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%。     

北温带干旱地区土壤-大气界面CO2通量的变化特征

采用箱法对栗钙土、灰钙土、粗骨土和山地灰褐土4种有代表性的干旱土壤表面CO2通量进行观测和研究。结果表明:森林土壤（粗骨土和山地灰褐土）的通量显著大于草原土壤（栗钙土和灰钙土）。干旱区土壤表面CO2通量的平均值为230.05 μmol/(m2·h),变化范围为-147.27～2 319.55 μmol/(m2·h)。不同土壤类型之间存在差异,粗骨土(351.82 μmol/(m2·h))山地灰褐土(347.33 μmol/(m2·h))栗钙土(193.36 μmol/(m2·h))灰钙土(162.37 μmol/(m2·h))。土壤表面CO2通量存在季节变化,趋势呈“S”形。9月份最高(516.79 μmol/(m2·h)),以土壤向大气释放为主;1月份最低(－7.09 μmol/(m2·h)),以大气进入土壤为主;具有春夏秋冬交替规律,与气候变化趋势基本一致,土壤表面CO2通量稍有后滞。全天候土壤表面CO2通量呈“山峰”形变化,04:00最小(154.13 μmol/(m2·h)),12:00最大(349.65 μmol/(m2·h)),具有昼夜交替规律,比气候日变化稍有滞后。影响土壤表面CO2通量的环境因子有地表空气温度、土壤温度（0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm）、土壤含水量（0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm）;其中,地表空气温度、土壤温度（0～10 cm、10～20 cm和20～30 cm）和土壤含水量（0～10 cm）分别与土壤表面CO2通量呈正相关关系,而10～20 cm和20～30 cm深度的土壤含水量与土壤表面CO2通量呈负相关关系,地表空气相对湿度与土壤表面CO2通量的关系不显著。大气与土壤之间的CO2存在双向转移机制,CO2不仅从土壤向大气转移,而且也从大气向土壤转移,热量在地球表面的差异性分布,导致温带和寒带地区的土壤具有平衡大气CO2浓度的功能,是温带、寒带地区的显著特征。      

紫色土丘陵区不同类型林地土壤呼吸特征

采用动态—密闭气室法(LI—6400—09)对紫色土丘陵区3种典型林地土壤呼吸速率进行了连续测定。结果表明:3种供试林地(柏树林、青冈林、桤木林)土壤呼吸速率呈明显的季节变化,并随地下5cm处土温呈相同趋势的多峰波动。青冈(Quercus glauca)、柏树(Cypresses funebris)、桤木(Alder cremastogyne)林地平均土壤呼吸速率分别为135.5、150.8、189.5mg·m-2·h-1,土壤呼吸速率呈桤木>柏树>青冈的趋势。土壤呼吸速率日变化随当日气温先升后降而表现为先增后减的趋势。温度是土壤呼吸的主要影响因子,3种林地(有枯枝落叶覆盖)土壤呼吸速率与地下5cm处土壤温度之间具有极显著的指数相关关系,R2分别为:R2柏树=0.6838;R2青冈=0.6645;R2桤=0.5982。柏树和桤木林地枯枝落叶的存在促进了林地土壤呼吸速率的增长,而青冈林地枯枝落叶对土壤呼吸有抑制作用,表现出一定的屏蔽作用,这种作用随着观测天数的增加而减弱。     

根与凋落物对樟树人工林土壤呼吸的影响

采用LI-8100开路式土壤C通量测定系统,对湖南省森林植物园10~20年樟树人工林土壤呼吸速率进行了为期1年的观测。结果表明:土壤呼吸CO2排放速率最大值在7月、8月,最小值出现在2月和3月,表现出单峰曲线的月动态变化趋势。对照、去除凋落物及去根3种处理的土壤呼吸速率范围分别为0.39～9.34、0.29～5.77、0.43～6.22μmol/m2·s,年均土壤呼吸速率分别为3.351、2.145和2.154μmol/m·2s。采用双因素关系模型(Rs=aebtWc),结果优于仅考虑土壤温度或土壤湿度的单因素关系模型;土壤温度和湿度共同解释了2010年不同处理方式土壤呼吸速率季节变化的95.2%～97.6%。对照、去根及去除凋落物处理的土壤呼吸Q10值分别为1.998、1.744、1.815,证明了根及凋落物对森林土壤呼吸起着一定的影响作用。     

长白山地区红松和紫椴倒木呼吸研究

该文采用静态箱-气相色谱技术,对红松和紫椴倒木呼吸及其与腐烂等级、温度、含水量等因子间关系进行了研究,并对长白山阔叶红松林内倒木总呼吸进行了估算。结果显示,倒木呼吸存在较大的季节变化(0.7～13.6 mg/(m2·h)),呼吸速率与倒木含水量、腐烂等级和温度显著相关(P0.05)。其中,基于倒木温度变化的指数拟合方程解释了超过67%的呼吸变化。不同腐烂等级倒木Q10值变幅为2.41～2.95,Q10计算值与选用的温度区间有关。林内倒木呼吸总量为(26.9±5.1) g/(m2·a),约占林地CO2排放总量的3%、年净交换量的15%。      

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。      

秸秆覆盖对冀北山区夏玉米土壤呼吸的影响

【目的】揭示北方山区秸秆覆盖对旱作玉米田土壤呼吸的影响。【方法】以北方山区夏玉米田为研究对象,采用Li-8100土壤碳通量系统测定了无秸秆覆盖和秸秆覆盖2种条件下土壤呼吸速率的生长季变化特征,分析土壤呼吸速率与水热因子的关系。【结果】在玉米生长季内,土壤呼吸速率呈单峰型变化趋势;秸秆覆盖和无秸秆覆盖的土壤呼吸速率变化范围分别为0.88~2.80μmol/(m2·s)和0.71~1.78μmol/(m2·s),秸秆覆盖土壤呼吸速率显著高于无秸秆覆盖;土壤呼吸与10 cm深处的土壤温度呈显著的指数相关,秸秆覆盖和无秸秆覆盖的土壤温度可以分别解释土壤呼吸变化的82.5%和69.5%;基于土壤温度计算的敏感性指数Q10值为秸秆覆盖(2.94)无秸秆覆盖(2.18);土壤呼吸对土壤水分的响应符合一元二次函数模型,无秸秆覆盖和秸秆覆盖的土壤含水率可以解释土壤呼吸变化的88.8%和84.6%;水热双因子模型的拟合结果比单因子模型较差。【结论】秸秆覆盖显著增加了土壤CO2排放,土壤含水率能更好地解释土壤呼吸速率的变化,水热双因子的协同影响机制有待进一步研究。     

鼎湖山针阔叶混交林土壤呼吸的研究

利用静态箱气相色谱法对鼎湖山针阔叶混交林的土壤呼吸速率的季节变化和昼夜变化，进行了为期1年的野外观测研究. 自然状态下土壤呼吸速率的年平均值为(400±29)mg(CO2)/(m2·h), 其中由凋落物分解释放的CO2占土壤总呼吸的年平均比例为42%；土壤呼吸速率与林内气温、地表温度、地下5、10、15和20 cm土壤温度都呈显著指数相关, 用土壤呼吸速率与温度间的指数模型得出对应于以上各温度的Q10值变动在1.92～2.81之间；土壤呼吸速率与土壤含水量的关系依观测点土壤水分状况不同而有一定差异；土壤呼吸速率的日变化模式在雨季和旱季有明显区别, 相对于温带陆地生态系统而言, 该林型土壤呼吸速率的日较差较小.      

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。      

不同轮作方式对免耕农田土壤CO2排放的影响

【目的】研究免耕条件下不同轮作方式对土壤CO2排放的影响,以期为农田固碳减排提供参考。【方法】采用大田定位试验的方法,以冬小麦(Triticum aestivum L.)-夏闲、冬小麦-夏玉米(Zea mays L.)、冬小麦-夏大豆(Glycine max(Linn.)Merr.)和冬油菜(Brassica campestris L.)-夏玉米4种轮作方式为研究对象,在免耕条件下,分析2012年3-6月冬小麦和冬油菜生长季土壤CO2排放规律,以及其与土壤温度和湿度之间的关系。【结果】免耕条件下4种轮作方式土壤CO2排放通量具有明显的变化规律,整体呈先上升再下降的趋势;平均CO2排放通量表现为冬小麦-夏玉米(13.91μmol/(m2·s))冬小麦-夏大豆(9.09μmol/(m2·s))冬小麦-夏闲(6.43μmol/(m2·s))冬油菜-夏玉米(4.56μmol/(m2·s)),且不同处理间平均土壤CO2排放通量差异达极显著水平(P0.01);冬小麦-夏闲处理土壤温度最低,土壤湿度最大,平均土壤温度和湿度分别为14.49℃和13.28%,且与土壤CO2排放通量的相关性最小,说明土壤温湿度变化对冬小麦-夏闲处理土壤呼吸的影响较小。【结论】4种轮作方式中,冬油菜-夏玉米轮作最有利于减少农田温室气体排放,缓解全球气候变化。     

适度高温下高氮和低光对演替树种光合和能量转换的复合影响

利用CO2交换系统和叶绿素荧光法,研究适度高温（38℃）、高氮（HN）和低光（LL）对早、中和后期演替树种木荷、红椎和黄果厚壳桂幼树光合过程影响的初始靶的,及其对群落演替的潜在影响。结果表明:适度高温提升木荷和红椎高氮高光（HNHL）植株的光合速率（Pn）,但高光强（500 μmol/(m2·s)）限制木荷、红椎及黄果厚壳桂低氮高光（LNHL）和高氮低光（HNLL）植株Pn对适度高温的响应。当光强500 μmol/(m2·s),适度高温提高木荷LNHL植株的光下PSⅡ最大量子效率(Fv′/Fm′)、开启PSⅡ中心(Fq′/Fm′)和开启PSⅡ反应中心的比例(qL),以及非循环光启电子传递效率(ETR)和吸收光能利用于PSⅡ光反应(ΦPSII),但黄果厚壳桂不呈现类似响应。黄果厚壳桂HNLL植株多以非光辐射耗散吸收能和表现低的光化反应效率。气候变暖,华南珠江三角洲过量氮沉降和频繁的灰霾天气可能延缓当地森林植物群落的正向演替。      

外源氮输入对长白山红松凋落物早期分解的影响

该文研究了外源氮对长白山红松凋落物早期分解的影响，并对不同海拔红松凋落物分解过程对外源氮输入的响应进行了比较.实验共包括3个外源氮梯度（0、30和50 kg/(hm2·a)，NH4NO3）.13周的培养实验后，研究结果表明，在红松凋落物分解的初期阶段，外源氮输入促进了其分解过程（P0.05），接受高外源氮输入样品的分解量和呼吸速率显著高于低外源氮和对照样品；内源氮并不是影响不同海拔红松凋落物分解的主要因素, 木质素含量才是控制其分解的主要因子；外源氮对凋落物可溶性有机碳(DOC)的淋失都没有显著影响，而对可溶性有机氮(DON)淋失量的影响存在很大的不确定性.研究发现，尽管有部分外源氮淋失，但凋落物仍可以通过固持作用截留40%～55%外源氮，随着外源氮输入的增加其截留量也随之增加.      

鼎湖山主要林下层植物光合生理特性对模拟氮沉降的响应

通过模拟氮沉降试验,研究了南亚热带季风常绿阔叶林林下层3种优势树种光叶山黄皮、黄果厚壳桂和厚壳桂叶片的光合生理特性对氮沉降增加的响应.试验21个月后,氮沉降显著增加了林下层3种植物叶片的全氮含量,但对磷含量没有明显的影响.总体而言,中等强度水平的氮处理（100 kg/(hm2·a)）对光叶山黄皮和厚壳桂的最大净光合速率、光饱和点以及比叶重具有明显的促进作用,表现出一定的同步性.黄果厚壳桂最大净光合速率和光饱和点则在低氮处理下（50 kg/(hm 2·a)）达到最大值,而比叶重在中氮处理下达到最大值.这说明比叶重对氮沉降的敏感性远滞后于最大净光合速率.然而这些生理指标在高氮处理下普遍表现出了明显的抑制作用.氮沉降对黄果厚壳桂的光合色素有影响,其余两种植物色素随氮处理水平的变化不明显.氮处理对表观最大量子效率、光补偿点没有产生明显的影响.但光叶山黄皮和厚壳桂的表观最大量子效率表现出了低氮处理有利于植物利用光能而高氮处理不利于利用光能的变化趋势.研究结果表明,尽管季风常绿阔叶林已达到氮饱和状态,但是3种植物有一定的自我调节和适应能力.黄果厚壳桂的光合指标对氮沉降的响应比光叶山黄皮和厚壳桂敏感,在低氮条件下（50 kg/(hm2·a)）更能维持其生理优势;而其他两种植物则在中氮条件下（100 kg/(hm2·a)）生长最好.适量氮沉降在短期内还是有利于这3种植物的生长,但高氮处理（150 kg/(hm2·a)）可能已超出了植物可承受的程度,打乱了植物体内的生理进程,不利于植物的正常生长.      

碳源和光量对驱蚊香草组培苗生长及叶绿体超微结构的影响

碳源和光量对组培苗的生长和品质具有重要影响,但环境中的CO2 和培养基中的糖等碳源对组培苗生长效应的研究结果不一。该文以驱蚊香草组培苗为材料, 在培养基不同糖含量（无糖和有糖）的基础上,设置不同CO2和光量(PPFD)组合参数并定量调控,寻找相互关联的环境因子的最佳组合,进一步探讨CO2、PPFD和糖对驱蚊香草组培苗生长和叶绿体超微结构的影响。研究结果表明: CO2与PPFD对组培苗的生长具有协同作用。在协同调控CO2和PPFD的条件下,培养基中的糖抑制组培苗的光合作用和生根,降低叶绿素含量,不利于叶绿体的正常发育;无糖培养能更好地促进生长和生根,光合速率最高,叶绿素和类胡萝卜素含量以及根系活力最大,叶绿体发育良好。在无糖培养时,CO2浓度和PPFD的控制参数在前期和后期分别取4 500 μmol/mol、130 μmol/(m2·s)和5 500 μmol/mol、160 μmol/(m2·s)。      

矮生杉木光合特性及叶绿素荧光参数研究

为揭示杉木矮生的原因,以矮生杉木、正常杉木为材料,对其光合特性和叶绿素荧光参数进行了比较研究。结果表明:矮生型叶片的光补偿点和光饱和点分别为18.44和500 μmol/（m2·s）,正常型叶片相应值分别为7.32和1 500 μmol/（m2·s）,表明矮生型的光能利用能力明显不如正常型;在光合参数方面,矮生型叶片的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）及蒸腾速率（Tr）均低于正常型,但两者胞间二氧化碳浓度（Ci）差异不大,表明矮生型较低的净光合速率可能是非气孔限制的结果;对于叶绿素荧光参数,矮生型经充分暗驯化后的初始荧光（F0）、最大荧光（Fm）、PSⅡ内禀光能转换效率（Fv/Fm）及PSⅡ潜在活性（Fv/F0）几乎均小于正常型。因此,矮生杉木光合能力上的缺陷可能是造成低生长势的重要生理生态原因之一。      

应用15N示踪研究毛白杨苗木对不同形态氮素的吸收及分配

为探讨毛白杨苗木对不同形态氮素的吸收、分配及利用特性,以毛白杨新无性系83号插条苗为试材,于2007年3—9月在北京林业大学苗圃,应用15N示踪技术测定在相同施氮量下毛白杨苗木对硝态氮（NO3 15N）和铵态氮（NH4 15N）的吸收率、利用率及分配率等指标。结果表明:①施肥后28 d,苗木对两种氮肥的吸收利用达到最大值,其中,标记NO 3 15N肥吸收率为036 g/株,利用率达35.98% ;标记NH4 15N肥吸收率为0.15 g/株,利用率为14.53%。②苗木NO3 15N肥平均利用率（ 19.75%）约为NH4 15N肥（7.95%）的2.5倍 。③施肥后各个时期,全株的NO3 15N肥Ndff 值均显著大于NH4 15N肥。各器官对NO3 15N肥的征调能力明显高于NH4 15N肥,茎对肥料征调的竞争能力最强,其次为叶和根。④氮素分配率在各器官中差异显著（P0.05 ）,总体趋势为叶根茎。叶中NO3 15N的分配率均高于NH4 15N,根中储存的氮素主要供地上部分生长所需,总体呈逐渐下降的趋势,茎是氮素贮藏的“临时库”,苗木主要通过茎将吸收的氮素输送到叶等生长旺盛的部位。