土壤水分含量对旱稻根系和土壤呼吸速率的影响

在池栽条件下比较研究了不同土壤水分含量处理(65%WHC、75%WHC、85%WHC、95%WHC和100%WHC,WHC代表田间最大持水量)对旱稻277土壤呼吸速率及根条数的影响。结果表明,土壤水分含量对旱稻土壤呼吸速率和根条数有显著影响。随着土壤水分含量的提高,土壤呼吸速率显著下降;随着旱稻生育期的推进,除100%WHC处理的土壤呼吸速率减小外,其余水分含量处理的土壤呼吸速率都呈升高趋势;随着土壤水分含量的增加,旱稻根条数逐渐降低,在分蘖前期处理间差异达到显著水平,随着生育期的推进,处理间的差异逐渐减小,且根条数与土壤呼吸速率呈显著正相关关系。土壤呼吸速率日变化在65%WHC、75%WHC和85%WHC处理下表现为逐渐增加后保持稳定,在95%WHC处理下表现为达最大值后逐渐下降,在100%WHC处理下表现为达最大值后略有下降,并一直保持在较低水平。土壤温度日变化在不同土壤水分含量下均呈现先升高再趋于平稳的变化趋势,以75%WHC水分处理下的温度最高,95%WHC和100%WHC水分处理下土壤温度较低。相关分析表明,不同水分含量处理条件下(100%WHC处理除外),土壤呼吸速率与土壤温度呈显著或极显著的二次抛物线关系,根条数与土壤呼吸速率呈显著的正相关关系。

不同放牧强度对荒漠草原土壤呼吸速率及其温度敏感性的影响

在气候变暖影响下,研究放牧对草原土壤呼吸速率(Soil respiration rate,Rs)及其温度敏感性系数(Temperature sensitivity,Q 10)的影响,对阐述草原生态系统碳收支具有重要意义。以荒漠草原为研究对象,设置无牧、轻度放牧和重度放牧3个处理,运用全自动变温培养土壤温室气体在线测量系统,测定不同放牧处理区0~30 cm土壤变温(-10~25℃)培养下的呼吸速率并计算Q 10。结果表明:放牧处理9年后的Rs及其Q 10值为:重度放牧Rs显著高于无牧和轻度放牧(P<0.05),重度放牧显著增加0~10 cm土层Q 10值;与无牧相比,轻度放牧显著降低20~30 cm土层Q 10值;主成分分析表明:放牧强度主要影响土壤pH值、粉粒含量,进而影响Rs。轻度放牧可降低土壤呼吸Q 10值,从而减少荒漠草原土壤CO_(2)排放。因此,建议实施轻度放牧管理策略以减少荒漠草原的碳排放。

应用集合卡尔曼滤波算法对土壤呼吸速率同化及NEP估算

为了对净生态系统生产力(NEP)进行准确估算,以长白山通量观测站观测数据为基础,构建土壤温度、湿度耦合因子的更新模型(线性函数、指数函数、二次式函数),结合集合卡尔曼滤波算法(EnKF)获取高精度土壤呼吸速率数据,应用陆地生态系统碳循环综合模型(InTEC模型)准确估算NEP。结果表明:二次式模型的EnKF算法同化结果估算效果最好,决定系数(R^(2))为0.782,均方根误差为52.90 g·m^(-2)·a^(-1);指数模型EnKF算法同化结果估算值的R^(2)为0.755,均方根误差为56.47 g·m^(-2)·a^(-1);线性模型EnKF算法同化结果估算值的R^(2)为0.742,均方根误差为62.80 g·m^(-2)·a^(-1)。选取二次式模型优化后的土壤呼吸速率数据,InTEC模型模拟长白山通量观测站长时间序列净生态系统生产力的R^(2)为0.900,均方根误差为61.77 g·m^(-2)·a^(-1);InTEC模型模拟东北三省森林生态系统2003—2010年的净生态系统生产力年均值,由初始模拟的30.07 g·m^(-2)·a^(-1),经EnKF算法更新后提升到176.87 g·m^(-2)·a^(-1)。因此,采用EnKF更新土壤温度-湿度耦合因子获取的土壤呼吸速率数据,能够提高InTEC模型估算NEP的精度,为大区域尺度森林生态系统NEP估算提供技术支持。

水肥添加对草田轮作系统土壤呼吸速率的影响

土壤呼吸是生态系统碳排放最重要的途径,其微小变化将对陆地生态系统碳循环产生深远的影响。为探究不同管理方式对草田轮作系统土壤碳排放的影响,本研究开展水肥添加控制试验,动态监测紫花苜蓿(Medicago sativa L.)-冬小麦(Triticum aestivum L.)草田轮作系统中冬小麦阶段的土壤呼吸速率、土壤微生物生物量碳/氮含量、土壤温度和土壤含水量等指标。结果显示水分添加使土壤呼吸速率提高28.5%(P<0.05),但肥料添加对其影响不显著。水分添加使土壤含水量提高24.7%,但使土壤温度降低9.7%;肥料添加使土壤温度降低11.0%,使0~10 cm, 10~20 cm土层土壤微生物生物量氮含量提高336%,131%。本研究说明水肥添加通过影响土壤温度、土壤含水量等土壤质量指标,影响植物根系生长发育和微生物活性,最终影响草田轮作系统土壤碳排放。

秋茄红树林替代互花米草对土壤呼吸速率的影响

土壤呼吸是大气CO_(2)的重要来源,对全球气候变化具有重要的影响。以闽江河口互花米草和治理后恢复的秋茄红树林湿地土壤为研究对象,开展秋茄红树林替代互花米草对土壤呼吸速率影响的研究。结果表明:互花米草和秋茄红树林土壤呼吸速率均呈单峰型,夏季最高,具有明显的季节变化趋势。秋茄红树林替代互花米草没有改变土壤呼吸速率季节性变化趋势,但是显著降低了土壤呼吸速率(p<0.05)。土壤呼吸速率与气温、土壤温度呈极显著正相关(p<0.01),与含水量呈极显著负相关(p<0.01)。互花米草土壤呼吸速率与空气湿度、秋茄红树林土壤呼吸速率与土壤pH呈极显著负相关(p<0.01)。

滨海滩涂不同覆盖度下盐地碱蓬生长特征及土壤呼吸速率变化

为探究不同覆盖度下盐地碱蓬的生长特征及土壤呼吸速率变化规律,以黄河三角洲滨海滩涂典型的盐地碱蓬群落为研究对象,选取滩涂裸地区、低覆盖区、中覆盖区和高覆盖区4种样地,研究了不同覆盖度下盐地碱蓬的植株生长、根系分布及土壤呼吸速率变化间的差异。结果表明:盐地碱蓬不同覆盖区土壤的理化性质和植被生长状况差异明显,与滩涂裸地相比,盐地碱蓬不同覆盖区土壤含盐量和容重降低,土壤孔隙度和养分增加。盐地碱蓬的生长指标与覆盖度呈正相关,生物量、株高及分支数均随覆盖度的提高显著增加(P<0.05)。其中,盐地碱蓬地下部分生物量主要集中在0~20 cm表层土壤中,呈现浅层化分布;且均以2~5 mm粗度根系为主,分别占低、中和高覆盖区地下生物量的72.53%、59.72%和39.30%。细根的根长、表面积、根尖数、分支数和交叉数均随覆盖度的提高而逐步增大,且不同覆盖区之间差异显著(P<0.05)。不同覆盖区内土壤呼吸速率表现为高覆盖区>中覆盖区>低覆盖区>裸地区,并具有明显的日变化,呈现出低-高-低的单峰曲线,最大值出现在12:00—14:00。相关性分析表明,土壤含盐量与盐地碱蓬各生长指标呈显著或极显著负相关,是主要限制因子,而土壤呼吸速率与植株各生长指标均呈极显著正相关。本研究结果可为黄河三角洲滨海滩涂植被恢复与生态修复提供理论依据。

川西亚高山针叶林土壤呼吸速率与不同土层温度的关系

采用密闭气室红外CO2分析法(IRGA),在野外连续定位测定了川西亚高山冷杉原始林的土壤呼吸,并对其不同土层(0、5、10、15和20cm)的温度进行了同步测定.在此基础上,分析了土壤呼吸的日、季节动态变化,及其与不同土层温度的关系和土壤呼吸Q10值变化.结果表明:冷杉原始林土壤呼吸呈现明显的日变化和季节变化.土壤呼吸的日最高值出现在12:00—14:00,最低值出现在8:00—10:00,与土壤表面温度的日变化一致;土壤呼吸的季节变化表明:7—8月的土壤呼吸高于9—11月,与不同土层温度季节变化规律一致;土壤呼吸与不同土层温度呈显著的指数增长关系,土壤呼吸速率与土壤15cm深处温度的相关性明显高于其它土层;利用Q10模型计算0～20cm各土层的Q10值分别为2·36、4·75、4·90、6·27和5·46,表明海拔高、温度低的环境条件下,土壤呼吸的Q10值偏高.

土壤温度和湿度对长白松林土壤呼吸速率的影响

2003年6月17日、8月5日和10月10日,研究了长白山长白松林地内土壤呼吸速率和断根土壤呼吸速率日变化,并于2004年5～9月对其季节变化进行了测定.结果表明,土壤总呼吸速率和断根土壤呼吸速率的日变化均呈单峰型,峰值一般出现在12:00～14:00,8月份土壤呼吸速率的日变化幅度小于6月份和10月份.土壤总呼吸速率、断根土壤呼吸速率和根系呼吸速率具有明显的季节变化,6～8月份较高,5月份和9月份较低.2004年5～9月份,土壤总呼吸速率、断根土壤呼吸速率和根系呼吸速率的平均值分别为3.12、1.94和1.18 μmolCO2·m-2·s-1,根系呼吸对土壤总呼吸的贡献为26.5%～52.6%.土壤呼吸速率与土壤温度之间呈显著的指数相关,与土壤湿度之间呈线性相关.土壤总呼吸速率、断根土壤呼吸速率和根系呼吸速率的Q10值分别为2.44、2.55和2.27,断根土壤呼吸速率对温度的敏感程度大于土壤总呼吸速率和根系呼吸速率.土壤总呼吸速率对土壤湿度的敏感程度大于根系呼吸,断根土壤呼吸速率对土壤湿度的敏感程度最差.

黑河天涝池五种植被类型土壤呼吸速率动态特征及其影响因子

对黑河天涝池流域的5种典型植被类型(干草原、亚高山草原、亚高山灌丛、祁连圆柏林和青海云杉林)的土壤呼吸速率及其影响因子进行测定分析。结果表明:5种植被类型土壤呼吸速率具有典型的日变化和月变化模式;5种植被类型土壤呼吸速率大小表现为亚高山草原>干草原>亚高山灌丛>祁连圆柏林>青海云杉林,土壤呼吸速率的变化范围因植被类型的不同而有所差异;5种植被类型土壤呼吸速率与土壤温度、地表温度和大气温度呈显著的指数关系,且与地表温度和大气温度的相关性强于土壤温度;5种植被类型的土壤呼吸速率与湿度呈显著的线性负相关,R2为0.55—0.93,与风速呈显著的线性正相关关系;通过主成分分析表明影响5种植被类型土壤呼吸速率的主要因素各不相同,整体表现为在整个生长季0—60cm土壤的水热状况是主要的影响因素,其次是土壤表层的环境因子,最后为太阳辐射。

不同施氮水平下旱作玉米田土壤呼吸速率与土壤水热关系

为探讨不同施氮量对旱作玉米田土壤呼吸速率的影响,设置0(CK)、80、160、240、320kg·hm-25个氮肥水平,分析不同施氮水平下土壤呼吸速率动态变化及其与土壤温度和土壤含水量间的关系。结果表明:夏玉米生长季土壤呼吸速率呈单峰变化曲线,于播种后52d左右达到最大值,成熟收获时降至最低;土壤呼吸总量(Sr)与施氮量(n)满足关系式Sr=1204.09(/1+e-1.69-0.02n)。土壤温度和土壤水分是影响土壤呼吸速率的主要因素,5cm土壤温度与土壤呼吸速率呈显著正相关,土壤呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加,土壤温度可以解释旱作农田土壤呼吸速率季节变化的62.31%～78.66%;土壤水分和温度相互协调共同调控土壤呼吸,两者可以解释旱作玉米田土壤呼吸季节变化的79.63%～85.87%。

不同耕作措施对旱作春玉米农田土壤呼吸影响的研究--土壤温度对土壤呼吸速率的影响

以山西省寿阳县长期耕作试验为基础,采用碱吸收法研究不同耕作土壤呼吸,结果表明,在中国北方旱作玉米地不同耕作土壤呼吸速率动态变化趋势皆与土壤温度季节变化规律一样,呈单峰抛物线型,峰值出现在7月上旬,达C 1 253 mg/(m2.d);不同时期土壤呼吸速率均值,少耕为C 650 mg/(m2.d)和免耕为C 658 mg/(m2.d),分别比传统耕作C 649 mg/(m2.d)高0.1%和1.4%;不同耕作下土壤呼吸速率与土壤温度均呈显著正相关,免耕>传统耕作>少耕;免耕能显著增加土壤呼吸温度敏感性,免耕Q10值为2.26,比传统耕作高出40.1%,与少耕Q10值1.41相比则降低12.6%;15 cm和10 cm土层Q10均值分别为2.05和1.98,比5 cm土层Q10值分别显著高出64.7%和59.1%。可以看出,耕作措施改变土壤温度是影响旱作农田CO2排放的重要因素。

杉木生长及土壤特性对土壤呼吸速率的影响

在江西大岗山生态站选择不同发育阶段杉木人工林,研究土壤呼吸速率、土壤性质和年凋落物量的变化特征以及它们之间的相互关系。结果表明:杉木人工林随林分发育过程中林龄增加,林分年凋落物量和土壤纤维素酶活性逐渐增加;蔗糖酶活性呈现出先增加后降低的变化趋势,而淀粉酶活性无明显变化规律。土壤理化性质表现为幼龄林阶段较好,中龄林最差、近熟林—过熟林又逐渐恢复的变化特征;但不同指标恢复速度不同。土壤呼吸速率从幼龄林到近熟林呈明显先降低后增加的变化规律;从近熟林到成熟林略有增加,但增加不显著;过熟林时又显著降低,达到中龄林水平。通径分析表明,不同土壤性质对土壤呼吸速率表现出不同程度的影响;在被研究的土壤性质中,年凋落物量、土壤有机碳含量和纤维素酶活性对土壤呼吸速率表现出更强烈的直接影响和间接影响作用。

淮北平原四种土地利用类型非生长季土壤呼吸速率

为了探讨杨树人工林撂荒地、农耕地、农林复合模式的林地和农林复合小麦地的4种土地利用方式对温室气体CO2增长及其通量的影响,利用Licor-8100土壤碳通量测定系统对以上4种不同土地利用的土壤呼吸速率变化进行了研究。结果表明:4种土地利用类型的土壤呼吸速率在非生长季冬季的月内变化和日变化不明显,都保持在低的CO2释放水平;不同土地利用类型土壤呼吸速率表现出明显的空间异质性;农林复合小麦地土壤呼吸速率在非生长季与其影响因素的关系在2009年12月份的关系不明显,2010年1月份和2月份随着气温的升高,土壤呼吸速率与温度的相关性逐渐增大,与其他因子的相关性也变大,但增加的幅度较小;4种土地利用类型中,农林复合冬小麦地的CO2平均通量为最小,CO2的释放量比例最小,为22.55%,比农田小麦地、撂荒地和农林复合隔离带林地分别减少3.02%、0.85%和6.00%的CO2释放。农林复合模式的CO2释放量比农田小麦地多释放2.85%,与人工林撂荒地的土壤呼吸速率相同。

橡胶林土壤呼吸速率及其与土壤温湿度的关系

利用Li-6400光合仪研究4 a、12 a和19 a橡胶林的土壤呼吸及其各组分（微生物呼吸、根系呼吸、凋落物呼吸）呼吸速率的日变化和年变化特征，探索土壤温度和湿度对土壤呼吸速率的影响。结果表明： 不同树龄橡胶林土壤呼吸速率在全天观测期间，出现最大值和最小值的时刻有很大差异，但在9：00-11：00时刻的测定值均接近日均值；在不同树龄橡胶林中各组分呼吸速率日变化大小虽不一致，但均表现为凋落物呼吸速率最小。4 a、12 a和19 a橡胶林土壤呼吸速率均有明显的月变化，月均值分别是2.45、2.63和2.96 μmol m-2 s-1；最大值出现在7月和8月，最小值出现在2月和3月；不同树龄橡胶林土壤呼吸速率月变化相互间差异不显著；土壤微生物呼吸占土壤呼吸的比例最高（为43.6%），根系呼吸次之（为36.1%），凋落物呼吸较小（为20.4%）。土壤呼吸速率与土壤温度之间具有显著的指数函数关系，但与土壤湿度的相关性不显著，从而得知海南橡胶林土壤温度与土壤呼吸速率有着密切的关系，土壤水分与土壤呼吸速率可能没有直接的关系。

祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率的时空变化及其影响分析

采用美国Li-COR公司生产的LI-6400-09土壤呼吸室和LI-6400便携式光合作用测量系统,在2004年生长季节对祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率进行了连续观测.结果表明:在整个生长季祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率的空间变化为随着海拔梯度的增加,土壤呼吸速率逐渐减小,其变异系数逐渐增加;生长季节土壤呼吸速率晚间维持在较低水平,2:00~6:00最低,在7:00~8:30开始升高,11:00~16:00达到最大值,16:00~18:30开始下降,整个过程呈单峰曲线.土壤呼吸速率的日平均值介于(0.79±0.60)μmol.m-2.s-1^(2.49±0.97)μmol.m-2.s-1.土壤呼吸速率7~8月份达到最大值(5.861μmol.m-2.s-1),5月与9月份次之,4月与10月份基本一致,整个生长过程总的变化趋势呈单峰曲线形式.亚高山灌丛林土壤呼吸的空间变异主要受温度、水分和植物根系的综合影响.

设施菜田土壤呼吸速率日变化特征分析

研究设施菜田土壤呼吸速率日变化特征对于了解CO2排放对环境和作物生长的影响十分重要。本研究采用CO2红外分析仪动态箱法在2009年秋冬季和2010年冬春季监测了不同有机肥和氮肥处理下设施菜田土壤呼吸速率的日变化特征。结果表明:施用有机肥和秸秆明显提高设施菜田土壤呼吸速率,尤其是在高氮投入下,鸡粪和小麦秸秆混施土壤呼吸速率明显高于其他处理;不同季节各处理土壤呼吸速率的日变化特征基本一致,土壤呼吸速率的最大值出现在14:00—17:00;随着温度升高,土壤呼吸速率逐渐增加,但是过高的温度和CO2浓度均会抑制土壤呼吸速率;上午8:00—11:00测定的土壤呼吸速率值与土壤呼吸速率日平均值基本一致,可采用上午8:00—11:00土壤呼吸速率的观测值评估设施菜田CO2的排放量;施肥、温度和温室内近地面CO2浓度是影响不同季节土壤呼吸速率日变化的主要因素,合理调控对于实现设施蔬菜的可持续发展具有重要意义。

土壤微生物和有机酸对土壤呼吸速率的影响

通过对不同植被类型土壤呼吸速率、土壤微生物数量和有机酸的测定,旨在揭示土壤微生物和有机酸对土壤呼吸的影响。结果表明,不同植被类型土壤呼吸速率大小顺序是:阔叶栎林>桦木林>落叶阔叶林>杨树林>冷杉林>红杉林>高山草甸。细菌和放线菌随海拔升高呈单峰变化趋势,土壤真菌数量随海拔升高而增多。土壤细菌和放线菌分别可以单独解释不同植被54.2%和70.57%的土壤呼吸速率变化。土壤低分子量有机酸中以草酸、柠檬酸为主,草酸和柠檬酸分别与细菌和放线菌均达到极显著相关,草酸、柠檬酸、细菌和放线菌与土壤呼吸均极显著正相关。

短期模拟增温对杭州湾滨海湿地芦苇群落土壤呼吸速率的影响

采用原位OTCs模拟增温和LICOR-6400-09土壤呼吸室法,研究了杭州湾滨海湿地芦苇群落土壤呼吸及土壤酶活性对温度升高的响应.结果表明,通过短期的模拟增温,土壤呼吸速率与对照相比提高了17.36%;增温和对照的土壤呼吸速率日变化幅度分别为:3.23±0.29和2.75±0.68μmol/(m2.s);日动态变化呈单峰曲线,峰值出现在14:00左右,最低值在早上6:00;增温和对照下的土壤呼吸速率与10cm土壤温度呈极显著的指数相关性(p<0.01);与空气温度呈显著性指数相关性(p<0.05);增温和对照处理下Q10值分别为:3.42和2.74;在0～10cm土层,β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶活性比对照有显著的提高(p>0.05),脲酶酶活性也有一定的提高(0.76%),碱性磷酸酶活性比对照略有降低(2.54%).

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(P<0.01),与真菌则呈极显著负相关(P<0.01),而与海拔梯度呈显著相关(P<0.05),表明土壤呼吸受土壤微生物群落影响较大。

城市绿地土壤呼吸速率的变化特征及其影响因子

城市绿地土壤呼吸作用深刻影响着城市生态系统碳循环过程,强化城市绿地土壤呼吸速率(Rs)的变化特征及其影响因素的研究,可揭示绿地在城市生态系统碳循环过程中的作用,为优化布局城市绿地和实现低碳排放目标提供科学依据。以广州市海珠湖公园的疏林、灌丛和草地3种典型植被类型的土壤为研究对象,于2013年11月-2014年10月采用静态箱—气相色谱法对公园绿地Rs进行跟踪观测。结果表明:海珠湖公园城市绿地在干湿季节中Rs差异显著;干季Rs较低且波动幅度较小疏林、灌丛和草地的凡变化范围分别为(1.66±0.18)-(3.26±0.20)μmol m^(-2)s^(-1)、(1.27±0.15)-(3.67±0.16)μmol m^(-2)s^(-1)和(1.94±0.08)-(6.82±1.13)μmol m^(-2)s^(-1);湿季Rs较高且波动幅度较大,疏林、灌丛和草地的Rs变化范围分别为(3.53±0.46)-(13.81±1.31)μmol m^(-2)s^(-1)、(2.82±0.22)-(12.72±1.16)μmol m^(-2)s^(-1)和(2.80±0.30)-(9.83±0.96)μmol m^(-2)s^(-1)。T_(10)和VWC_(10)均对土壤呼吸过程有重要的影响,进一步通过回归分析得出,土壤10cm处温度(T_(10))和体积含水量(VWC_(10))分别解释Rs时间变异的40%左右和10-24%左右。T_(10)和VWC_(10)相互影响、共同作用于土壤呼吸过程,双因素复合模型的解释能力较单因素模型明显提高,均在50%以上,复合模型为Rs=α·exp(β·T_(10)+γ·VWC_(10))。干湿季土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))有明显差异,湿季的Q_(10)比干季的分别高0.44、0.70和0.46。