短期碳损失影响不显著。降雨后农田土壤降水10 mm 组CO₂排放与地表温度和5 cm 地温相关性极显著（P<0.01）,其他各处理均未呈现显著相关。说明在干旱半干旱区降雨量对土壤CO₂排放速率有着重要的影响。     

长白山典型森林生态系统土壤呼吸的季节动态

利用Li-6400-09土壤呼吸室测定了生长季内(5-10月)长白山北坡不同海拔高度的4种森林生态系统土壤呼吸.结果表明:4种森林土壤总呼吸、异养呼吸和根系呼吸都存在明显的季节动态.阔叶红松林、红松云冷杉林的土壤总呼吸和异养呼吸都呈双峰型的季节动态,岳桦云冷杉林和岳桦林呈单峰型;阔叶红松林、红松云冷杉林和岳桦云冷杉林根呼吸都呈双峰型的季节动态,岳桦林呈单峰型;测定期间内,4种森林土壤总呼吸的季节变化范围是1.06～5.97μmol·m-2·s-1;根系呼吸对土壤总呼吸的贡献约为44.4％.     

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.     

蚂蚁活动对小果野芭蕉群落土壤呼吸季节动态的影响

【目的】揭示蚂蚁活动对热带森林土壤呼吸的影响,为探索土壤动物介导“地—气”碳交换的生物学机制提供数据支撑。【方法】以西双版纳小果野芭蕉Musa acuminata群落为研究对象,设置蚂蚁巢穴与非蚁巢地2种处理,采用Li-6400-09测定土壤呼吸速率,并分析蚂蚁筑巢引起土壤温湿度、微生物生物量碳及碳氮库组分的改变对土壤呼吸动态的影响。【结果】①蚁巢地土壤呼吸速率(7.19μmol·m^-2·s^-1)是非蚁巢地(5.24μmol·m^-2·s^-1)的1.37倍;②蚁巢地与非蚁巢地土壤呼吸均呈单峰型季节波动,其中最大值出现在9月(10.64,7.90μmol·m^-2·s^-1);③蚁巢地不同土层土壤温度与微生物生物量碳变化对土壤呼吸的平均解释率(82.32%、70.85%)均显著高于非蚁巢地(73.20%、52.50%)(P<0.05),但蚁巢地水分对土壤呼吸速率的解释率低于非蚁巢地;④蚂蚁活动增加土壤碳氮库各组分含量达5.29%～65.95%,并显著促进土壤...     

氮肥对油菜在不同土壤中吸收积累Cd的影响

以三种不同程度Cd污染土壤为材料,通过盆栽试验研究NH₄Cl和（NH₄）₂SO₄两种氮肥对土壤Cd有效性及油菜吸收、转运Cd的影响,评价油菜对Cd的生物累积量,以期为油菜修复Cd污染土壤的优化施肥措施提供理论支撑。结果表明：施加NH₄Cl和（NH₄）₂SO₄均显著降低了土壤的pH,（NH₄）₂SO₄处理土壤pH低于施加NH₄Cl处理的土壤,施肥处理下生长期非根际土pH低于根际土,成熟期非根际土pH高于根际土。施加（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl均使土壤中有效态Cd含量增加。（NH₄）₂SO₄处理有效态Cd的浓度高于NH₄Cl处理。油菜成熟期土壤中有效态Cd的浓度低于生长期,生长期和成熟期整体表现出根际土中Cd的总量高于非根际土。施加（NH₄）₂SO₄和NH₄Cl均增加油菜各部位Cd的含量,提高油菜的富集系数和转运系数,油菜从根到叶对Cd的转运系数最高。研究表明油菜作为Cd污染土壤的修复植物有一定安全保障。     

呼伦贝尔草原蘑菇圈对土壤呼吸作用的影响

【目的】蘑菇圈是草原上常见的生态学景观,蘑菇圈的真菌不仅会影响植物的生长,而且会极大地改变土壤理化性质和微生物群落,从而间接影响土壤呼吸。探究草原蘑菇圈的土壤呼吸作用,为精确估算草地土壤温室气体排放提供科学依据。【方法】采用Li-8100土壤呼吸监测系统,对呼伦贝尔草甸草原蘑菇圈不同位置(圈上、圈内、圈外)的土壤呼吸作用进行监测,并使用探针式电子温度计(CJTP-101)和手持式土壤水分仪测量土壤温度和土壤含水量,同时测定蘑菇圈土壤生物量和土壤养分,探讨它们之间的相关性。【结果】蘑菇圈上的地上生物量为246.2 g·m^-2,显著高于圈内(153.1 g·m^-2)和圈外(132.6 g·m^-2),圈上地上生物量分别为圈内和圈外的1.61倍和1.86倍;蘑菇圈上地下生物量为763.9 g·m^-2,小于圈内(927.4 g·m^-2)和圈外(824.8 g·m^-2),圈上、圈内、圈外地下生物量差异不显著(P>0.05);蘑菇圈上枯落物量为17.9 g·m     

太岳山油松人工林土壤呼吸对强降雨的响应

在全球气候变化背景下,关于森林生态系统土壤呼吸变化的研究越来越受到关注,然而目前由于测定技术限制,对于强降雨影响森林土壤呼吸的国内相关研究还不够深入.选取山西省太岳山油松人工林土壤作为研究对象,应用LI-8150土壤CO2通量全自动连续测量系统,对降雨前后的土壤呼吸速率和环境因子在原位置进行全天候连续监测,分析了3次强降雨前后的土壤呼吸速率变化.结果表明,(1)5月的旱季降雨改善了土壤水分状况,促进了土壤呼吸,降雨结束后土壤呼吸速率的平均水平是降雨发生前的2倍;7月的雨季开端期降雨对土壤呼吸先促进后抑制,土壤容积含水量和土壤呼吸速率的二次关系曲线存在拐点,但总体上降雨是促进了土壤呼吸;8月的雨季降雨整体上抑制土壤呼吸,土壤呼吸速率和土壤容积含水量的变化曲线走势呈明显的镜像,雨中及雨后土壤呼吸速率分别下降了约45％和28％.(2)每一次降雨结束后,土壤温度都有一定程度的下降.雨后,较低的土壤温度在土壤呼吸得到降雨促进时,可加速土壤呼吸速率的恢复;在土壤呼吸受到降雨抑制时,能阻碍土壤呼吸速率的恢复.(3)降雨的不同时期,影响半湿润地区油松人工林土壤呼吸的关键因子也是不同的.降雨前如果土壤容积含水量处于明显变化的状态,水分是影响土壤呼吸的关键因子;如果土壤容积含水量比较稳定,则土壤温度是关键因子.降雨过程中由土壤温湿共同影响土壤呼吸,降雨结束后水分是影响土壤呼吸的关键因子.     

施氮对亚热带樟树林土壤呼吸的影响

人类活动引起全球范围内大气氮沉降量的升高,增加了陆地生态系统氮输入,从而影响土壤CO₂排放。为揭示生态系统氮输入升高对土壤呼吸的影响,2010年6月至2012年1月,对亚热带樟树林(Cinnamomum camphora)进行模拟氮添加试验,每月上、下旬采用红外分析法测定4种氮输入水平(CK,0 g m^-2a^-1;低氮LN,5 g m^-2 a^-1;中氮MN,15 g m^-2 a^-1;高氮HN,30 g m^-2 a^-1)下的土壤呼吸速率。结果表明:(1)樟树林土壤呼吸存在明显的季节动态,最高值出现在6月,最小值出现在1月。氮添加处理显著抑制了樟树林的土壤呼吸,LN、MN、HN处理土壤呼吸年累积量分别较对照CK下降37.66%、30.62%、38.95%,各施氮处理间无显著差异,施氮对土壤呼吸的抑制作用随时间推移而减弱;(2)氮添加不影响土壤呼吸昼夜波动特征,但显著抑制土壤呼吸速率;(3)土壤呼吸与土壤温度间存在极显著的指数关系,与土壤湿度相关性不显著,CK、LN处理Q₁₀相近,MN处理最小:(4)氮添加处理促进了土壤中氮的淋失,且随施氮水平的升高而增大。     

集水区尺度下东北东部森林土壤呼吸的模拟

IBIS模型是陆地碳循环模拟的有利工具,土壤呼吸是陆地碳循环的关键生态学过程,利用IBIS模型模拟估算土壤呼吸对陆地碳循环和全球变化研究具有重要意义。在地形数据、植被参数、土壤质地参数和气象数据支持下,利用改造后的IBIS模型模拟2004年张家沟集水区5种森林类型的土壤呼吸,以实测数据对模拟结果进行验证,并分析土壤呼吸时空格局及其与土壤温湿度的关系。结果表明:(1)改造后的IBIS模型模拟的土壤呼吸值与实测值相关性显著,可较好地用于集水区尺度的森林土壤呼吸模拟估算。(2)土壤呼吸年均值为571 gC m^-2 a^-1,年土壤呼吸空间格局与生长季土壤呼吸空间格局相似,均表现为高值区主要分布在北部、西南和东南区域,低值区主要分布在沟谷附近,该格局与集水区的地形、植被及其组合等因素有关。(3)生长季内,5种森林类型土壤呼吸的季节性变化均呈单峰曲线形式,土壤呼吸峰值均出现在7月,其中落叶松林峰值最低,为85.5 gC/m²,杂木林峰值最高,为146.3 gC/m²。(4)5种森林类型的土壤呼吸值与5 cm深土壤温度存在极显著的指数关系,与土壤湿度的相关性较低,土壤温度的变化可以解释土壤呼吸约70%的季节变化。     

土壤湿度对鲁东南杨树人工林地土壤呼吸的影响

【目的】探究土壤湿度对鲁东南杨树人工林地土壤呼吸的影响。【方法】2010-2011年,利用GXH-3051便携式红外CO2气体分析仪结合自制的密闭箱,对中龄杨树人工林地和成熟杨树人工林地的土壤呼吸速率及土壤自养、异养呼吸速率进行测定,同时测定土壤表层0～10cm的含水量。【结果】2010和2011年,中龄杨树人工林地和成熟杨树人工林地的土壤呼吸速率均呈单峰变化,夏季(5-7月)土壤呼吸速率较高,并于7月达到高峰,中龄和成熟杨树人工林地土壤呼吸速率最大值分别为4.43和3.55μmol/(m2.s),冬季(12月-次年2月)土壤呼吸速率较低,并于1月达到最低值,中龄和成熟杨树人工林地土壤呼吸速率最小值分别为0.72和0.54μmol/(m2.s)。土壤自养呼吸速率季节变化趋势与土壤呼吸速率相似,而异养呼吸速率变化趋势则较复杂。土壤湿度的季节波动与土壤呼吸及土壤各组分呼吸速率的变化不完全一致。可用线性模型来描述土壤呼吸速率、自养呼吸速率、异养呼吸速率与土壤湿度的关系,其中中龄杨树人工林地土壤呼吸速率与土壤湿度的相关性最高(r2=0.750 3)。【结论】土壤湿度与鲁东南杨树人工林地土壤各组分呼吸间存在线性关系,但影响机制比较复杂。     

节织纹螺毒力的季节变化规律

为了解节织纹螺的毒性,利用生物法对节织纹螺毒素的变化规律进行研究。实验结果表明：节织纹螺毒素的毒力呈季节性变化,每年的4月至9月是毒力较高的时期,毒力最高达56 MU/g。进一步分析表明,节织纹螺肌肉和中肠腺部分毒力变化略有不同：肌肉部分毒力较高时期是5月至9月,最高达49 MU/g;中肠腺部分毒力较高时期是4月至8月,最高达78 MU/g。从节织纹螺毒素总体分布来看,除4月外,中肠腺所含毒素总量都低于肌肉毒素总量,节织纹螺中的毒素主要存在于肌肉中。由于节织纹螺属大型织纹螺,毒素主要存在可食部分中,一定量食用仍然会引起中毒,广大群众应尽量避免食用节织纹螺。     

祁连山七一冰川梯度因子四季变化特征与土壤呼吸关联性分析

为了研究四季变化过程中冰川梯度因子对其表面土壤呼吸强度的影响,利用七一冰川观测站2020年9月至2021年6月的实时观测数据,整理分析了观测站地面高度分别为5、10、15、20 m和25 m处观测点的光合有效辐射、空气温度、土壤CO₂浓度等因子在3、6、9、12月份的数据,以土壤CO₂浓度、土壤水汽浓度表征土壤呼吸强度,获得了冰川表面土壤呼吸强度变化规律及其影响因素。结果表明:冬季土壤CO₂浓度稳定在441.3 μmol·mol^-1,在四季中处于较高水平,而土壤水汽浓度稳定在0.479 mmol·mol^-1,在四季中处于较低水平。夏季土壤呼吸强度与各梯度空气温度呈正相关关系,与各梯度光合有效辐射值在正午时间段呈正相关关系,在早晚时间段呈负相关关系。春秋两季土壤呼吸强度与各梯度空气温度呈正相关关系,春季土壤呼吸强度与各梯度光合有效辐射值的关系因时间段不同而不同。此外春秋两季由于存在逆温现象,以及融雪、太阳辐射等原因,其平均空气温度最高在观测点10 m处,最低在25 m处。研究所得的各梯度因子四季变化情况与土壤呼吸强度的相关性,显示出祁连山冰川与表面土壤呼吸之间具有一定的科学性关联。     

全氟辛酸铵盐对土壤呼吸强度和微生物数量的影响

【目的】研究全氟辛酸铵盐(PFOA)对土壤呼吸强度和微生物数量的影响,探究其对土壤的生态毒性。【方法】以采自不同地区的黄褐土、风沙土、土娄土、红壤为供试土样,采用室内模拟试验,在土壤中添加0,50,100,150,200,300,400 mg/kg PFOA,研究土壤呼吸强度和微生物(细菌、真菌、放线菌和芽孢杆菌)数量的变化。【结果】加入PFOA后,土壤呼吸强度有所减弱,但随PFOA含量的增加,土壤呼吸强度的变化规律并不明显;高含量PFOA会抑制土壤细菌数量;土壤芽孢杆菌和真菌受PFOA的影响不明显;PFOA对土壤放线菌数量有一定抑制作用,在供试土样中,除红壤外,PFOA含量与土壤放线菌数量间呈线性负相关,且其相关性达显著或极显著水平。【结论】放线菌可在一定程度上表征土壤PFOA污染的程度,土壤PFOA轻度和中度污染的临界质量浓度值分别为34和171 mg/kg。