生物因子对盘锦湿地芦苇生态系统土壤呼吸影响的研究

[目的]为优化湿地管理提供依据。[方法]在盘锦芦苇湿地随机选取3个样点,通过测定分析土壤呼吸作用、土壤含水量、土壤温度和生物因子揭示了生物因子对湿地土壤呼吸作用的影响。[结果]在湿地芦苇生态系统的生长季,4～9月生物因子变化较大,在4、5、6和9月土壤温度是土壤呼吸作用的主要控制因子,在7和8月土壤湿度是土壤呼吸作用的主要限制因子。仅5、6月的生物量增加与土壤呼吸作用增加呈正相关。在较短的时间段和一定区域内,生物因子是土壤呼吸作用空间变异性的主要控制因子。在湿地芦苇生态系统中,凋落物数量与土壤呼吸作用呈显著正相关。湿地芦苇生态系统0～30 cm的地下生物量与土壤呼吸作用呈显著正相关。[结论]芦苇生态系统土壤呼吸作用的空间动态主要受地表生物量和地下生物量的影响,生物因子对其日动态和季节动态影响不显著。     

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。     

艾比湖湿地典型植物群落入冬期土壤呼吸日变化特征

为研究艾比湖湿地典型植物群落下土壤呼吸变化的规律,采用LI-840A土壤碳通量自动测定仪监测了入冬期芦苇(Phragmites australis)和柽柳(Tamarix ramosissima)植物群落下的土壤呼吸过程,结果表明:(1)典型植物群落柽柳和芦苇土壤呼吸速率在入冬期日变化呈现不对称单峰曲线,最大值分别出现在11:00和13:00,最小值都出现在凌晨6:00;(2)全天土壤呼吸平均速率芦苇(0.162 μmol·m^-2·s^-1)小于柽柳(0.364 μmol·m^-2·s^-1),但在13:00-17:00时段,芦苇土壤呼吸速率高于柽柳,其余时段相反;芦苇土壤呼吸速率在22:00-10:00左右,柽柳在凌晨4:00-9:00左右均出现负值,表现为碳汇现象,其中芦苇碳吸收高于柽柳;(3)芦苇和柽柳土壤呼吸速率与5 cm处土壤温度存在显着的线性关系,Q₁₀值分别为2.69和2.04,显示出入冬期艾比湖芦苇植物群落土壤呼吸对土壤温度变化的响应更显着;两种植物群落的土壤呼吸与5 cm处土壤水分关系不显着;芦苇和柽柳土壤呼吸速率与近地表气温存在显着的线性关系,Q₁₀值分别为1.89和1.64.     

洞庭湖区滩地不同土地利用类型土壤呼吸动态

土壤呼吸受到多种生物和非生物因素的影响,基于洞庭湖区滩地3种不同土地利用方式和不同时间尺度,分析土壤呼吸动态变化及与环境影响因子的关系,有助于深入了解滩地土壤呼吸变化的机理及精确推算碳的排放。采用LI-8100气体分析仪对洞庭湖区滩地芦苇地、农田、杨树林地土壤呼吸动态进行野外测定,分析不同土地利用类型土壤呼吸速率的日变化和季节变化,并对土壤呼吸速率与近地表温度、0～5 cm土壤含水量、0～5 cm土壤温度、空气湿度等环境因子之间的关系进行相关性分析。结果表明：3种土地利用类型土壤呼吸速率的季节和日变化比较明显,其动态均表现为单峰型,高峰值出现时间存在差异,而最低值大致出现在凌晨5：00;不同土地利用类型土壤呼吸作用强弱表现为芦苇地〉杨树林地〉农田;3种土地利用类型土壤呼吸速率均与近地表温度、0～5 cm土壤含水量、0～5 cm土壤温度极显著相关（P〈0.01）;杨树林地土壤呼吸速率与空气湿度呈极显著相关。总之,土壤呼吸主要受到温度和0～5 cm土壤含水量的协同作用。图2表3参11     

陆地生态系统土壤呼吸研究进展

陆地土壤呼吸是碳从土壤进入大气的主要途径,与全球变化密切相关。土壤呼吸具有明显的季节和日变化动态,其季节动态与温度变化特征密切相关,还与各个地区降水量的变化趋势有关,一年中一般在7～8月份达到最高值,以后逐渐下降,从11月～翌年4月份最低且相对稳定。土壤呼吸的日变化与温度尤其是表层5～20cm地温的日变化相一致,表现为上午明显高于下午,而在早晨和傍晚时较低。不同生态系统的土壤呼吸作用存在很大的差别。一般地,森林土壤>农田土壤>草地。影响土壤呼吸的因素很多,除了土壤的通透性等物理特性和土壤微生物特征外,气温、土温、湿度、大气CO2浓度、土壤无机养分和有机质的含量与组成等都会影响土壤呼吸。大多数情况下,土壤呼吸速率是土壤一定深度地温或土壤含水量的函数。土壤呼吸随CO2浓度的升高而加强。施有机肥、N沉降和灌溉通常会使土壤呼吸增强;而施加矿质肥对土壤呼吸的影响不明显。     

太原市2个典型林分冬季土壤呼吸及其对温度和水分的响应

土壤呼吸随环境因素变化较大,为了探讨不同林分对土壤呼吸的影响,以典型林分国槐(Sophora japonica)林和油松(Pinus tabulaeformis)林为研究对象,于2018年11月在太原市区利用LI-8100土壤碳通量自动测量系统对2种林分土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分及大气温度(温度计测定)的日变化动态进行连续监测,并统计分析冬季土壤呼吸速率对温度和水分变化的响应。结果表明:(1)国槐林和油松林冬季土壤呼吸日变化明显,均呈不对称“钟形”单峰曲线。整体来看,国槐林土壤呼吸速率显著高于油松林(P<0.05)。(2)国槐林和油松林土壤呼吸速率与大气温度存在极显著的线性和指数关系,与土壤温度存在显著的线性关系。土壤温度敏感性指数Q 10值表明,油松林土壤呼吸速率对土壤温度变化更为敏感。(3)国槐林和油松林土壤呼吸速率均随土壤水分(5 cm)增加而减小,且2个林分的土壤呼吸速率与土壤水分(5 cm)之间均呈极显著的线性负相关关系。     

博斯腾湖芦苇湿地生态环境现状及芦苇生物量影响因素分析

以博斯腾湖芦苇湿地为研究区,通过野外调查和室内分析,对博斯腾湖三大苇区的土壤理化性质、水质特征及影响湿地芦苇生物量的主要因素进行了分析。研究结果表明:⑴苇区土壤环境质量现状良好,土壤有效氮含量平均为142.59mg/kg,速效磷含量平均为40.11mg/kg,有机质含量平均为7.81%,能够满足芦苇生长要求。⑵黄水苇区湿地土壤总盐含量及水中全盐含量分别为0.93%和3.04mg/L,其与芦苇生物量间均呈显著负相关关系(p0.05),而西南小湖区及大湖西岸区土壤总盐含量及水中全盐含量对芦苇生物量没有显著影响(p0.05);三苇区水中COD量和pH值对芦苇生物量均无显著影响。⑶芦苇的株高、茎粗、节数等三种形态特征指标与生物量之间呈极显著正相关关系(p0.01),芦苇的密度与生物量呈极显著负相关关系(P0.01)。     

江苏滨海湿地不同演替阶段土壤微生物生物量碳质量分数特征及其影响因素

  目的  研究江苏滨海湿地土壤微生物生物量碳(MBC)质量分数在不同演替阶段的分布特征和季节动态,揭示其主要影响因素。  方法  选择江苏滨海湿地典型演替序列的不同阶段,光滩、大米草Spartina anglica群落、碱蓬Suaeda glauca群落、芦苇Phragmites australis群落和刺槐Robinia pseucdoacacia群落为研究对象,分析植被演替、土层和季节因素对土壤微生物生物量碳质量分数的影响,以及土壤微生物生物量碳质量分数与土壤理化性质的关系,探讨影响滨海湿地土壤微生物生物量碳质量分数的关键因素。  结果  土壤微生物生物量碳质量分数范围为116.91~326.18 mg·kg?1,不同演替阶段之间差异显著,但分布趋势与演替方向不一致,从高到低依次为大米草群落、芦苇群落、光滩、碱蓬群落、刺槐群落。在0~10 cm土层,大米草群落土壤微生物生物量碳质量分数在4个季节均显著大于其他演替阶段。不同演替阶段的土壤微生物生物量碳质量分数在3个土层均表现出随季节先增加再下降的季节变化趋势,在秋季达到峰值,而在春季或冬季则较低。滨海湿地土壤微生物生物量碳受季节和演替阶段影响较显著,其中季节因素的影响力比例最大,占32.29%。土壤微生物生物量碳质量分数与土壤总有机碳、总氮和土壤含水率之间呈显著正相关关系,而与土壤pH呈极显著的负相关关系。  结论  植被演替和季节是影响江苏滨海湿地土壤微生物生物量碳分布和动态特征的主要因素,其中季节因素的影响力最大,土壤有机质、含水率和pH是直接影响土壤微生物活性的关键性因子。图1表2参35     

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...     

上海城市绿地不同植物群落土壤呼吸及因子分析

用CFX-2开放式呼吸测定系统对上海城区9种植物群落进行了土壤呼吸速率的测定及其影响因子的探讨。结果表明:9种植物群落的土壤呼吸速率均呈明显季节变化,土壤呼吸速率最大值出现在6－9月,最小值出现在12－3月;但土壤呼吸速率日变化有乔灌木较平稳,草坪呈单峰曲线的趋势;9种植物群落平均土壤呼吸速率的总体差异极为显著（P＜0.01）,狗牙根Cynodon dactylon草坪最高,为5.51 molm－2s－1,是呼吸速率最低的紫荆Cercis sp.群落的2.76倍;9种植物群落的土壤呼吸速率与气温、5 cm地温和10 cm地温均呈极显著指数相关（P＜0.01）,但地温Q10(温度系数,温度每变化10 ℃,呼吸速率的相对变化）值高于气温,且5 cm和10 cm地温对土壤呼吸速率的影响较小;土壤易变碳的大小顺序为轻组有机碳＞微生物量碳＞可溶性碳,但土壤呼吸速率受土壤微生物量碳和可溶性碳的影响较大;草坪群落二氧化碳的年释放量最大,达到了33.18 t hm－2a－1,是乔木林的1.95倍,是灌木丛的2.12倍。图3表6参30     

青海高寒区5种典型林分土壤呼吸季节变化及其影响因素

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节,也是影响全球气候变化的重要因素。研究土壤呼吸及其对环境因素的响应,对准确估计全球碳循环系统的收支平衡有重要意义。高寒区是陆地生态系统的重要组成部分,研究该区域环境因素对土壤呼吸的影响有助于深刻了解高寒区的土壤碳循环过程。本研究采用动态密闭气室红外CO2分析法,以青海高寒区的5种典型林分(华北落叶松林、云杉林、云杉-华北落叶松混交林、云杉-白桦混交林、白桦林)为对象,研究不同林分类型生长季土壤呼吸的变化规律及其与环境因子的关系。结果表明:5种林型土壤呼吸速率的大小为云杉林白桦林云杉-华北落叶松混交林华北落叶松林云杉-白桦混交林。土壤呼吸具有明显的季节变化,并在7月份达到最大值。云杉-华北落叶松混交林的土壤呼吸季节间变化幅度最大,华北落叶松林的变化幅度最小,最大土壤呼吸分别是最小土壤呼吸的17.36和1.83倍。华北落叶松林的土壤呼吸与土壤温度没有相关关系,与大气温度正相关(R2=0.75)且呈幂函数模型,与土壤水分含量负相关,其他4种林型的土壤呼吸与大气温度和土壤温度均呈现很好的正相关关系(R2=0.80~0.94),且与大气温度和土壤温度均呈幂函数模型,与土壤水分含量不相关。土壤呼吸对凋落物量的增加产生正响应,且凋落物呼吸在混交林内所占的比重大于纯林。      

短期模拟增温对杭州湾滨海湿地芦苇群落土壤呼吸速率的影响

采用原位OTCs模拟增温和LICOR-6400-09土壤呼吸室法,研究了杭州湾滨海湿地芦苇群落土壤呼吸及土壤酶活性对温度升高的响应.结果表明,通过短期的模拟增温,土壤呼吸速率与对照相比提高了17.36%;增温和对照的土壤呼吸速率日变化幅度分别为:3.23±0.29和2.75±0.68μmol/(m2.s);日动态变化呈单峰曲线,峰值出现在14:00左右,最低值在早上6:00;增温和对照下的土壤呼吸速率与10cm土壤温度呈极显著的指数相关性(p<0.01);与空气温度呈显著性指数相关性(p<0.05);增温和对照处理下Q10值分别为:3.42和2.74;在0～10cm土层,β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶活性比对照有显著的提高(p>0.05),脲酶酶活性也有一定的提高(0.76%),碱性磷酸酶活性比对照略有降低(2.54%).     

华北山地不同植被类型土壤呼吸特征研究

为准确揭示华北山地不同植被类型的土壤呼吸差异,该文利用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统,于2006年6—8月测定并分析了太行山北段百花山区域5种典型植被类型的夏季土壤呼吸昼夜变化状况。结果显示,不同植被类型的土壤呼吸速率昼夜变化都表现为单峰曲线;农田和退耕地的土壤呼吸速率最高值、最低值以及日变化幅度都比天然灌木林、人工油松林和刺槐林的高;在全天CO2释放量方面,天然灌木林、人工油松林、人工刺槐林、退耕地和农田分别是5.44、6.28、6.27、7.71和10.92 g/(m2·d);各样地的群落生物量、土壤有机碳含量、土壤5 cm处温度、近地面大气气压、湿度和CO2浓度等环境因子都对土壤呼吸速率具有明显的影响。不同植被类型土壤呼吸的分析结果表明,研究地自然状态下的天然灌木林土壤全天CO2释放量最低,人工针叶林和阔叶林略高出自然状态下的土壤,三者之间的差异较小;农田的释放量是自然状态下土壤的2倍以上,退耕行为和营造人工林有助于降低土壤CO2释放量。      

降雨对草地土壤呼吸季节变异性的影响

利用土壤碳通量自动观测系统(LI-8150)对呼伦贝尔草原在自然降雨条件下的土壤呼吸作用进行了野外定位连续观测,研究结果表明:降雨对土壤呼吸作用存在激发效应和抑制效应,降雨发生后1-2 h内土壤呼吸速率可增加约1倍,当单次或者连续降雨累积量大于7-8 mm,或土壤含水量大于29%-30%时,降雨对土壤呼吸会产生明显的抑制作用。土壤呼吸的激发效应往往体现在次日,表现为次日平均土壤呼吸速率的显著升高;而抑制效应则在当日即可体现出来,表现为观测当日平均土壤呼吸速率的明显下降。土壤呼吸季节变异性与降雨频率和降雨强度密切相关,在降雨量一定的情况下,较低的降雨频率和较高的降雨强度会增加土壤呼吸的变异性。呼伦贝尔草甸草原而言,在生长季土壤平均含水量为16.5%时,土壤呼吸的温度敏感性值(Q₁₀)为2.12;而平均土壤含水量为26%时,Q₁₀值为2.82,明显高于前者,土壤含水量与Q₁₀之间存在正相关关系。降雨导致土壤呼吸的激发效应和抑制效应交替发生,使草地土壤呼吸的季节变异性增加,降雨格局变化必然会对草地碳循环和碳通量特征产生深刻影响。     

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。     

晋西黄土区土壤呼吸日变化特征及其与环境因子的关系

土壤呼吸是陆地生态系统的碳循环中土壤碳的主要输出途径,利用便携式土壤呼吸测定仪LCpro+对晋西黄土区6种典型植被类型进行土壤呼吸速率的测定,另外同时测量相关的温度、湿度等环境因子,进而对土壤呼吸的日变化特征及与土壤温度和土壤湿度进行简单相关性分析和回归分析。结果表明:试验区内不同植被类型土壤呼吸速率日变化呈单峰型,中午12:00~13:00最大,凌晨5:00~6:00最小,均值由大到小依次为耕地(5.846)、次生林(4.305)、油松林(3.858)、刺槐林(3.456)、灌草地(2.220)、荒草地(1.355),退耕还林有利于减少土壤CO2输出;土壤呼吸与土壤温度的回归分析符合指数正相关关系,Q10值由大到小依次为灌草地(2.03)、耕地(1.88)、荒草地(1.86)、次生林(1.82)、油松林(1.75)、刺槐林(1.73),土壤呼吸与土壤湿度关系为对数模型的负相关模型,由多元回归分析得出土壤呼吸最主要的决定力是土壤温度。