干旱区农田土壤呼吸与土壤温湿度的关系

[目的]研究土壤温湿度对土壤呼吸的影响。[方法]利用LI-cor8100土壤呼吸观测系统,连续观测2012年6月18~30日张掖绿洲农田的土壤呼吸速率和土壤温湿度;分析了土壤呼吸速率的日变化规律及土壤呼吸与土壤温湿度之间的关系;评价了现有的土壤呼吸模型。[结果]张掖绿洲农田的土壤呼吸具有明显的日变化规律,该区域土壤呼吸速率与4 cm深度土壤温湿度的相关性最好;土壤呼吸速率与土壤温度之间的相关性要远远好于土壤呼吸速率与土壤水分之间的相关性。[结论]在土壤呼吸模型中,同时考虑土壤温度和土壤水分的土壤呼吸模型的模拟结果要好于只考虑土壤温度或土壤水分的土壤呼吸模型。     

地震灾区2种气候生态治理区恢复初期土壤呼吸动态及其影响因子

目的土壤呼吸速率是反映生态系统对胁迫的敏感程度和响应模式的重要参数之一,生态恢复过程可引起土壤呼吸速率变化,研究地震灾区不同生态恢复方式的土壤呼吸动态变化及其与环境因子的关系,对准确认识灾害干扰区生态恢复过程中的区域性碳循环特征至关重要。方法选择干旱河谷气候区（汶川县威州镇）和亚热带季风气候区（绵竹市汉旺镇）的生态恢复示范区为研究区,以受损治理区（DTA）、自然恢复区（NRA）和未受损区（UA）为处理样地,于2015年9月至2016年9月,对土壤呼吸速率（R_s）、5 cm深土壤温度（T₅）、5 cm深土壤湿度（W₅）、近地面温度（T₀）及近地面湿度（W₀）进行动态监测,分析土壤呼吸的动态特征及其对土壤温度和水分的响应。结果（1）日尺度R_s最高值出现在11:00—15:00,最低值出现在10:00或18:00,在2个气候区总体上均表现为UA > DTA > NRA,且表现为明显的单峰曲线,具有一定的波动性;季节尺度R_s夏秋季最高,冬季最低,不同季节R_s总体上表现为UA > DTA > NRA。（2）干旱河谷气候区和亚热带季风气候区土壤湿度分别 < 27%和 > 16%时,土壤呼吸主要受土壤温度调控;相对于单因素模型,R_s与T₅和W₅的双因素模型回归关系更好,T₅和W₅对R_s的解释量（R2）均有所提高且大于0.762。（3）干旱河谷气候区DTA、UA和NRA的温度敏感系数Q₁₀分别为2.34、1.95、2.78,亚热带季风气候区Q₁₀则分别为1.99、1.25、2.90,表现为NRA对土壤温度变化最为敏感。结论与UA比较,干旱河谷气候区DTA与NRA土壤呼吸速率分别降低41%和50%,亚热带季风气候区则分别降低21%和23%。      

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。     

3种城郊防护林土壤呼吸与温湿度的关系

以天津市3种代表性的城郊防护林(杨树、火炬树、刺槐)为研究对象,利用便携式土壤碳通量全自动分析仪ACE进行定期观测,研究结果表明:(1)在2018年4—10月生长季3种城郊防护林土壤呼吸速率的日变化表现为单峰曲线,最大值出现在10:00—15:00,最小值出现在20:00—5:00。(2)土壤呼吸速率的季节变化为明显的单峰曲线,杨树土壤呼吸速率在7月达到峰值,为3.80μmol/(m~2·s);而火炬树和刺槐土壤呼吸速率在8月达到峰值,分别为3.84、4.75μmol/(m~2·s);杨树、火炬树和刺槐的土壤呼吸速率平均值分别为2.01、2.25、2.62μmol/(m~2·s),差异达显著水平(P0.05)。(3)土壤呼吸速率与土壤温度之间具有显著的二次函数关系(P0.05),拟合度为78.8%～84.7%;与土壤湿度之间呈显著或极显著线性正相关,拟合度为66.8%～90.2%。(4)对土壤呼吸速率和10 cm深度的土壤温度(T_(10))及5 cm深度的土壤湿度(M_5)之间进行多元线性拟合,相关系数为0.826～0.950,说明多元线性模型能够很好地解释土壤温度和湿度对土壤呼吸的协同作用,表明土壤温度和湿度是3种城郊防护林土壤呼吸速率的主要影响因子。     

大兴安岭北部不同类型兴安落叶松林土壤呼吸及其组分特征

目的研究大兴安岭地区兴安落叶松林土壤呼吸及其组分的特征以及与土壤温度、湿度两个影响因子之间的关系,为进一步阐明我国寒温带地区碳释放及其对地区气候的影响提供科学依据。方法使用LI-6400对大兴安岭北部5种主要类型兴安落叶松林(落叶松纯林、兴安杜鹃-落叶松林、杜香-落叶松林、白桦-落叶松林和樟子松-落叶松林)的土壤呼吸、呼吸组分及其影响因子进行测定分析。结果5种类型兴安落叶松林土壤总呼吸(R_S)、异养呼吸(R_h)和根呼吸(R_r)都具有明显的单峰曲线季节动态,且峰值均出现在8月;平均R_S波动在4.71~7.41 μmol/(m2·s)之间,大小依次为樟子松-落叶松林>杜香-落叶松林>白桦-落叶松林>落叶松纯林>兴安杜鹃-落叶松林,且不同类型兴安落叶松林土壤呼吸存在显著差异(P＜0.05);不同类型兴安落叶松林R_h和R_r也存在显著差异(P＜0.05),平均R_h表现为樟子松-落叶松林(5.56 μmol/(m2·s))>落叶松纯林(4.64 μmol/(m2·s))>白桦-落叶松林(4.55 μmol/(m2·s))>杜香-落叶松林(4.27 μmol/(m2·s))>兴安杜鹃-落叶松林(3.80 μmol/(m2·s));平均R_r表现为杜香-落叶松林(3.15 μmol/(m2·s))>樟子松-落叶松林(2.98 μmol/(m2·s))>白桦-落叶松林(2.76 μmol/(m2·s))>兴安杜鹃-落叶松林(2.30 μmol/(m2·s))>落叶松纯林(1.97 μmol/(m2·s))。异氧呼吸对土壤呼吸的贡献最大,占61.84%~71.76%,在异养呼吸中,以矿质土壤呼吸(R_m)为主,占土壤总呼吸的46.28%~58.18%,凋落物呼吸(R_l)的贡献只有8.34%~15.57%;R_r的土壤呼吸的贡献率为28.24%~38.16%。R_S与土壤10 cm温度(T₁₀)呈显著正相关指数关系,T₁₀可以解释土壤季节性变化的43.6%~57.0%;但R_S与土壤10 cm湿度(W₁₀)的相关性因林型而异。结论不同类型兴安落叶松林土壤呼吸及其组分之间差异显著;温度是土壤呼吸的主要影响因子,而湿度对土壤呼吸的影响较小。      

林内和林窗冬季土壤呼吸特征

采用L i-8100土壤碳通量测量系统测定福州国家森林公园的木荷和马尾松混交林林内和林窗土壤呼吸,并分析了枯落物层对土壤温度和湿度的影响,探讨土壤水热因子对土壤呼吸的驱动机制。结果表明,林窗土壤温度略高于林内;保留枯落物层处理的土壤湿度略高于排除枯落物层,表明枯落物层能减缓土壤水分的散失速率;林内和林窗土壤呼吸速率均值分别为1.28、1.35μmol.m-2.s-1,排除枯落物层后,分别减少了10.70%、23.22%;在林内,土壤温度与土壤呼吸的关系未达到显著水平,然而在林窗,土壤温度与土壤呼吸的关系达到显著水平;土壤湿度与土壤呼吸的关系均未达到显著水平;无论是林内或是林窗环境,土壤温度和土壤湿度的双因素模型均比单因素模型更好地解释土壤呼吸的变化。     

秦岭火地塘林区油松生长季土壤呼吸研究

【目的】阐明秦岭火地塘林区油松林生态系统土壤呼吸对其影响因子变化的响应机制。【方法】2010年6-11月,利用LI-6400便携式光合作用测量系统,测定秦岭火地塘油松林在生长季的土壤呼吸速率,并利用LAI-2000植物冠层分析仪测定油松林的叶面积指数,同时还测定了5cm深处的土壤温度以及土壤含水量。【结果】油松林土壤呼吸速率存在明显的季节变化,土壤呼吸动态呈单峰型变化:8月下旬达到最大值3.69μmol/(m2.s),最小值出现在11月下旬,为0.52μmol/(m2.s),整个生长季的平均值为1.82μmol/(m2.s)。土壤呼吸速率与5cm深处的土壤温度变化基本保持一致,二者呈三次函数关系,相关性极显著;土壤呼吸速率与油松叶面积指数呈S型函数关系,相关性显著;土壤呼吸速率与土壤含水量呈S型函数关系,二者相关性不显著。油松林生长季土壤呼吸的温度敏感性指数Q10值为3.63。【结论】影响秦岭火地塘林区油松林土壤呼吸速率的最主要因子是5cm深处的土壤温度,其次是叶面积指数,土壤含水量对土壤呼吸速率的影响不显著。     

不同土地利用下的土壤呼吸及其与环境因子的关系

为探讨土地利用对农田土壤呼吸的影响及其与环境因子的关系,在太原盆地用闭合动态法(Li-6400)对4种不同土地利用下的土壤呼吸及其与土壤温度和水分的关系进行了为期1 a,每月2~4次的定位测定,用不同方法分析了土壤呼吸及其温度敏感性以及土壤呼吸的季节变化与土壤温度、土壤水分季节变化的关系。结果表明,4种土地利用方式下的土壤呼吸及土壤温度具有较为明显的、一致的季节变化,冬春低,夏秋高,土壤水分的季节变化受降水量影响呈现出波形变化。从土壤温度、土壤水分和土壤呼吸的均值来看,不同土地利用之间的差异均未达显著水平。土壤温度的季节变化解释土壤呼吸季节变化的41%~62%(指数函数)、44%~69%(LloydTaylor函数);土壤水分的季节变化解释了土壤呼吸季节变化的22%~38%(指数)和33%~57%(线性)。用土壤温度及土壤水分相结合用于土壤呼吸建模后,对土壤呼吸变化解释率可达52%~75%(线性)、48%~78%(指数-幂型)和52%~82%(双幂型)。4种土地利用方式下土壤呼吸的温度敏感系数Q10值在2.29~2.71,从大到小依次为药材地柠条地玉米地草地;R10值在2.06~2.41μmol/(m2·s)。4种土地利用方式下年土壤呼吸均值为3.94μmol/(m2·s),从大到小依次为草地药材地玉米地柠条地。     

土壤呼吸组分区分及其测定方法

简要叙述了土壤呼吸在国内外的研究现状,综述了土壤呼吸测定方法,并对土壤呼吸组分区分方法做了详细介绍和评述,最后提出土壤呼吸研究中存在的问题和建议.     

针阔混交林择伐作业后土壤呼吸与土壤温度和湿度的关系

利用LI8100土壤CO2排放通量的全自动测量系统,对择伐后林地10cm处的CO2通量进行了测定,分析了土壤及各分室CO2排放通量与温度和湿度的关系。结果表明:择伐作业后,林地表面CO2通量与土壤温度和湿度有着较好的相关性,土壤温度和湿度共同解释了林地表面CO2通量季节变化的68.10%~98.9%;枯枝落叶层CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较差,土壤温度和湿度共同解释了枯枝落叶层CO2通量的12.60%~89.80%,难以确切说明枯枝落叶层CO2通量与土壤温度和湿度的相应关系;根系CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较好,土壤温度和湿度共同解释了根系CO2通量的55.80%~96.70%;矿质土壤CO2通量与土壤温度和湿度的相关性较高,土壤温度和湿度共同解释了矿质土壤CO通量的40.30%~99.50%。     

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。     

不同施氮水平下旱作玉米田土壤呼吸速率与土壤水热关系

为探讨不同施氮量对旱作玉米田土壤呼吸速率的影响,设置0(CK)、80、160、240、320kg·hm-25个氮肥水平,分析不同施氮水平下土壤呼吸速率动态变化及其与土壤温度和土壤含水量间的关系。结果表明:夏玉米生长季土壤呼吸速率呈单峰变化曲线,于播种后52d左右达到最大值,成熟收获时降至最低;土壤呼吸总量(Sr)与施氮量(n)满足关系式Sr=1204.09(/1+e-1.69-0.02n)。土壤温度和土壤水分是影响土壤呼吸速率的主要因素,5cm土壤温度与土壤呼吸速率呈显著正相关,土壤呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加,土壤温度可以解释旱作农田土壤呼吸速率季节变化的62.31%～78.66%;土壤水分和温度相互协调共同调控土壤呼吸,两者可以解释旱作玉米田土壤呼吸季节变化的79.63%～85.87%。     

油菜田杂草发生特点与田间土壤水分的关系研究

运用倒置“W”9点取样法对湖北省涝渍地开发工程技术研究中心高场示范区油菜田杂草进行了调查。结果表明，该地区油菜田杂草的发生特点与耕作层土壤水分含量存在明显关系：对产量危害较大的禾本科杂草在重渍害区为优势种群，其相对多度随着土壤水分的增加而增高；稻槎菜在本地区所有油菜田均为优势种群，以轻渍害区发生最为严重；牛繁缕在本地油菜田为中等发生，以轻渍害区发生稍重；荠菜、泥胡菜等杂草在土壤水分含量较低的田块的相对多度较大。改良区杂草种类最多，但总重量最低；轻渍害区杂草总重量最高。     

土壤呼吸的水热因子模拟及温度敏感性的探讨

[目的]研究水热因子对土壤呼吸的影响,进而对土壤呼吸温度敏感性进行探讨。[方法]利用LICOR-8100对华北平原典型冬小麦拔节期土壤呼吸进行测定,分析其与水热因子的关系并建立关系模型。[结果]土壤呼吸速率与气温、5cm层土壤温度均呈显著正相关,且与土壤温度相关性更好,温度对土壤呼吸的影响在低温时比高温时更为显著;按不同温度条件划分的5cm土壤相对含水量与土壤呼吸速率呈显著正相关,且温度较高时土壤呼吸对土壤含水量变化的响应更显著。[结论]土壤呼吸速率的水热因子关系模型为R=0．180×Ts^0.878×Ta^0.088×θ^0.147（R^2=0．836,P〈0．0001）,土壤呼吸温度敏感因子Q10和土壤温度、气温呈负相关,与土壤含水量呈正相关关系。     

冬植甘蔗萌芽出苗与土壤水分的关系

以ROC22为材料,设5个不同的土壤水分处理,观察土壤水分对冬植甘蔗萌芽出苗的影响。结果表明,冬植甘蔗种茎在土壤相对含水量50%～70%范围内萌芽出苗最好;土壤相对含水量在20%以下,冬植甘蔗难以萌芽;土壤相对含水量在95%以上,土壤通气不良,容易引起烂种、烂芽,萌芽率低。     

江汉平原水稻关键生育期冠层温度环境响应模型研究

基于大田环境下红外测温仪长期连续自动监测的水稻冠层温度,研究了水稻关键生育期冠层温度与光照、气温、空气相对湿度、风、天气现象等现有地面气象观测要素之间的相关关系,并建立了在晴朗天气模式下以气温、大气湿度、作物蒸腾速率、总辐射辐照度为因子的水稻冠层温度模拟模型,回归模型和各回归系数经统计检验达1%极显著水平。旨在为通过气象监测预测水稻高温热害发生的机率、客观评价热害程度、制定生态或农艺避(抗)热措施提供理论依据。     

土壤温、湿度对长白山阔叶红松林不同土壤层呼吸速率的影响

在实验室条件下,研究土壤温度与湿度对长白山阔叶红松林不同深度土壤呼吸速率的影响。结果显示:枯枝落叶层、半分解层和壤土层的呼吸速率均随温度的升高呈指数增加趋势,而白浆土层与黄土层的呼吸速率先随温度的升高而增大;当温度超过15℃时,呼吸速率随温度升高而减小。枯枝落叶层、半分解层的呼吸速率随含水量的增加而呈线性增大;壤土层的呼吸速率随土壤含水量的增加呈先增大后减小的趋势,当土壤含水量约为36%时,土壤呼吸速率达到最大;白浆土层与黄土层的呼吸速率与土壤含水量没有明显的相关关系。浅层土壤对土壤温度和湿度的响应要比深层土壤敏感;各层土壤的呼吸速率贡献率会随着温度变化而发生改变,深层土壤呼吸速率在低温时期的贡献率要大于高温时期。