额济纳胡杨林土壤呼吸日间变化研究

为加强额济纳地区关于土壤碳通量的研究,探讨土壤呼吸对环境因子变化的响应,通过对额济纳胡杨林2015年生长季中9月与非生长季中11月的日间土壤呼吸速率变化的观测,对土壤呼吸与环境因子进行了分析,计算了日间土壤CO2释放量的实测值与拟合值。结果表明:9月与11月土壤日间平均CO2释放量实测值(171.18,37.27mmol/m2)稍高于拟合值(168.91,37.16 mmol/m2)。11月日间土壤呼吸平均值(0.94μmol/(m2·s))约为9月日间土壤呼吸平均值(4.32μmol/(m2·s))的22%。9月和11月额济纳胡杨林Q10值分别为1.61和1.99。土壤CO2释放量和土壤有机质、全氮含量及碳氮比均呈正相关。运用土壤温度和土壤体积含水量构建双因子回归模型,相较于用土壤温度或土壤体积含水量构建单因子回归模型,可以更好地解释土壤呼吸速率日间变化。考虑到碳收支平衡、降水量变化及气候变暖等因素,额济纳胡杨林土壤对气候变化有较好的适应性。     

土壤微生物对不同植被类型土壤呼吸速率影响的研究

土壤呼吸速率与土壤微生物密切联系。研究了太白山北坡植被土壤微生物对土壤呼吸速率的影响。不同植被类型土壤呼吸速率大小顺序是:阔叶栎林(5.5μmol/(m2.s))桦木林(4.25μmol/(m2.s))落叶阔叶林(4.62μmol/(m2.s))杨树林(3.09μmol/(m2.s))太白红杉林(1.77μmol/(m2.s))秦岭冷杉林(1.73μmol/(m2.s))高山草甸(1.63μmol/(m2.s))。不同植被类型土壤除真菌数量随海拔升高而增多之外,放线菌、细菌都是随海拔升高呈单峰变化趋势。土壤呼吸速率与土壤细菌、放线菌呈极显著正相关性(P0.01),与真菌则呈极显著负相关(P0.01),而与海拔梯度呈显著相关(P0.05),表明土壤呼吸受土壤微生物群落影响较大。     

秸秆覆盖对土壤水热状况的影响

研究秸秆覆盖与传统耕作土壤水热变化规律及对次降雨的响应情况,以期为研发秸秆覆盖关键保护性利用技术提供水热理论基础。借助野外定位含水率温度监测仪,每60 min反馈一次监测数据,持续监测和记录秸秆覆盖后和传统耕作土壤含水量和温度的变化过程特征。结果表明：（1）土壤含水量受次降雨影响大,土壤温度受空气温度影响大。（2）与传统耕作相比,秸秆覆盖可提高土壤含水量和土壤温度。（3）秸秆覆盖土壤含水量呈现“几”字形变化趋势,次降雨对秸秆覆盖土壤含水量补给存在滞后期,含水量升高后可维持一段时间,且随着土层深度的加深,保持高含水量不变的时间越长。（4）秸秆覆盖与传统耕作土壤温度变化趋势基本一致,随着土层深度的加深,土壤温度逐渐降低,越接近地表,土壤温度浮动变化越剧烈,但秸秆覆盖后土壤温度浮动幅度小于传统耕作。秸秆覆盖有较好的保温保墒效果,使土壤受低温胁迫的影响减小。     

高湿和干旱对夏玉米灌浆期叶片光合特性的影响

针对土壤高湿和干旱影响夏玉米籽粒灌浆并对其造成减产的灾害问题,为了揭示其致灾的生理机制,2016年在夏玉米生长季通过人工控制土壤水分,笔者设计了土壤高湿、干旱和对照3种处理,在玉米灌浆期测定叶片的光合特性日变化、光饱和点和光补偿点、夜间叶片暗呼吸等。结果表明:对照玉米叶片的净光合速率日变化曲线呈双峰型,即"M"型,而高湿处理被弱化为单峰型,干旱处理全天持续走低。气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)的日变化规律一致,呈显著正相关;胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率(WUE)的日变化曲线呈反向变化,呈显著负相关。高湿处理的叶片暗呼吸比对照提高0.5800~0.7767μmol CO2/(m2·s),干旱处理比对照降低0.1767~0.4933μmol CO2/(m2·s),可能因为土壤高湿情况下,玉米叶片等绿色器官呼吸作用强,导致果穗籽粒养分积累少进而造成减产;分析光饱和点和光补偿点发现,高湿处理光合作用有效利用光强的区间拉大,干旱胁迫下,光合作用有效利用光强的区间缩小,这可能是玉米灌浆期干旱造成减产的主要生理原因。     

对拉萨大花黄牡丹变异材料的光合特性的研究

[目的]分析变异和非变异大花黄牡丹在同等环境条件下的光合特性差异，旨在探索大花黄牡丹（Paeonia ludlowii ）发生变异（花瓣重瓣化\抗性增强）是否与它的光合特性有关。[方法]分别选取大花黄牡丹变异材料AS和非变异材料ACK，采用Li-6400便携式光合仪测定其光合特性。[结果]结果表明：与非变异材料ACK相比，变异材料AS的净光合速率受CO2浓度的变化影响较大，而受光强度的影响较弱；且AS的净光合速率低于材料ACK， 最大净光合速率和光饱和点显著高于非变异材料，二者最大净光合速率分别为49.8 μmol/(m2·s)和41.6 μmol/(m2·s)，光饱和点分别为754.5 μmol/(m2·s)和334.2 μmol/(m2·s)；暗呼吸速率和表观量子效率极显著低于非变异材料，AS和ACK的暗呼吸速率分别为0.039 μmol/(m2·s)和0.178 μmol/(m2·s)，表观量子效率分别为0.066μmol/mol和0.125 μmol/mol。[结论]本研究表明，拉萨大花黄牡丹变异材料的光合特性发生了明显变化，且适应环境能力较同品种非变异材料增强，能够较好地适应相对恶劣的环境；由此可见，大花黄牡丹发生变异极可能与其光合特性的特异性有关。     

拉萨大花黄牡丹变异材料的光合特性研究

旨在探索大花黄牡丹(Paeonia ludlowii)发生变异(花瓣重瓣化/抗性增强)是否与它的光合特性有关。分别选取大花黄牡丹变异材料AS和非变异材料ACK,采用Li-6400便携式光合仪测定其光合特性,分析变异和非变异大花黄牡丹在同等环境条件下的光合特性差异。结果表明:与非变异材料ACK相比,变异材料AS的净光合速率受CO2浓度的变化影响较大,而受光强度的影响较弱;且AS的净光合速率低于材料ACK,最大净光合速率和光饱和点显著高于非变异材料,二者最大净光合速率分别为49.8μmol/(m2·s)和41.6μmol/(m2·s),光饱和点分别为754.5μmol/(m2·s)和334.2μmol/(m2·s);暗呼吸速率和表观量子效率极显著低于非变异材料,AS和ACK的暗呼吸速率分别为0.039μmol/(m2·s)和0.178μmol/(m2·s),表观量子效率分别为0.066μmol/mol和0.125μmol/mol。本研究表明,拉萨大花黄牡丹变异材料的光合特性发生了明显变化,且适应环境能力较同品种非变异材料增强,能够较好地适应相对恶劣的环境;由此可见,大花黄牡丹发生变异极可能与其光合特性的特异性有关,然而,变异材料在其他坏境条件下的可能性应该被进一步探索发觉。     

麻疯树的光合特性

研究了麻疯树正常供水和干旱条件下的光补偿点、光饱和点及光合速率、气孔导度和蒸腾速率的日变化规律.结果表明,在正常供水条件下,麻疯树的光补偿点、光饱和点分别为163.41μmol/(m2·s)和1046.73μmol/(m2·s),光合速率的日变化呈双峰曲线;在干旱胁迫条件下,光补偿点、光饱和点分别为193.82μmol/(m2·s)和697.08μmol/(m2·s),光合速率的日变化也呈双峰曲线;干旱胁迫时的光饱和点和光补偿点比正常供水条件下低.     

东平湖湖滨带不同植被类型下春季土壤CO2通量研究

为了准确揭示湖滨带不同植被类型的土壤呼吸差异,并为湿地生态系统碳收支研究提供基础理论依据,采用LI-8100A开路式土壤碳通量测量系统,测定东平湖湖滨带3种典型植被类型（香蒲、芦苇、人工杨树林）的春季土壤CO2通量特征。结果表明：（1）3种植物群落中,人工杨树林的土壤有机质明显要高于其他2个原生湿地土壤;（2）3种植物群落的土壤CO2释放速率日变化趋势都均为单峰曲线;土壤碳通量速率最高值在12:00-14:00,最低值出现在6:00。以人为扰动过的土壤,即杨树林群落土壤呼吸速率最大,日平均值达到2.26 μmol/(m2?s);（3）土壤CO2释放速率与近地面大气温度的相关性要高于与土壤温度相关性。分析表明,同一气候区相同环境因子对不同植物群落土壤呼吸的影响作用不同,且因其自身具有明显的日变化,从而导致对土壤呼吸的调控作用也具有明显的日变化模式。     

鸡粪深施对土壤呼吸速率及玉米产量的影响

通过连续3年粪肥培肥土壤试验,研究鸡粪施用量对土壤呼吸速率、玉米产量及其构成因素的影响.结果表明:当施肥量达45.0∥hm2时土壤呼吸速率达到最大,为8.64μmol/m2·s,较对照6.33μmol/m2·s提高了36.49％;施入鸡粪后可显著提高玉米产量,平均较对照增产28.67％,且施鸡粪后第2年增产幅度较大;施鸡粪可有效增加玉米穗粗、百粒重和穗粒数,降低秃尖长,促进玉米增产,从而增加收益;鸡粪施肥当年与第2年为肥效发挥的关键年份,鸡粪肥效基本为3年.因此,可以确定鸡粪施肥量为45.Ot/hm2为生产上适宜施肥量,且鸡粪施肥周期为3年.     

不同倍性青檀光合特性研究

为了解不同倍性青檀光合生理特性的差异,提高林木质量,本研究采用光合测定系统对人工诱变培育的四倍体品种、变异二倍体小叶品种和普通二倍体品种的各项光合生理参数及其变化规律进行测定。结果表明:四倍体和二倍体青檀的叶片净光合速率日变化都呈单峰型曲线,但峰值出现的时间不同。3个青檀样本的LSP分别为普通二倍体青檀[1691.67μmol/(m~2·s)]变异小叶青檀[1657.14μmol/(m~2·s)]四倍体青檀[1635.71μmol/(m~2·s)],LCP分别为变异小叶青檀[77.43μmol/(m~2·s)]普通二倍体青檀[61.53μmol/(m~2·s)]四倍体青檀[36.41μmol/(m~2·s)],AQY分别为四倍体青檀[0.0132μmolphotons/(m~2·s)]普通二倍体青檀[0.0131μmolphotons/(m~2·s)]变异小叶青檀[0.0104μmolphotons/(m~2·s)]。3个青檀品种叶片的CSP分别为普通二倍体青檀(1371.43μmol/mol)变异小叶青檀(1350μmol/mol)四倍体青檀(1337.5μmol/mol),CCP分别为变异小叶青檀(153.17μmol/mol)普通二倍体青檀(149.48μmol/mol)四倍体青檀(129.01μmol/mol),羧化效率分别为普通二倍体青檀(0.0194)四倍体青檀(0.0180)变异小叶青檀(0.0165)。四倍体青檀叶片中叶绿素a、总叶绿素含量、类胡萝卜素含量、叶绿素a/b、类胡萝卜素/叶绿素均显著高于普通二倍体青檀和变异小叶青檀。综上可知:四倍体青檀CO2同化力、叶片光能转化效率高于二倍体青檀,四倍体青檀利用弱光的能力优于二倍体青檀,在弱光条件下能产生更多的同化物。     

氮沉降对湿地松林土壤呼吸的影响

为了阐明湿地松林土壤呼吸对氮沉降响应的变化规律以及氮沉降是否改变土壤呼吸温度敏感性系数,运用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定模拟氮沉降4种不同处理水平[0、5、15、30 g/(m2?a)]下湿地松林(Pinus elliottii)的土壤呼吸速率及土壤温、湿度。结果表明：湿地松林土壤胡须呈明显季节变化,7月最高,1月最低。各处理土壤呼吸年累积量为：对照(CK)[5.28±1.02 t/(hm2?a)]、低氮[LN 4.51±0.64 t/(hm2?a)]、中氮[LN 4.66±0.51 t/(hm2?a)]和高氮[HN 4.20±0.43 t/(hm2?a)]。全年对照处理土壤呼吸速率平均值为CK[1.44±0.28 μmol/(m2?s)]比各氮沉降处理LN[1.20±0.17μmol/(m2?s)]、MN[1.24±0.13μmol/(m2?s)]、HN[1.11±0.11μmol/(m2?s)]高16.6%、13.8%、22.9%。土壤呼吸速率与10 cm土壤温度呈显著相关正指数关系(P<0.01),相关性指数(R2)在0.6049~0.7557之间,湿地松林在各处理氮沉降下温度敏感性系数分别为LN(1.72)、MN(1.75)、HN(1.79)同对照(2.35)相比有降低趋势。土壤呼吸与5 cm土壤湿度之间呈二次方程关系,但相关性不显著(P>0.05)。研究表明,氮沉降是影响湿地松林CO2通量的一个重要因子。     

干旱区绿洲棉田土壤CO2通量变化特征及温湿度影响分析

为了研究不同管理模式下干旱区绿洲棉田土壤CO2通量差异以及与土壤温湿度间的关系,可以为评价绿洲棉田生态系统对大气CO2的源/汇贡献提供参考依据。采用Li-8100土壤碳通量测量系统对天山北坡中段绿洲棉田土壤CO2通量进行动态测定,分析了土壤CO2通量的日、月变化特征及温湿度的影响。结果表明：在2009年5-10月土壤CO2通量日变化和月变化过程均为单峰型。滴灌地、漫灌地、弃耕地的土壤CO2通量（晴天）日均值分别为3.45、3.37、1.63 μmol/(m2?s);峰值出现在15:00-20:00,谷值出现在4:00-6:00,6、7月土壤CO2通量高于其他月份;土壤CO2通量与温度呈不同程度的指数正相关性,气温、5 cm地温较好地解释土壤CO2通量的变异量。土壤CO2通量与土壤湿度的相关性随着深度的变化表现不一;降水、灌溉等湿润事件对土壤CO2通量具有促进作用,多元回归分析模型可以解释67.4%的棉田、79.6%弃耕地土壤CO2通量受温度和湿度的共同控制。     

4种典型亚热带森林生态系统生长季地表N2O通量特征

为了探讨森林地表N2O通量特征,在湖南省大山冲森林公园选取4种典型的亚热带森林类型：杉木人工纯林(CL)、马尾松-石栎-南酸枣针阔混交林(PM)、南酸枣-豹皮樟-四川山矾-台湾冬青阔叶混交林(CA)、青冈-石栎-马尾松-南酸枣常绿阔叶林(CG),采用静态暗箱-气相色谱法测定4种森林类型的地表N2O通量,研究亚热带地区典型森林类型土壤N2O通量在生长季的变化特征。结果表明：在生长季除南酸枣-石栎林表现为N2O的汇外[-27.21 μg/(m2?h)],其余3种林分地表通量均表现为N2O的源,平均通量按从大到小的顺序为：马尾松-石栎林[34.61 μg/(m2?h)]>杉木纯林[30.48 μg/(m2?h)]>青冈林-石栎[5.82 μg/(m2?h)];从整个生长季来看,不同坡位马尾松-石栎林、杉木纯林、青冈林-石栎和南酸枣-石栎地表N2O通量的变化不明显;相关性分析表明,不同林分之间的N2O通量与土壤湿度、温度等理化性质有密切关系,土壤水分是影响该地区森林地表N2O通量的主要因子,温度通过影响土壤水分间接影响土壤N2O的释放量。     

乌兰布和沙区不同供水量下杨树林地土壤水分和温度效应研究

为了提高干旱区水资源利用率,确定沙区杨树人工速生林的合理供水量,实现杨树人工林的科学化管控目标,通过4年定位观测试验,研究了乌兰布和沙区‘小美旱杨’林地不同年供水量(1500、3000、4500、6000、7500 m3/hm2)下的土壤水分和温度效应。结果表明,不同供水量对土壤的增湿效应存在差异。各土层、各月土壤含水量均随供水量的增加而增加;最大年供水量的土壤含水量峰值出现在7月,而其他的出现在6月;‘小美旱杨’速生丰产的年供水量阈值为7500 m3/hm2,它能使剖面土壤水分补给层达70 cm以上,且补给层以及6-9月高温时期的土壤含水量均保持在20%以上;供水量越大,土壤含水量随树龄增加而降幅越大。年供水量每增加1500 m3/hm2可提高土壤贮水量4.69%~7.43%,增加土壤有效含水量1.42%~15.5%;供水量对田间持水量影响不明显;随供水量的增加,土壤水分亏缺明显趋于平缓,土壤温度递减,在同一土层内下降1.66~3.26℃,沿剖面向下降低8.64~9.66℃。最小和最大供水量应分别在4月低温期和7月高温期进行,以满足林木生长的水分和温度之需。     

内蒙古典型草原土壤N2、N2O、NO和CO2排放的研究——土柱培养实验

为了进一步了解内蒙古典型草原生长季内主要温室气体氧化亚氮(N2O)、一氧化氮(NO)和二氧化碳(CO2)及反硝化终产物N2的排放。采用氦环境培养-气体同步直接测定法,在不同土壤温度(5℃和20℃)和不同土壤含氧量(10%和20%)条件下,关注不同放牧处理土壤N2、N2O、NO和CO2排放。结果显示:不同放牧处理土壤N2、N2O、NO和CO2排放速率分别为0.3~2.0μgN/(h.kg)、0.02~0.4μgN/(h.kg)、0.08~0.7μgN/(h.kg)和0.01~1.9 mg C/(h.kg),N2排放为N2O的8~17倍。由于较大的空间变异性,并未观测到不同放牧处理对土壤N2、N2O、NO和CO2排放的影响。土壤温度升高和湿度增加能促进N2、N2O、NO和CO2的排放,而土壤O2含量对其排放的影响不显著。     

缙云山森林次生演替群落土壤微生物、酶活性和养分的研究

为了给区域天然林保护和三峡库区生态建设提供基础资料,对缙云山森林次生演替群落土壤微生态变化及其关系进行研究,采用常规方法比较分析了灌草丛、马尾松林、马尾松阔叶混交林、常绿阔叶林4种演替阶段的土壤微生物数量、酶活性、养分含量的变化。结果表明：土壤微生物数量从高到低依次为灌草丛（131.52×104/g干土）＞常绿阔叶林（116.65×104/g干土）＞马尾松阔叶混交林（95.74×104/g干土）＞马尾松林（67.68×104/g干土）;土壤酶活性及养分变化与微生物数量变化类似;不同演替群落土壤微生物数量、酶活性和土壤养分均呈显著相关性。缙云山森林次生演替群落4种不同植被土壤中的微生态特征态存在较大差异,其土壤微生物数量、酶活性和土壤养分间存在密切关系。     

优化施肥处理下设施菜地土壤容重与孔隙度的变化

土壤容重与孔隙度影响土壤养分的有效性及作物生长,与耕作、施肥、灌溉等农业管理措施密切相关。为了研究设施农业条件下土壤环境质量的变化,探索较优施肥模式。以寿光种植番茄的大棚土壤为对象,以不施化肥和有机肥的土壤为对照,研究优化施肥条件下土壤容重、孔隙度与土壤呼吸强度的变化。结果表明：与对照相比,优化施肥处理在一定程度上改善了土壤容重和孔隙状况,可减少土壤容重3.73%~14.93%,增加土壤总孔度的4.18%~15.79%,平均毛管孔度和非毛管孔度分别增加了8.07%与8.94%。根区与非根区的土壤呼吸强度比对照分别增强了23.4%~34.6%和9.6%~106.9%。其中,以有机肥8 t/hm2和秸秆4 t/hm2混匀撒施、生长期追施氮150 kg/hm2的处理变化最为明显,可在生产实践中推荐运用。试验还表明,根区土壤的平均呼吸强度为62.91 mg/kg?d,约为非根区34.45 mg/kg?d的1.8倍。土壤呼吸强度均与土壤容重和土壤总孔度呈抛物线型变化关系,当土壤容重约为1.25 g/cm3和总孔度约为53%时,土壤具有较强的呼吸作用强度。     

紫薇优良无性系生长和光合特征分析

通过评价紫薇优良无性系的生长和光合特性,为其合理配置和科学栽植提供理论依据。以引进和选育的5个紫薇优良无性系为试验材料,进行相关特征测定,比较5个紫薇优良无性系的生长和光合特征差异。研究结果表明：5个无性系生长和光合生理特征差异达到了极显著水平(P＜0.01),地径、叶长、叶宽、枝长、枝基径、叶绿素a、叶绿素b等最小值分别为2.41 cm、6.13 cm、3.75 cm、0.72 m、0.95 cm、0.95 mg/g和0.24 mg/g,其中‘速生紫薇’地径(4.86 cm)、叶长(9.99 cm)、叶宽(6.13 cm)、枝长(1.77 m)、枝基径(1.80 cm)、叶绿素a(1.68 mg/g)、叶绿素b(0.49 mg/g)等均较突出;5个无性系光饱和点(LSP)在1672.05μmol/(m²·s)以上,较喜光,光补偿点(LCP)在20~31μmol/(m²·s)之间,最大净光合速率(Pnmax)大小排序为‘鄂薇2号’[25.43μmol/(m²·s)]＞‘速生紫薇’[19.67μmol/(m²·s)]＞‘鄂薇4号’[18.38μmol/(m²·s)]＞‘鄂薇1号’[16.64μmol/(m²·s)]＞‘鄂薇5号’[11.17μmol/(m²·s)];相关分析表明叶片大、叶绿素含量高则耐荫性稍强,叶片暗呼吸速率对地径影响明显。在实际栽培中,可根据生长和光合特性,同时结合培育目标合理配置5个优良无性系。     

大通芦苇生态湿地土壤呼吸特征及其影响因子

为了探寻芦苇湿地土壤碳排放特征及其影响因素,利用Li-8100自动土壤碳通量系统,分别于2011年7月、10月,2012年1月、3月测定淮南大通芦苇湿地的土壤呼吸强度及相关环境因子,同时取相应点表土测定7种土壤酶活性。结果表明：芦苇湿地土壤呼吸强度昼夜变化呈非对称的单峰曲线,季节差异显著(P<0.05),最大值为(4.41±0.36) μmol/(m2?s),出现在2011年7月的12:00—16:00,最小值为(0.57±0.24) μmol/(m2?s),出现在2012年1月的凌晨4:00左右;通过偏相关分析排除其他环境因子的影响,芦苇湿地土壤呼吸强度仅与土壤10 cm温度呈极显著相关(P<0.01),其指数回归模型可以解释土壤呼吸的91.50%,与其他环境因子相关性不显著(P>0.05);逐步线性回归方程表明,芦苇湿地土壤呼吸强度与土壤碱性磷酸酶、纤维素酶、过氧化氢酶极显著相关(P<0.01),这3种酶可解释土壤呼吸强度的95.6%,而与蛋白酶、蔗糖酶、脲酶、多酚氧化酶相关性不显著(P>0.05)。综上可知,土壤温度是大通芦苇湿地土壤呼吸的显著环境影响因子,土壤呼吸相关酶活性的影响也不可小觑。     

不同经营措施下毛竹林土壤有机碳组分研究

通过在四岭水库流域代表性毛竹林地建立不同经营措施的定位试验,研究竹林土壤总有机碳(TOC)、可溶性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)以及土壤呼吸等的动态变化。试验设有对照（CK,粗放经营）、农民常规高产营林(FFP)与适地养分科学管理(SSNM)3个处理。结果表明,毛竹林土壤TOC和DOC的季节变化总体趋势为秋冬高于春夏,MBC的季节变化为夏季>春季>秋季>冬季。试验虽只进行了1年,与CK相比,SSNM处理对土壤各形态碳含量没有产生显著影响;而FFP集约经营中土壤活性碳和总有机碳含量明显下降,其中DOC和MBC分别减少13.3%和14%。土壤呼吸CO2的释放通量季节变化曲线为单峰曲线,整个生长季,FFP集约经营毛竹区的土壤呼吸略高于粗放经营(CK)毛竹林,而适地养分管理(SSNM)集约经营措施减少了毛竹林土壤呼吸CO2的释放,但有待于长期的验证。