黔中喀斯特地区不同林型春季土壤呼吸研究

采用LI-6400便携式光合测定系统及土壤呼吸叶室6400-09对黔中喀斯特地区5种林型的土壤呼吸速率进行了测定和分析.结果表明,土壤呼吸速率日动态均呈单峰型;马尾松林土壤呼吸速率的昼夜变化值比阔叶林平均高0.91 CO2 μmol/(m2·s),其中凋落物部分平均高1.50 CO2 μmol/(m2·s);呼吸速率日均值为马尾松林(4.41 μmol/m2·s)>柏木林(3.55 μmol/m2·s)>阔叶林(3.49 μmol/m2·s)>灌木林(3.32 μmol/m2·s)>针阔混交林(3.05 μmol/m2·s);呼吸速率日极差与El呼吸速率平均值的比值为马尾松林(40.56%)>灌木林(23.91%)>针阔混交林(23.29%)>阔叶林(18.46%)>柏木林(13.70%);凋落物占土壤呼吸速率的比重为马尾松林>针阔混交林>灌木林>柏木林>阔叶林;土壤呼吸速率与5 cm土温关联较大;土壤湿度与土壤呼吸速率值呈负相关.     

喀纳斯自然保护区林地和草地土壤呼吸速率差异及影响因素

为了研究新疆喀纳斯国家自然保护区森林生态和草地生态系统与大气的相互作用,分析土壤呼吸速率的时空变异特征及与影响因子的关系,2012年及2013年5月上旬至9月上旬利用土壤碳通量测量系统LI-8150对林地和草地两种植被类型土壤的呼吸速率日动态进行了全天连续自动监测,研究了两类土壤呼吸速率在生长季各月日的变化规律。结果表明:林地和草地生态系统土壤呼吸速率在植被生长季内均呈现较明显的单峰曲线型日变化,其月最大值均出现在7月,林地土壤呼吸速率的最大值(2.43μmol/(m~2·s))显著高于草地土壤呼吸速率最大值(1.55μmol/(m~2·s)),且各月林地生态系统的土壤呼吸速率均明显高于草地,波峰出现在北京时间17:00—18:00,波谷出现在北京时间9:00—10:00,草地最小值出现在6月(0.35μmol/(m~2·s)),而林地最小值出现在5月,其呼吸速率仅0.71μmol/(m~2·s),且整个生长季白天大于晚上,全天以呼出CO_2为主。植被生长季内林地和草地土壤呼吸速率与土壤温度的变化趋势相似,具有显著的正相关性,但与土壤含水量的变化没有这样的趋势。     

祁连山放牧草原土壤呼吸及影响因子分析

在海拔2 500,2 700,2 850,3 000 m的草原上利用Li-6400-09土壤呼吸叶室测定仪测定一个生长季节祁连山排露沟流域放牧草原土壤呼吸速率,分析不同环境条件下土壤CO2释放速率对气候和土地利用的反馈作用。辅助测定地面温度(0 cm、最低温度和最高温度)、地下温度(5,10,15,20 cm)、空气温度、土壤含水量。通过2003-2006年的观测结果表明:(1)土壤呼吸速率有明显日变化规律,7:00-14:00逐渐升高,14:00达到最大值,其值为8.92μmol/(m2.s);之后开始逐渐下降,5:00-6:00达最小值,其值为0.37μmol/(m2.s);(2)土壤呼吸速率有显著的季节变化趋势,呈单峰曲线,与温度的季节动态相吻合,出现"低-高-低"变化趋势。(3)放牧直接影响土壤含水量,放牧程度与土壤含水量呈负相关,土壤含水量与土壤呼吸速率呈正相关。重度放牧区土壤含水量>过度放牧区土壤含水量>极度放牧区土壤含水量,且重度放牧区土壤呼吸速率>过度放牧区土壤呼吸速率>极度放牧区土壤呼吸速率。(4)温度是影响土壤呼吸的主要因子,温度与土壤呼吸速率呈正相关,呼吸速率最大值出现在一年温度最高月6-7月,值为8.92μmol/(m2.s);最小值出现在5月,值为0.37μmol/(m2.s),继续降温呼吸速率基本停止。     

黄土高原主要灌木树种蒸腾特性研究

采用精度为0.001 g的精密电子天平和露点水势仪研究了荚迷、绣线菊、虎榛子和丁香的叶片含水量日变化、蒸腾速率日变化、叶水势日变化及蒸腾速率与气象因子的关系.结果表明,4种灌木树种早晚的叶片含水量高于中午,最低值出现在10:00-14:00之间,日变幅(晴天-阴天)大小顺序为;荚迷(125.2%～114.2%)＞丁香(110.3%～59.8%)＞绣线菊(86.8%～46.9%)＞虎榛子(85.4%～35.2%);叶鲜重与叶面积可用指数曲线进行拟合;日最大蒸腾速率(晴天-阴天)大小顺序为:荚迷[4.017～3.226mmol/(m2·s)]＞丁香[5.628～2.918 mmol/(m2·s))＞绣线菊[3.742～2.908 mmol/(m2·s)]＞虎榛子[3.174～2.035 mmol/(m2·s);日平均蒸腾速率(晴天-阴天)大小顺序为＞荚迷[2.687～2.252 mmol/(m2·s)]＞丁香(2.652～2.058 mmol/(m2·s)]＞绣线菊[2.215～1.649 mmol/(m2·s)]＞虎榛子(1.864～1.423 mmol/(m2·s)];4种灌木叶水势日变化呈波浪型,叶水势与蒸腾速率负相关,可用对数曲线拟合;不同天气条件下影响各灌木树种蒸腾速率的主要因子不同.     

不同土壤水分条件下白榆的光响应研究

在黄土半干旱地区,利用LI- 6400便携式光合仪的Li-6400-02B红蓝光源设定从0～2 000 μmol/(m2·s)的光强,通过人工控水的方法取得不同的水分梯度,对白榆的各生理生长参数的光响应规律进行研究,结果表明光辐射强度和土壤含水量对白榆的净光合速率,蒸腾速率和水分利用效率有十分显著的影响.白榆光合速率Pn在土壤含水量为17.68%左右时达到最大,光合利用率在光强为1 200～1 600 μmol/(m2·s)时较高.蒸腾速率Tr在各水分梯度下随光强的增大有增大的趋势,水分利用效率WUE在土壤含水量为14.86%左右达到最大,在光强为800～1 500 μmol/(m2·s)时较高.因此,白榆生长的适宜水分条件为14.86%～17.68%,光强为1 200～1 500 μmol/(m2·s)时,光能和水分利用效率都较高.     

黄土丘陵区不同土地利用类型土壤呼吸及其与温度和水分的关系

[目的]分析黄土丘陵区不同土地利用类型土壤呼吸速率释放特征,为揭示该区域不同立地类型C循环特征奠定基础。[方法]采用LI-8100土壤碳通量测量系统于2014年11月至2015年7月,对标准径流小区红豆草、苜蓿、撂荒地和梯田苜蓿、沙打旺5种地类土壤呼吸速率及其地表温度、土壤温度(5cm)、土壤含水量进行观测。[结果](1)土壤呼吸速率日变化表现为昼高夜低的单峰型曲线,与温度的变化趋势一致,年均土壤呼吸速率表现为:沙打旺(梯田)2.27μmol/(m^2·s)>红豆草1.79μmol/(m^2·s)>苜蓿1.77μmol/(m^2·s)>苜蓿(梯田)1.62μmol/(m^2·s)>撂荒地0.77μmol/(m^2·s);(2)土壤呼吸速率呈现明显的季节变化特征,夏季最高,春季和秋季次之,冬季最低。夏季与春、秋、冬3季土壤呼吸速率差异显著(p<0.05);(3)土壤呼吸速率与地表温度和土壤温度(5cm)的相关性均达到显著水平(p<0.05)。除撂荒地外,各样地土壤呼吸速率与土壤温度(5cm)的相关度均高于其与地表温度的相关度,各样地土壤温度(5cm)Q10值介于1.94~3.00;(4)土壤呼吸速率与土壤含水量之间线性相关不显著(p>0.05),但与土壤温度(5cm)和土壤含水量的交互作用显著相关(p<0.01)。[结论]梯田土壤呼吸速率总体表现优于坡地,裸露地表在恢复植被的过程中,土壤环境质量显著提升。     

喀斯特峡谷不同植被类型土壤的呼吸及其温度敏感性

[目的]了解喀斯特地区植被恢复对土壤碳释放的影响,为精确估计区域土壤碳收支变化提供参考。[方法]以喀斯特峡谷地区典型植被类型(草地、稀灌草丛、灌丛和乔木林地)为研究对象,采用Li-8100便携式土壤呼吸仪对其土壤呼吸、土壤温度和土壤水分进行定位连续观测,系统研究土壤温度(T)和土壤湿度(W)对土壤呼吸速率(Rs)的影响。[结果](1)草地、稀灌草丛、灌丛和乔木林4种植被类型土壤呼吸均呈单峰型季节动态,土壤呼吸速率的最大值均出现在夏季,最小值出现在冬季,其土壤呼吸速率变化范围分别为0.73~1.21,1.20~1.48,1.54~2.41,1.86~2.95μmol/(m2·s);观测期内,土壤呼吸速率均值分别为1.65,2.76,2.45,3.43μmol/(m2·s)。(2)土壤温度是影响土壤呼吸速率的主导因素,单因素指数模型显示土壤温度对土壤呼吸速率变化的解释能力为72.37%;三次项模型表明土壤水分的贡献率为43.9%。双因素关系模型较好地反映了土壤温度、湿度对土壤呼吸的影响,二者可共同解释土壤呼吸变化的81.5%~91.2%。(3)土壤呼吸的温度敏感性指数Q10值与土壤温度和湿度均呈显著负相关(p0.05)。[结论]4种植被类型土壤呼吸及其温度敏感性同时受土壤温度和水分影响,当土壤含水量过低或过高时,土壤温度的主导作用相对减弱,土壤湿度的影响作用加强。     

放牧模式对内蒙古典型草原生长季土壤呼吸速率的影响

【目的】放牧改变了典型草原生产力和土壤养分循环,影响了植被和土壤微生物的生长状况,进而使草原土壤碳排放量发生变化。本研究通过分析不同放牧措施下内蒙古典型草原生长季土壤呼吸速率 (Rs) 的差异,了解不同放牧管理模式影响草原碳交换和碳平衡的主要途径。【方法】基于内蒙古典型草原全年放牧、休牧及禁牧三种放牧措施,于2014和2015年的7月和9月对Rs进行原位测定,并分析了不同放牧措施下Rs及其影响因子的差异。【结果】1) 三种放牧措施下,Rs表现为休牧样地 [CO₂ 2.00 μmol/(m2·s)] > 禁牧样地 [CO₂ 1.94 μmol/(m2·s)]> 全年放牧样地 [CO₂ 1.56 μmol/(m2·s)]。放牧对Rs的影响还存在季节效应,7月份放牧降低了Rs,而9月份放牧则提高了Rs。2) 与禁牧措施相比,放牧和休牧管理均降低了地上生物量(70.6%和47.3%)、土壤总碳含量(34.5%和32.0%)、土壤总氮含量(37.0%和34.5%),但休牧显著提高了根系生物量(37.2%)。全年放牧样地中土壤可溶性有机碳提高,但微生物磷脂脂肪酸含量下降。3) 7月份Rs主要与土壤湿度和地上生物量显著正相关,而9月份则与土壤温度和土壤PLFAs含量显著正相关。结构方程模型 (SEM) 结果显示,土壤温度 (0.905) 和湿度 (0.188) 通过影响微生物和根系的代谢环境对生长季Rs起主导作用,放牧通过降低土壤湿度和地上生物量对Rs有抑制作用 (–0.137)。【结论】全年放牧通过抑制微生物的生长降低了土壤呼吸速率,休牧通过提高根系生物量增加了土壤呼吸速率,说明放牧对内蒙古典型草原生长季土壤呼吸速率的影响途径因放牧模式的不同而不同。     

黑茶废弃物堆肥改土对茶用菊花品种‘金丝皇菊’光合特性及生长的影响

为解决‘金丝皇菊’在湖南地区种植面临的土壤问题以及实现湖南黑茶的茶渣废弃物再利用,本研究采用黑茶渣、黑茶渣腐熟有机肥、市售有机肥、黄壤土作为基质应用于‘金丝皇菊’栽培,并对4种栽培基质进行理化性质分析,测量‘金丝皇菊’栽培过程中的生长形态指标和光合特性指标,研究黑茶废弃物应用于‘金丝皇菊’栽培的可行性。结果显示,黑茶渣有机肥基质理化性质在4种基质中表现最佳,容重、总孔隙度、持水能力显著大于黄壤土,碱解氮含量(791.18 mg/kg)为4组中最高。根据4组基质栽培的‘金丝皇菊’植株生长形态指标可知,黑茶渣有机肥基质栽培的‘金丝皇菊’营养状况最好,其株高(45 cm)、冠幅(28.125 cm)、茎粗(6.54 mm)、叶片总叶绿素含量(17.50 mg/L)均显著高于其他组。由4组基质栽培的‘金丝皇菊’植株光合特性指标可知,黑茶渣有机肥基质栽培的‘金丝皇菊’叶片净光合速率[19.34 μmol/(m2·s)]显著高于其他基质,光补偿点[2.77 μmol/(m2·s)]和暗呼吸速率[0.43 μmol/(m2·s)]则显著低于其他基质组。黑茶渣有机肥基质栽培的‘金丝皇菊’叶片快速叶绿素荧光诱导曲线较其他3组基质变形大,而初始荧光、非光化学淬灭系数等荧光指标显著低于黄壤土,但其最大荧光、光化学淬灭系数等荧光指标显著高于黄壤土。由此可知,黄壤土中添加黑茶废弃物的腐熟有机肥可有效改善土壤的理化性质,有利于‘金丝皇菊’的光合作用,从而促进了‘金丝皇菊’的生长。黑茶废弃物的再利用在提高‘金丝皇菊’生产经济效益的同时,也缓解了黑茶废弃物的处理压力,通过有机循环利用实现生态环境保护。     

华北平原杨树人工林5种植被类型土壤CO2通量研究

利用Licor-8100土壤CO2通量测定系统对华北平原地区5种不同密度和类型杨树人工林2009年10月份的土壤呼吸通量进行了观测、比较和分析.结果表明:(1)在短时间尺度上,它们的土壤呼吸通量有显著的差别,表现出明显的空间异质性.其大小顺序为:8 m行宽林间小藜、牛筋草地>2 m行宽林问苍耳地>8 m行宽林间水蓼、灰灰菜地>8 m行宽林间苍耳地>2 m宽林间裸地,其中平均值最大呼吸通量为3.23 μmol/(m2·s),最小为1.87μmol/(m2·s).(2)造成各植被类型和密度土壤呼吸差异的因素有土壤草根密度、与杨树的距离和地表空气流通性.(3)5种类型和密度的土壤呼吸通量的日变化过程并不一致,除8 m行宽林间小藜、牛筋草地和8 m行宽林间水蓼、灰灰菜地的呼吸通量与温度有较一致的规律,呈单峰型外,其余无明显的变化规律.(4)在较大时间尺度上,空气温度,土壤含水率和空气湿度有显著的相关关系;随着空气温度、土壤含水率和空气湿度的下降,土壤呼吸通量在一个月内呈逐渐的下降趋势.