不同放牧制度下短花针茅荒漠草原土壤呼吸动态研究

采用动态密闭气室法(IRGA),对短花针茅荒漠草原土壤呼吸进行野外定位观测,分析了生长季不同放牧制度土壤呼吸速率的日变化、季节变化及其与环境因子的关系。结果表明,1)不同放牧制度下短花针茅荒漠草原土壤呼吸日、季节动态差异不大,日动态受温度影响呈单峰曲线,季节变化主要受到水分因子的影响;2)与自由放牧土壤呼吸日均速率(0.449 7 μmol CO₂/m²·s)相比,划区轮牧(0.504 7 μmol CO₂/m²·s)在干旱月份较大,围栏禁牧(0.529 5 μmol CO₂/m²·s)除生长季初都显著增大,但纵观整个生长季,不同放牧制度下土壤呼吸均值差异不显著;3)土壤呼吸日均速率与气温的相关性大于与土壤温度的相关性,水温复合模型较单因子模型更好地解释土壤呼吸速率的变化;4)划区轮牧和自由放牧较围栏禁牧增大了土壤呼吸的温度敏感性(水分充足时),降低了土壤水分对土壤呼吸的影响。研究表明,不同的放牧方式对土壤呼吸速率及其环境因子效应影响较小,围栏禁牧较自由放牧改变了土壤呼吸日均速率及水热因子效应。     

水热因子对克氏针茅草原土壤呼吸及其土壤温度敏感性的影响

作为内蒙古重要的草地资源,克氏针茅草原在我国畜牧业生产中占有重要的地位。土壤呼吸是大气与陆地生态系统碳循环的主要通量,是土壤碳输出的主要途径。试验区设置在内蒙古锡林浩特市东部毛登牧场内以克氏针茅建群的典型草原;在2011-2013年采用开顶式生长室(OTC)对试验样地进行模拟增温增雨处理,在生长季(5-9月份)使用开路式土壤碳通量测量系统(LI-8100, LI-COR,NE) 对试验样地土壤呼吸强度进行测定;同时监测试验样地气温、土壤温湿度等环境因子,采集土壤样品并室内分析土壤养分特征和微生物生物量,并对土壤呼吸与环境因子间进行相关性分析。克氏针茅草原土壤呼吸受空气温度和土壤含水量影响显著(P<0.05),分别呈现出二项函数和线性相关关系;不同处理下土壤呼吸在相同时间存在显著差异(P<0.05),2012年增温增雨与增温处理下土壤呼吸速率分别为2.60和1.96 μmol/(m²·s), 2013年增温增雨与增温处理下土壤呼吸速率分别为3.38和2.09 μmol/(m²·s);增温增雨处理下,克氏针茅草原空气温度的升高和土壤含水量的降低均对土壤呼吸产生了抑制。土壤呼吸温度敏感度(Q₁₀)在2011-2012年中增温增雨处理明显高于对照处理和控温处理;2011-2013年控温处理都低于对照处理。本研究表明,土壤呼吸主要受水热条件影响,并且空气温度升高和土壤含水量的降低均对土壤呼吸有抑制作用,增温增雨处理下土壤呼吸速率要高于增温处理;土壤呼吸温度敏感系数与土壤温度、土壤含水量、土壤有机碳、全氮和微生物等环境因子之间的关系较为复杂,还有待深入研究。     

东祁连山灌-草群落交错带土壤呼吸动态及影响因子分析

为探究高寒灌-草交错带土壤呼吸动态及影响因素,应用LI-8100A土壤呼吸自动测定系统,对东祁连山典型灌丛-草地交错带土壤呼吸动态及土壤因子进行测定,分析呼吸速率与土壤因子的相互关系。结果表明,整个交错带内土壤呼吸速率的均值介于2.3~7.2 μmol/(m²·s),各样地间土壤呼吸速率大小顺序为珠芽蓼草甸中心(S₁)>草甸-金露梅灌丛交错区(MSC₁)>金露梅灌丛中心(S₂)>金露梅-杜鹃灌丛交错区(MSC₂)>杜鹃灌丛中心(S₃),S₁和MSC₁样地的土壤呼吸日变化呈单峰型,峰值出现在14:00,S₂、MSC₂、S₃样地峰型不明显,且日变幅较小,仅为0.3~1.1 μmol/(m²·s);交错带内土壤物理性质和养分储量呈明显的垂直分异规律,土壤呼吸速率与土壤温度、全磷储量呈极显著的正相关(P<0.01),与土壤含水量极显著负相关(P<0.01),与0~20 cm土壤有机碳储量呈显著负相关(P<0.05);拟合分析显示,土壤温度、含水量和全磷储量是土壤呼吸速率的主要限制因子,土壤呼吸与土壤温度拟合系数最高,可解释土壤呼吸空间变异的79.9%。     

短期增温对亚高山草甸生物量和土壤呼吸速率的影响

以滇西北亚高山草甸为研究对象,利用开顶式生长室(OTC)提高土壤温度模拟全球气候变暖,探讨增温对夏季和冬季草地土壤水分,土壤呼吸速率和植被生物量等方面的影响。结果表明:在开顶式生长室的作用下,滇西北亚高山草甸地表年均温度较对照提高了1.56℃,冬季增温效果好于夏季。增温显著提高了草地的地上生物量(P<0.05),比对照高出148.76 g/m~2。同时增温促进了根系向10～20 cm土层扩展。在夏季和冬季,增温处理和对照的土壤呼吸速率均呈现单峰曲线,在14∶00时出现峰值,夏季的最高值为5.66μmol/(m~2·s),冬季为2.79μmol/(m~2·s),夏季的土壤呼吸速率较冬季高出2.87μmol/(m~2·s)。相关性分析表明,土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关(P<0.05),土壤温度和土壤含水量则呈现出了极显著的负相关(P<0.01)。     

黑籽雀稗的光合生理特性研究

利用Li-6400便携式光合分析仪测定黑籽雀稗的光合特性。结果表明,黑籽雀稗的光合日变化呈双峰型,有明显的“午休”现象。11:00左右出现第1个峰值(Pn为28.8 μmol/m²·s),15:00左右出现第2个峰值(Pn为21.59 μmol/m²·s),变化趋势与气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)等因子相同。黑籽雀稗叶片的光饱和点(LSP)为1 700 μmol/(m²·s),光补偿点(LCP)20 μmol/(m²·s),表观光量子效率(AQY)0.073 9 mol/mol,CO₂饱和点(CSP)600.01 μmol/mol,CO₂补偿点(CCP)21.89 μmol/mol,羧化效率(CE)0.084 6 μmol/(m²·s)。     

不同沙化程度草原地下生物量及其环境因素特征

为探讨草原沙化演替过程中地下生物量的变化规律,以内蒙古正蓝旗温性草原区为例,采用样地调查方法,研究了不同沙化程度草地地下生物量的垂直分布格局及其土壤环境特征。结果表明,1)草地地下生物量由土壤表层向深层急剧下降,总体呈“T”形分布,0~30 cm土层地下生物量占总地下生物量的80%以上;随着草原沙化程度的加剧,地下生物量呈显著下降趋势(P<0.05),未沙化草地、轻度沙化草地、中度沙化草地、重度沙化草地的地下生物量平均密度分别为2 598.67,2 318.45,390.26,117.25 g/m²。2)土壤温度随深度的增加而降低,30 cm以下土壤温度基本保持稳定;沙化草地深层土壤含水量略高于表层含水量,未沙化草地土壤保水能力优于沙化草地。3)在草原沙化演替进程中,土壤理化性质发生了一系列变化,与未沙化草地相比砂粒含量显著增加(P<0.05),沙化草地砂粒含量占90%以上;温性草原土壤pH值总体属于中性,各类型沙化草地间差异不显著(P>0.05);随着沙化程度的加剧,土壤有机质、全氮和速效氮含量均值较未沙化草地显著下降(P<0.05)。     

放牧和土壤水分对温性草甸草原群落结构及植被碳库的影响

以辉河保护区天然牧草地、盐碱地和沼泽草地为对象,通过野外调查采样结合室内分析研究放牧影响下不同土壤水分梯度草地的植物群落结构、生物量及碳储量变化。结果显示：植被群落结构受放牧影响较小,放牧与围封条件下的草地物种数相差甚微,群落结构与土壤水分关系密切,物种数随土壤水分增加而减少;放牧、土壤水分和二者的交互作用对地上生物量及其碳储量影响不显著,但对地下生物量及其碳储量产生了显著影响(P<0.05),放牧、土壤水分和二者的交互作用极显著影响0～10 cm地下生物量及其碳储量(P<0.01),土壤水分和二者的交互作用极显著影响10～20 cm地下生物量及其碳储量(P<0.01),土壤水分显著影响20～30 cm地下生物量及其碳储量(P<0.05);不同样地地上生物量碳储量在23.52～70.47 g C/m²之间,地下生物量碳储量在143.30～1750.07 g C/m²之间,地下生物量碳储量远高于地上生物量碳储量,说明地下植被碳库占据植被碳库的主导地位,放牧对植被碳库的影响会在土壤水分条件变化的情况下发生转变。     

科尔沁草甸草地土壤呼吸特征

在2010年,利用便携式CO2分析仪(Li-6400)对科尔沁草甸草地生态系统土壤呼吸进行测定,并根据同步观测的温度数据建立了土壤呼吸与土壤温度的关系模型.结果表明:土壤呼吸速率日变化表现为单峰型,最高值出现在下午14:00左右,最低值出现在凌晨;季节变化为夏季最大,为6.70～15.29 μmol·m-2·s-1,冬季最小,为0.02～3.21 μmol·m-2·s-1;土壤呼吸速率与土壤5cm温度呈显著指数相关,土壤温度能反映该草甸草地土壤呼吸的78.7％,Q10值为2.88;根呼吸约占土壤总呼吸的6.6％～29.4％,平均值为18.9％.     

内蒙古草地地下生物量空间格局分析

本文以内蒙古地区198个草地样地地下生物量调查测定数据为基础,结合遥感及气象数据,进行草地地下生物量与海拔、年均气温、年均降雨、≥10℃年积温、湿润度和NDVI等6个生态因子间的回归分析。根据回归拟合方程,借助ArcGIS平台进行单因素插值,并通过插值预测结果与实测数据的拟合程度赋予各因素不同的权重,加权叠加估算,并综合插值出内蒙古草地地下生物量1 km×1 km栅格的空间分布图。结果表明:内蒙古地区草地地下生物量平均值为1364.06 g/m²,其中温性草原类草地的地下生物量最大,为1916.64 g/m²,温性荒漠类最小,为80.39 g/m²;草地地下生物量与年均气温、年均降雨、≥10℃年积温、湿润度和NDVI均有着极显著的相关性;空间格局上,自东北向西南方向草地地下生物量呈现由高向低过渡的趋势,呼伦贝尔盟和锡林郭勒盟东部地区的地下生物量最高,阿拉善盟大部分地区地下生物量较低;内蒙古草地植被地下生物量空间插值数据通过了检验,预测精度为66.62%。     

干旱对假俭草光响应曲线的影响

以假俭草2个品系——Yaan和Common为试验材料,研究了中度干旱(土壤含水量为田间最大持水量的50%)和重度干旱(土壤含水量为田间最大持水量的35%)对光响应曲线的影响。结果表明,同一干旱水平下,在一定的光照范围内,净光合效率和气孔导度随着光强的增加而增大;随着干旱程度的加剧则发生显著降低,在Common品系中最大光合速率和光饱和点分别由22.3降到11.2μmol/(m²·s),578降到350μmol/(m²·s),在Yaan品系中则由24.5降到13.0μmol/(m²·s),694降到474μmol/(m²·s)。在同一光强下,Yaan的净光合速率、气孔导度值均大于Common。从光响应曲线来看,Yaan品系受到干旱的影响较小,对光强的利用能力高于Common。     

翻耕短期内对草原土壤呼吸的影响

以呼伦贝尔草甸草原为研究对象,研究不同翻耕深度(10cm和20cm)对土壤呼吸的影响。结果表明:翻耕短期内明显加速土壤呼吸速率,且随着翻耕深度的增加而增加。在翻耕后15d内,翻耕10cm和翻耕20cm处理的土壤呼吸速率平均值分别为3.79μmol CO2/m2/s和4.78μmol CO2/m2/s,分别是天然草地的1.33和1.68倍,这种影响持续一段时间后趋于稳定。在翻耕30d后,不同处理的土壤呼吸速率间差距明显减小,天然草地、翻耕10cm和翻耕20cm处理的土壤呼吸速率,在翻耕后第30~47d内测定的平均值分别为2.23μmol CO2/m2/s、1.90μmol CO2/m2/s、2.14μmol CO2/m2/s。     

呼伦贝尔草原土壤呼吸作用空间异质性分析

土壤呼吸作用是土壤碳库向大气释放CO2的主要途径,其在空间尺度上具有明显差异性,土壤呼吸的空间变化增加了土壤碳排放评估的不确定性,研究土壤呼吸作用空间异质性对于准确评估生态系统碳排放具有重要意义.2020年9月1日—9月6日,本研究沿呼伦贝尔草原东西样带随机选取了30个观测样地,利用土壤呼吸自动观测系统(Li-8100...     

桑科草原不同草地利用方式土壤呼吸的动态研究

为探寻更加合理的草地利用方式,以甘肃省夏河县桑科乡高寒草原为研究区,分别设置放牧草地,放牧+施肥草地,放牧+划破补播草地、封育草地、人工草地处理,测定不同草地利用方式土壤呼吸的动态变化。结果表明:(1)土壤呼吸速率大小顺序为放牧+施肥人工封育放牧+划破补播放牧,最大值10.41μmol/(m2·s),最小值4.69μmol/(m2·s),日变化和季节变化均呈单峰曲线,日变化峰值出现在13∶00~14∶00,7月各处理土壤呼吸速率达最大。(2)土壤呼吸温度敏感性Q10值为放牧+施肥放牧人工放牧+划破补播封育,最大值1.826,最小值1.157。(3)土壤呼吸与土壤湿度的非线性相关关系P值大小为放牧+划破补播放牧人工封育放牧+施肥。放牧+施肥处理为最优草地利用方式。     

放牧强度对青海海北高寒矮嵩草草甸碳交换的影响

以禁牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4种不同放牧强度的高寒矮嵩草草甸为研究对象,分别于2014年和2015年植物生长季5～9月,使用LI-6400便携式光合仪和同化箱测定生态系统净CO_2交换(NEE)和生态系统呼吸(ER),并利用土壤温湿度自动记录仪测定土壤10cm处的温度和体积含水率,以研究放牧强度对青海海北高寒矮嵩草草甸碳交换的影响。结果表明:生长季5～9月,试验地10cm土壤温度的变化范围在7.21～13.23℃,随放牧强度增大而增大;体积含水率在19.68%～32.33%间波动,随放牧强度增大而减小。高寒草甸NEE在生长季表现出明显的"V"型变化,5月NEE最大,为1.43μmolCO_2/m^2·s,此时草地仍处于碳排放状态,7月最小(碳吸收速率最大),为-14.32μmolCO_2/m^2·s,吸收强度表现出随放牧强度增大而增大的趋势;ER呈倒"V"型变化规律,7月最大,为12.15μmolCO_2/m^2·s,放牧强度仅对7月的ER产生影响,其余月份4个样地差异均不显著。相关分析表明,NEE与土壤温度和绿体生物量极显著负相关,相关系数分别为-0.910和-0.559,与土壤湿度显著正相关,相关系数为0.559;ER与土壤温度和绿体生物量显著正相关,相关系数分别为0.824和0.453,与土壤有机碳含量极显著负相关,相关系数为-0.605,与土壤湿度、枯体生物量和全氮含量相关不显著。     

不同施氮水平对玉米生长季土壤呼吸的影响

为了探索不同氮肥用量对玉米（Zea mays）农田土壤呼吸速率的影响,采用EGM 4密闭式土壤呼吸测量系统,对甘肃省武威凉州灌区不同施氮水平下的玉米农田土壤呼吸速率进行研究。结果表明,玉米农田土壤呼吸速率的日变化为单峰曲线,其最小值和最大值分别出现在06:00和14:00左右,日变化随温度升高而增加。同时,玉米农田土壤呼吸速率(均以CO2的排放量计算)也具有较明显的季节变化,最大值为8.92 μmol/(m2·s),出现在7月,最小值为1.12 μmol/(m2·s),出现在5月,生育期变化顺序为抽雄期>大喇叭口期>拔节期>灌浆期>成熟期>苗期。土壤呼吸速率随施氮水平升高而升高,施氮450 kg/hm2（N450）排放CO2均值为5.72 μmol/(m2·s);300 kg/hm2（N300）为5.34 μmol/(m2·s);不施氮肥（N0）为4.90 μmol/(m2·s),其中N450比N300和N0分别增加了7.12%和16.73%,N300比N0增加了8.98%,不同施氮水平下玉米土壤呼吸速率的差异主要发生在生长盛期。     

青藏高原高寒灌丛草甸生态系统碳平衡研究

利用静态密闭箱—气相色谱法观测的高寒金露梅Dasiphora fruticosa灌丛、丛间草甸土壤微生物呼吸CO2通量结果,结合研究区群落生物量及样方调查,对高寒灌丛草甸生态系统的碳平衡状况作了初步估测。结果表明:植物生长季高寒灌丛草甸生态系统初级生产力年净固定碳量461.83g/(m2·a),土壤通过微生物呼吸年碳净排放量376.78g/(m2·a)。碳素输入大于输出,系统存在较强的CO2吸收潜力,是大气CO2的汇,其年净交换吸收碳量85.05g/(m2·a)。     

锡林郭勒草原地下生产力对生物量及环境因子的响应

在内蒙古锡林郭勒草原沿生境水热变化梯度布设样点,利用内生长法获取地下生产力,同时获取生物量和土壤环境因子的数据。采用回归分析法探讨草原植被地下生产力与地下生物量、地上生物量、气候因子以及环境因子的关系;运用相关分析,阐明生物量和环境因子之间的内在关系。结果表明:(1)地下生产力与地下生物量和年降水量之间存在显著正响应,与年均温和土壤pH值之间存在显著负响应;(2)降水是导致锡林郭勒草原地下生产力变化的主导因子;(3)气候因子尤其是年降水量的梯度变化,是引起草原生物量差异的主要原因,并在一定程度上影响着土壤因子。