Estimating the component of soil respiration not dependent on living plant roots: Comparison of the indirect y-intercept regression approach and direct bare plot approach

Distinguishing between root and non-root derived CO₂ efflux is important when determining rates of soil organic matter turnover, however, in practice they remain difficult to separate. Our aim was to evaluate two methods for determining the component of below-ground respiration not dependent on plant roots (i.e., basal soil respiration; R_b). The first approach estimated R_b indirectly from the y-intercept of linear regressions between below-ground respiration (BGR) and root biomass. The second approach involved direct measurements of soil respiration from bare plots. To compare the contrasting approaches, BGR and crop biomass measurements were collected throughout the year in a range of agricultural systems. We found that both methods were very closely correlated with each other. Values of R_b determined by the intercept approach, however, were slightly higher than those determined by measurement of bare plots. Both approaches showed a seasonal trend with estimates of R_b lowest in winter months at 0.02 t C ha⁻¹ month⁻¹ for the y-intercept approach and 0.11 t C ha⁻¹ month⁻¹ for the bare plots approach, even after the data had been corrected for the influence of soil temperature. Highest rates of R_b occurred from the height to the end of the crop growing season (0.8-1.5 t C ha⁻¹ month⁻¹). The annual CO₂ efflux due to R_b was estimated to be 8.1 t C ha⁻¹ y⁻¹ from the y-intercept approach and 6.8 t C ha⁻¹ y⁻¹ from bare plots. Annual BGR was 12.1 t C ha⁻¹ y⁻¹. We conclude that both methods provide similar estimates of R_b, however, logistically the bare plots approach is much easier to undertake than the y-intercept approach.     

中国基干鸟类综述

"基于鸟类(basal birds)"为一种类数量相对较少的化石鸟类,基干鸟类较另一鸟类群--"鸟胸类(Ornithothoraces)"原始;鸟胸类(包括现生鸟类和反鸟类)为一类种类数量很大、具有同一祖先、且来源于基干鸟类的鸟类群.在过去的15年里,共有产自中国的8个属、12个有效种基干鸟类发表,而产自的德国的始祖鸟为唯一的非中国产基干鸟类;当然,孔子鸟化石也发现于朝鲜.本文对产自中国的基干鸟类的形态学、系统发生和生态学进行了简单的综述.中国的化石材料对科学地了解鸟类的早期演化具有重要意义,揭示了基干鸟类个体相对较大、形态特征和生态环境变异也相对较大等特点.尽管有些明显的不确定因素的存在(例如热河鸟、会鸟和中鸟的相对系统关系存有争议),但是由于中国化石材料的存在,鸟类早期演化的真实场景已经愈加清晰.     

超高产夏玉米植株氮素积累特征及一次性施肥效果研究

 【目的】探讨实现超高产夏玉米(≥12 000 kg?hm-2)简化、高产和高效施肥技术。【方法】2007年和2008年在河南省浚县通过大田试验研究了超高产夏玉米植株氮素吸收、分配和积累特性及具有知识产权的缓/控释氮肥施用效果。【结果】拔节期至大喇叭口期和吐丝期至灌浆中期是超高产夏玉米两个氮素吸收关键时期,从出苗到吐丝期,叶片是氮素的分配中心,吐丝期以后,籽粒/果穗成为氮素的分配中心;吐丝后超高产夏玉米氮素吸收积累量占总积累量的40%—48%,生育后期土壤充足供氮促进夏玉米对氮素的吸收利用保证籽粒灌浆,对实现超高产至关重要。苗期一次性施用缓/控释氮肥的植株氮素积累量比常规2次施氮提高了6%—7%,产量提高了3%—4%,氮肥利用率提高了5个百分点,氮肥农学效率提高了1.26—1.59 kg?kg-1。【结论】施用缓/控释氮肥有利于超高产夏玉米生育后期氮素吸收利用,实现了超高产夏玉米的一次性施肥,增产显著且省工高效。     

荒漠生态系统土壤呼吸速率对环境因子的响应

为探明环境因子与土壤碳释放之间的关系,利用LI-8100土壤碳通量自动测定仪监测塔里木河下游典型断面的荒漠河岸林群落土壤呼吸的变化动态,并同步观测植被盖度、地下水位、土壤特性及温度等相关因子的变化,分析其与土壤的关系。结果表明:1)在同一温度范围条件下,虽然土壤呼吸对温度变化有所响应,但温度不再是土壤呼吸作用的主要限制因子,根系和土壤微生物的生命活动很容易受到其他因素的影响和制约;2)监测区地下水对土壤呼吸速率存在一定的影响,地下水位越高土壤呼吸速率越小,地下水位越低土壤呼吸速率越大;3)植被盖度与地下水同时作用于土壤呼吸过程;4)在地下水的影响下土壤特性对土壤呼吸过程也存在影响。     

陆地生态系统土壤呼吸的影响因素研究综述

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环中的一个重要过程,也是陆地生态系统最大的二氧化碳释放源,对全球气候和环境变化产生重要影响。对国内外关于陆地生态系统土壤呼吸影响因素的研究进行综述,分析了温度、水分、土壤性质等非生物因素,植被、土壤微生物、土壤动物等生物因素以及人类活动等对土壤呼吸产生的影响。最后分析了目前有关土壤呼吸研究中存在的问题,并提出了今后努力的方向:改进和创新土壤呼吸的测量方法,拓宽土壤呼吸的研究范围,加强土壤呼吸组分的区分研究,重视人类活动对土壤呼吸影响的研究。     

不同耕作方式对绿洲区夏玉米农田土壤呼吸及酶活性的影响

[目的]研究民勤荒漠绿洲区免耕(Tn)、少耕(Tm)、深松(Ts)和秋翻(Tf)4种耕作方式下土壤呼吸速率的动态变化及其与土壤酶活性的关系,为制定科学有效的土壤碳调控管理措施提供依据。[方法]在2a的田间定位试验基础上,利用LI-8100土壤碳通量测量系统测定不同生育时期(苗期、抽穗期和成熟期)玉米田土壤呼吸速率动态变化,同时取0—20cm土样测定土壤酶活性和理化性质。[结果](1)民勤荒漠绿洲区土壤呼吸具有典型的日动态变化,4种耕作措施土壤呼吸速率日变化在玉米整个生育期呈单峰曲线变化,土壤呼吸速率依次为:TfTmTsTn,有机碳含量与土壤呼吸速率呈显著正相关(p0.05),说明在民勤荒漠绿洲区,传统耕作明显加快了玉米农田土壤碳的释放。(2)土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、过氧化氢酶和β-葡萄糖苷酶活性与土壤呼吸有较好相关性(p0.05),其中与过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性达到极显著水平(p0.01);pH值、速效钾、有机碳与脲酶、蔗糖酶、β-葡糖糖苷酶活性达到极显著水平(p0.01)。[结论]耕作方式可以通过改变荒漠绿洲区土壤理化性质、激发酶活性从而使土壤呼吸速率发生不同程度的改变,影响玉米田CO2的释放。     

桉树速丰林鸡粪施用效应分析

采用随机区组设计开展桉树施用鸡粪的试验研究,对不同施肥处理的林分生长量、林相特征以及经济效益进行分析,结果表明,穴施0.5kg以上近似绝干的鸡粪作基肥,其施用优势明显,能显著提高林分生产力,叶片浓绿、宽大、肥厚,叶绿素含量较高,树势强壮,而且经济效益较好,2年生林分平均树高、胸径、材积和蓄积分别达8.0～8.5m、7.0～7.4cm、0.015 6～0.018 6m3和21.5～26.3m3·hm-2,比穴施钙镁磷肥0.5kg为基肥的分别提高9.5% ～15.8%、9.6% ～15.7%、31.1% ～56.3%和32.8% ～62.7%,其中尤以穴施0.75kg鸡粪的经济效益最好,投入产出比高达14.91.     

小兴安岭典型温带森林土壤呼吸对强降雨的响应

森林土壤呼吸是全球碳循环的重要组成部分,其对降雨格局的变化如何响应,是当前全球变化研究中的热点问题。本研究以小兴安岭地区原始温带森林(云冷杉红松林)为研究对象,使用SF-3000土壤气体通量自动测量系统,对雨季不同时期4次强降雨前后的土壤呼吸速率、土壤呼吸的组分和相关环境因子进行了连续观测。结果表明:1)土壤温度和含水量协同影响土壤呼吸强度。降雨是影响甚至改变控制土壤呼吸(Rs)的关键环境因子,强降雨使土壤含水量激增,并对土壤温度也有不同程度的影响。雨季初期强降雨对Rs的扰动作用相对较小,雨季中期强降雨可抑制Rs,在雨季结束后强降雨可促进Rs。2)在雨季不同时期的强降雨均不同程度的影响了土壤异养呼吸(Rh)与土壤呼吸的比例(Rh/Rs),相对于土壤自养呼吸(Ra),短时极强降雨对Rh的抑制作用更强。3)加入水分修正系数c的Rs与T5、W5指数关系模型可更好的表征土壤含水量和土壤温度对土壤呼吸的影响,不同雨季时期的强降雨均对土壤的温度敏感系数(Q10)有着显著的影响。强降雨使得土壤对水分的敏感性降低,处于雨季不同时期的土壤水分敏感性表现为:在雨季的开始和结束后,土壤呼吸的水分敏感性较高,而雨季中期的水分敏感性较低。      

海南儋州地区橡胶林碳通量特征研究

以位于海南省西北部儋州地区的橡胶林为研究对象,采用涡度相关技术进行长期CO₂通量观测。结果表明:1）橡胶林净生态系统碳交换（NEE）日动态为“U”型曲线,白天NEE为负值,是碳吸收,夜间NEE为正值,是碳排放;全年除2月份为较弱的碳排放外,其余月份均为碳吸收,雨季各月NEE值较大,旱季各月NEE值较小,橡胶林碳吸收最强月份为6月,碳排放最强（吸收最弱）的月份为2月;因研究样地橡胶林树正处于生长旺盛期,固碳能力强大,橡胶林年NEE总量超过11.0 t·hm^-2·a^-1,碳汇能力高于其他亚热带和热带人工林,也高于纬度接近的海南岛尖峰岭热带山地雨林。2）橡胶林生态系统呼吸（R_e）日动态为单峰型曲线,全年R_e均为正值,即为碳排放,白天R_e量及变动幅度均明显大于夜间;全年R_e日变化呈不规则曲线,全年雨季各月R_e值均较大,旱季各月R_e值相对较小,橡胶林生态系统呼吸最强月份为8月,呼吸最弱的月份为12月;海南岛橡胶林生态系统年呼吸总量巨大,年总量超过20.0 t·hm^-2·a^-1,与同纬度的热带雨林接近。     

邻苯二甲酸二甲酯污染对黑土土壤呼吸和土壤酶活性的影响

通过温室中进行的微宇宙实验,探讨了不同浓度邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate, DMP)污染对黑土土壤呼吸和酶学活性的影响。研究结果表明,DMP污染处理后黑土微生物呼吸速率和代谢熵均表现为低浓度(5 mg·kg^-1)促进,高浓度(10、20、40 mg·kg^-1)抑制,且抑制效应与DMP污染浓度正相关;DMP污染对黑土过氧化氢酶具有抑制效应,对黑土转化酶和脲酶呈现为激活效应,且与污染浓度正相关;DMP污染对黑土多酚氧化酶和蛋白酶呈现随时间波动而变化的趋势,多酚氧化酶表现为先抑制后促进,蛋白酶则为先促进后抑制。通过典型对应性分析发现DMP是影响黑土酶学性质改变的主要因素,DMP污染改变了黑土代谢特征,进而可能影响黑土的生态系统功能。