绿肥还田结合减氮对麦田土壤呼吸及其温度敏感性的影响

研究绿肥还田结合氮肥减施对麦田土壤呼吸动态及小麦产量的影响,以期为干旱绿洲灌区农田碳减排技术研发提供理论依据。试验于2021—2022年在甘肃河西绿洲灌区开展,以常规施氮无绿肥还田(N100)为对照,设施用15000 kg∙hm^(−2)绿肥+85%氮肥(G_(1)N_(85))、22500 kg∙hm^(−2)绿肥+85%氮肥(G_(2)N_(85))、30000 kg∙hm^(−2)绿肥+85%氮肥(G_(3)N_(85))、15000 kg∙hm^(−2)绿肥+70%氮肥(G_(1)N_(70))、22500 kg∙hm^(−2)绿肥+70%氮肥(G_(2)N_(70))和30000 kg∙hm^(−2)绿肥+70%氮肥(G_(3)N_(70))共7个处理。探讨小麦生育期的土壤呼吸速率、碳排放量、产量及碳排放效率,分析土壤呼吸对土壤温度的响应。结果表明:不同处理下麦田土壤呼吸速率均呈先升高后降低的单峰趋势,全生育期内变化范围为0.8~6.2μmol∙m^(−2)∙s−1。绿肥还田结合氮肥减施显著提高麦田土壤呼吸速率及土壤碳排放总量,与N100相比,平均增幅分别为7.2%~19.8%和5.7%~18.8%;其中G_(3)N_(85)和G_(3)N_(70)较其他处理土壤呼吸速率分别增加2.3%~16.0%和3.3%~19.8%,土壤碳排放总量分别增加2.9%~15.2%和3.1%~18.8%;与G_(3)N_(85)相比,G_(3)N_(70)处理两年平均土壤呼吸速率及土壤碳排放总量分别增加3.3%和3.1%(P<0.05)。绿肥还田结合氮肥减施处理显著降低土壤呼吸温度敏感性(Q10),与N100相比,Q10值降幅为10.4%~18.1%(P<0.05)。绿肥还田结合氮肥减施显著影响了小麦产量和土壤碳排放效率,其中G_(3)N_(85)处理分别显著高于其他处理4.2%~45.6%和0.3%~26.4%(P<0.05)。可见,绿肥还田结合氮肥减施在增强麦田土壤呼吸的同时,显著降低土壤呼吸温度敏感性,提高小麦产量和碳排放效率,其中翻压绿肥30000 kg∙hm^(−2)配合氮肥减量15%处理(G_(3)N_(85))是河西绿洲灌区小麦田节氮减排和提高农田土壤生产力的有效途径。

降雨梯度对林地土壤呼吸温度敏感性影响研究进展

在全球气候变化背景下,降雨格局改变导致生态系统碳循环发生变化,土壤呼吸温度敏感性(Q 10)是土壤呼吸机理研究和碳排放模型构建与预测的重要内容,探究降雨梯度下林地土壤呼吸温度敏感性的影响因素具有重要意义。以我国生态气候区作为降雨梯度表征,基于公开发表的文献资料,重点总结以我国干旱、半干旱和半湿润3个气候区确定的降雨梯度下,林地土壤呼吸温度敏感性影响的研究进展和作用机理。结果表明,降雨梯度下降雨格局改变会对土壤水热状况、土壤底物、土壤微生物群落及其酶活性等产生影响,土壤水分、土壤温度、土壤有机质、土壤微生物及酶活性和林地植被类型都会影响土壤呼吸强度,导致土壤呼吸温度敏感性发生变化;降雨梯度下,各因素对土壤呼吸温度敏感性影响程度不同,且各因素相互作用,导致林地土壤呼吸温度敏感性存在不确定性。针对目前林地土壤呼吸温度敏感性研究所存在的问题,建议今后应进一步统一土壤呼吸测定标准,通过长期野外实验结合室内模型推演增加试验结果的准确性,扩大研究范围,准确估算未来气候变化条件下林地的土壤呼吸温度敏感性。

凋落物输入对土壤呼吸温度敏感性的影响

目的 明确凋落物输入对土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))的影响,对准确理解全球气候变化具有重要的意义。方法 利用已发表的47篇研究论文,从凋落物管理措施、植被类型、气候、地形、土壤理化性质等调控因素揭示凋落物输入对土壤呼吸温度敏感性的影响。结果 (1)不同底物调控下,凋落物Q_(10)显著大于土壤呼吸Q_(10),且呈现出对照Q_(10)>倍增Q_(10)>去凋Q_(10)的趋势;(2)不同植被因素条件下,Q_(10)的增加程度在不同植被类型下呈现出阔叶林>混交林>针叶林>草的趋势,且Q_(10)随着林龄的增加而增大;(3)不同气候条件下的Q_(10)随着温度的增加而呈现出逐渐降低的趋势,而随着降雨量增加Q_(10)则呈现出先增后减的趋势;(4)不同海拔梯度条件下,高海拔Q_(10)最大,而低海拔Q_(10)最低;(5)不同理化性质条件下,Q_(10)随着容重的增加而呈负相关,pH以及SOC与Q_(10)呈正相关,Q_(10)随着C∶N的增大呈现先增大后减小的趋势。结论 凋落物输入后会导致Q_(10)发生变化,但这种变化会受到植被类型、气候、地形以及土壤理化性质等因素的调控。

红壤侵蚀区马尾松林恢复过程中土壤异养呼吸及微生物多样性的变化特征

土壤异养呼吸是影响土壤有机碳积累的关键因素。以南方红壤水土流失区不同恢复年限的马尾松林(未治理地(Y0)、恢复14 a(Y14)、恢复31 a(Y31))为对象,对不同呼吸组分进行测定并结合温度、水分以及微生物等因子,研究马尾松林恢复对土壤异养呼吸的影响。结果表明:不同恢复年限马尾松林土壤异养呼吸差异显著,恢复31 a显著大于恢复14 a以及未治理地,未治理地异养呼吸速率仅为0.99μmol·m^(–2)·s^(–1),而治理14 a、31 a分别为2.20、2.80μmol·m^(–2)·s^(–1);温度是异养呼吸季节变化的主要影响因子,分别解释季节变化的40.6%(Y0)、62.2%(Y14)、66.6%(Y31);马尾松林恢复后土壤异养呼吸温度敏感性(Q10)显著增加,Y0、Y14、Y31的Q10分别为1.58、1.93和1.82;不同恢复年限土壤异养呼吸占土壤总呼吸比例为77.94%(Y0)、70.84%(Y14)、77.35%(Y31)。结构方程表明,在马尾松林恢复过程中,土壤有机碳(SOC)、温度以及土壤微生物多样性变化是影响土壤异养呼吸变化的主要因子,其中SOC、土壤微生物与异养呼吸显著正相关,而植被恢复过程中土壤温度变化与异养呼吸显著负相关。本研究结果表明,马尾松林植被恢复过程中SOC的积累以及缺乏有效的物理保护增加了微生物对SOC的分解,另一方面土壤环境温度的降低和细菌、真菌丰度的增加以及群落中变形菌、子囊菌、酸杆菌的增加,更进一步加剧微生物对原有土壤有机质的分解强度,导致异养呼吸碳排放的持续增加,最终限制了马尾松林土壤碳吸存效率。因此,较高的土壤异养呼吸可能是影响红壤侵蚀退化区土壤有机质进一步提升的关键。

塔里木河流域干旱区棉田土壤呼吸的温度敏感性研究

利用阿克苏绿洲农田试验站连续测定的棉田土壤呼吸值及同步测定的土壤温度与湿度数据,构建通用的土壤呼吸温度敏感性模型.结合构建的模型,对5个常用的土壤呼吸温度模型所模拟的研究区的土壤呼吸变化的温度敏感性进行评析.结果表明:Arrhenius模型能较好的预测研究区的土壤呼吸温度敏感性的变化;研究区土壤呼吸温度敏感性随温度的升高呈下降的趋势.两类试验样地土壤呼吸温度敏感性存在明显的差异性,这可能与两类试验样地土壤呼吸组分的差异有关,这是以后需要重点关注的地方.

陇中地区典型玉米农田生态系统呼吸作用对温湿度的响应研究

农田生态系统碳通量变化主要由作物光合作用和农田的呼吸作用引起。在陆地生态系统中,准确评估玉米农田生态系统的呼吸作用产生的碳排放量对全球碳通量的研究意义重大。使用甘肃省会宁县大山川村(属陇中半干旱区)玉米农田生态系统在2020年11月至2021年10月的涡度和土壤水分及温度监测数据,分析了玉米农田生态系统呼吸速率(R_(eco))的日平均变化和呼吸敏感性指数(Q_(10))在生长季内的月平均变化,探讨R_(eco)对温度的响应,并用不同模型进行拟合评估。陇中半干旱区玉米农田生态系统呼吸速率在年内呈单峰变化,日均最大呼吸速率11.49μmol/(m^(2)·s),相比呼吸速率对空气温度(Ta)与不同深度土壤温度(Ts)的响应,深度20 cm处的土壤温度(Ts_(20))对该地区R_(eco)全年拟合效果最佳。Q_(10)指数在生长季内表现出单峰型变化,最大值出现在8月(5.52μmol/(m^(2)·s)。通过各个模型拟合得出陇中地区玉米农田生态系统年呼吸碳排放量介于863.71~990.18 g C/m^(2),选择拟合效果最好的模型(Q_(10)模型),在考虑参数时变性对Q_(10)模型优化后,Q_(10)模型拟合精度得到大幅度提升,年碳排放量估计值由868.57 g C/m^(2)提高至1094.48 g C/m^(2),更加接近观测值(1110.28 g C/m^(2))。R_(eco)在土壤水分低于0.16 m^(3)/m^(3)时(出现在12-2月)受到抑制。

模拟氮沉降对长江滩地杨树林土壤呼吸温度敏感性的影响

研究氮沉降量增加对土壤呼吸温度敏感性的影响,对于研究土壤呼吸在气候变化中的作用有重要意义。以长江中下游滩地杨树人工林为对象,通过定位模拟氮沉降实验的方法,研究了滩地杨树人工林生态系统土壤呼吸的变化特征和土壤呼吸各组分的温度敏感性对几种氮沉降量浓度的短期响应。结果表明:(1)各处理土壤总呼吸、土壤微生物呼吸、根系呼吸与各层次土壤温度均呈显著正相关关系,和5cm层土壤温度相关性最大。5cm层土壤温度可以解释土壤总呼吸、土壤微生物呼吸和根系呼吸季节变化的比例分别为50.5%—71.0%、51.5%—73.9%、35.7%—63.2%;(2)对照组(CK,0g N m-2a-1)土壤总呼吸、土壤微生物呼吸与根呼吸的Q10值分别为2.54、2.72和1.94;(3)在各氮添加水平中,中氮水平(MN,10g N m-2a-1)促进了土壤总呼吸、土壤微生物呼吸和植物根呼吸的温度敏感性。高氮水平(HN,20g N m-2a-1)都降低了土壤总呼吸、土壤微生物呼吸和植物根呼吸的温度敏感性,低氮水平(LN,5g N m-2a-1)降低了土壤总呼吸和土壤微生物呼吸的温度敏感性,促进了根呼吸的敏感性。

红壤侵蚀区植被恢复对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

土壤呼吸作为土壤与大气CO_2交换的重要环节,其排放量的大小在一定程度决定了土壤碳库的源与汇。研究红壤侵蚀区植被恢复对土壤呼吸及其温度敏感性(Q_(10))值的影响,对于理解土壤有机碳积累机制具有重要意义。本研究选取了福建省河田镇未治理地及邻近恢复13 a和31 a的马尾松人工林,对土壤呼吸进行监测。结果表明:未治理地土壤呼吸并无显著季节差异,恢复13 a和恢复31 a后土壤呼吸季节差异显著;恢复13 a和31 a土壤呼吸与Q_(10)显著高于未治理地,恢复13 a和31 a土壤呼吸与Q_(10)未见显著差异。季节尺度上,土壤呼吸速率与土壤水分相关性弱,而与土壤温显著相关,未治理地土壤温度仅能解释土壤呼吸速率的25.3%,而恢复后土壤温度则解释了土壤呼吸速率的48.8%～66.5%;结构方程模型表明,对土壤呼吸和温度敏感性影响最大的分别是凋落量和土壤微生物。研究为进一步认识退化生态系统土壤碳动态机制提供依据。

南阳盆地农田裸地土壤呼吸温度敏感性变化特征分析

南阳盆地处于中国南北气候过渡带和东西地理交会处,研究南阳盆地的土壤呼吸温度敏感性对探究中国陆地生态系统碳循环过程的气候变化的响应和适应有重要意义.土壤呼吸温度敏感系数Q10值是模拟全球变暖与生态系统碳释放之间反馈强度的重要参数,利用ACE自动土壤呼吸测量仪对南阳市郊的农田裸地进行土壤呼吸探测,对研究地的土壤呼吸变化的温度敏感性进行评析.结果表明研究地的土壤呼吸随土壤表层温度上升呈上升趋势,通过分析得出研究地土壤呼吸温度敏感系数Q_(10)为1.75.土壤表层温度、土壤相对湿度在不同程度上影响着土壤呼吸变化,其中土壤表层温度的影响最为显著(R^2=0.4858).

长期施肥对休闲季土壤呼吸温度敏感性的影响

【目的】在农作物-休闲轮作系统中,研究长期施肥条件下休闲季土壤呼吸温度敏感性(Q10)的变化机理,为科学调控黄土高原雨养区的农田温室气体排放提供依据。【方法】依托长武农田生态试验站的长期定位施肥试验,在小麦收获后的休闲季测定不同施肥处理下(CK、N、NP、M、NPM)的土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分、底物的数量(土壤有机碳和根茬碳)和质量(土壤碳氮比和根茬碳氮比,依次简写为土壤C﹕N和根茬C﹕N),研究长期施肥影响休闲季Q10变异的机理。【结果】在休闲季,不同施肥处理下的土壤呼吸速率差异显著(P<0.05),长期施肥导致土壤呼吸速率增加了6%—127%。土壤温度、土壤水分、底物的数量和质量均是影响土壤呼吸速率的重要因素(P<0.05)。土壤温度对土壤呼吸速率的影响,利用指数关系模型进行拟合(P<0.05),且土壤温度可以解释40%—57%的土壤呼吸变异性。而土壤呼吸速率对土壤水分的响应则用抛物线关系模型进行拟合(P<0.05),且土壤水分可以解释56%—74%的土壤呼吸变异性。同时,底物的数量和质量对土壤呼吸速率的影响,利用线性关系模型进行模拟(P<0.05),且底物的数量和质量可以解释高达66%—94%的土壤呼吸变异性。长期单施氮肥处理(N)对土壤有机碳影响不显著(P>0.05),而NP、M和NPM处理下的土壤有机碳则增加了12%—36%。同时,N处理下的根茬碳减少了34%,而NP、M和NPM处理下的根茬碳则增加了15%—63%。N和NP处理下的土壤C﹕N影响不显著(P>0.05),而M和NPM处理下的土壤C﹕N则增加了12%—13%。不同施肥处理下的根茬C﹕N则降低了8%—38%。在休闲季,长期施肥导致Q10降低了12%—56%,而长期施肥处理下Q10的差异与底物的数量(土壤有机碳和根茬碳)和质量(土壤C﹕N和根茬C﹕N)或者二者的交互作用密切相关(P<0.05)。Q10随着底物数量和土壤C﹕N的增加均呈现出线性降低的趋势(P<0.05),且底物的数量和土壤C﹕N可以解释61%—95%的Q10变异性,而Q10随着根茬C﹕N的增加呈现出线性增加的趋势(P<0.05),且根茬C﹕N可以解释72%的Q10变异性。同时对Q10的贡献呈现出根茬碳>根茬C﹕N>土壤有机碳>土壤C﹕N的趋势(2.16 vs.1.22 vs.0.48 vs.0.03)。【结论】在农作物-休闲轮作系统中,长期施肥通过影响底物的数量和质量影响休闲季Q10的变化,对科学评价黄土高原雨养区的农田温室气体排放具有重要意义。

集约化农业区不同土地利用方式的土壤呼吸温度敏感性差异研究

为揭示土地利用变化过程中农业活动对土壤呼吸的影响,研究三江平原旱改水田(DL-PL)、湿改水田(WL-PL)、湿改旱地(WL-DL)和林改旱地(FL-DL)等4种土地利用方式的土壤呼吸温度敏感性及其土壤呼吸速率与温度、水分、碳含量的关系,并在此基础上估算累积土壤呼吸量。结果表明,4种土地利用方式的土壤呼吸速率随着土壤深度增加而呈降低的趋势,平均土壤呼吸速率由高到低表现为DL-PL>WL-PL>WL-DL>FL-DL。研究期土壤深度为0~60 cm时,4种土地利用方式的累积土壤呼吸量由大到小依次为DL-PL>WL-PL>FL-DL>WL-DL,总体上水田的土壤呼吸量比旱地高。在不同土壤深度,土壤呼吸速率与土壤温度、土壤含水量之间均存在极显著(P<0.01)正相关关系,土壤温度和含水量对土壤呼吸的解释能力分别在71%、69%以上。同时,土壤呼吸速率与土壤碳含量呈正相关关系,但土壤碳含量对土壤呼吸作用的解释能力较低(P>0.05)。本研究将为评估农业区域碳收支平衡以及制定科学有效的土壤管理措施提供依据,同时补充完善土壤碳排放机制理论。

模拟增温对不同月份蒙古栎林土壤呼吸的影响

【目的】探索全球气候变暖对三江平原蒙古栎林碳排放量的影响。【方法】以三江平原蒙古栎次生林为研究对象,研究不同生长季土壤呼吸组分对红外线辐射器模拟增温的响应。【结果】模拟增温使蒙古栎林6月断根组土壤体积含水量显著升高,断根组的土壤体积含水量均显著高于未断根组。模拟增温使6月断根组土壤呼吸速率显著降低,而相同增温条件下断根处理会导致土壤呼吸速率显著降低。不同生长季异养呼吸速率占比均达到50%以上。土壤温度与土壤总呼吸速率、土壤异养呼吸速率均呈现极显著指数正相关关系,土壤体积含水量与土壤总呼吸速率、土壤异养呼吸速率呈现显著线性负相关关系。模拟增温导致土壤呼吸敏感性升高,而相同增温条件下断根处理会导致土壤呼吸敏感性降低。双因素方差结果表明,以断根为自变量时主效应存在,而以增温为自变量时主效应不显著。【结论】模拟增温总体上未对蒙古栎林土壤总呼吸速率及土壤异养呼吸速率造成显著影响,可能是由于模拟增温开展时间较短,增温幅度较低造成。

不同配比施肥对蒜地土壤呼吸的影响

为了解施肥与蒜地土壤呼吸的关系,进行了不同氮、硫配比施肥对蒜地土壤呼吸影响的研究。结果表明:大蒜地土壤呼吸因施肥处理的不同而存在显著差异,无论在苗期还是在成熟期,施N 400kg/hm2且不施S肥处理土壤呼吸速率最高,苗期和成熟期分别为3.56μmol/(m2.s)和5.82μmol/(m2.s),均显著高于对照处理;不同施肥处理对土壤温度变化的响应也存在差别,其中土壤温度对施N 400kg/hm2且不施S肥处理的解释程度也最高,达85.7%;而各处理的土壤呼吸温度敏感性(Q10)间则没有显著差异。

模拟降水氮沉降对藏北高寒草甸土壤呼吸的影响

全球范围内大气氮沉降量的升高,增加了陆地生态系统的氮输入,从而影响土壤CO_2的排放。2014年采用生长季(6-8月)喷洒添加定量NH_4NO_3液体的方式模拟降水氮沉降,参照中国氮沉降分布格局决定氮素添加剂量为40kgN·hm^(-2)·a^(-1)(N40),以喷洒等量清水为对照(CK)。生长季内定期测定植物群落生物量,并利用LI-8100土壤碳通量测量系统,选两个典型晴天进行土壤呼吸速率日动态变化过程测定,同时在6月下旬-9月初定期测定土壤呼吸速率,以探究氮沉降增加对藏北高寒草甸土壤呼吸的影响。结果表明:(1)氮沉降使高寒草甸地上生物量显著增加(P<0.05)。(2)高寒草甸生长季土壤呼吸具有明显的典型日动态变化和生长季变化。典型日动态呈双峰曲线,土壤呼吸速率最大值出现在13:00-14:00和16:00;生长季变化呈单峰曲线,最大值出现在8月,生长季初期和末期土壤呼吸速率较低。(3)氮沉降极显著促进了高寒草甸的土壤呼吸,与对照相比,生长季平均土壤呼吸速率增加66.1%(P<0.001)。(4)土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度和地上生物量呈极显著正相关关系(P<0.001)。(5)氮沉降对土壤呼吸的温度敏感性无显著影响。研究结果说明在高寒草甸,由于氮沉降导致地上地下生物量增加,从而导致土壤呼吸速率的增加。

中度火干扰对兴安落叶松林土壤呼吸的影响

通过测定中度火干扰后塔河地区兴安落叶松(Larix gmelinii)林生长季土壤呼吸(R_s),并进一步探究火干扰后影响土壤呼吸变化的主要环境因子。选择在塔河林业局火烧4年后兴安落叶松林中度火烧迹地设置样地,选择临近未过火区域设置对照样地。土壤呼吸通量用LI-8100进行测量,土壤异养呼吸(R_h)采用壕沟法进行测量。火烧迹地与未火烧对照样地生长季土壤呼吸速率平均值分别为(3.67±1.03)μmol CO_2m^(-2)s^(-1),(4.21±1.25)μmol CO_2m^(-2)s^(-1)。火烧迹地土壤呼吸速率显著降低(P<0.05)。生长季土壤呼吸组分的动态变化表明,土壤呼吸速率的降低是因为土壤自养呼吸(R_a)显著降低导致的(P<0.05)。温度是控制这一地区生长季土壤呼吸变化的主要环境因子。与对照样地相比,火烧迹地土壤呼吸的变化与土壤温度具有更强的相关性。塔河地区兴安落叶松林火烧迹地和未火烧对照样地Q_(10)分别为5.85±1.06,4.25±1.19,火干扰后Q_(10)显著增加(P<0.05)。研究结果表明:在全球气候变化的背景下火干扰后中国塔河地区兴安落叶松林生态系统对温度的变化更为敏感。本研究结果将为研究中国塔河地区火干扰后碳循环变化提供数据支持。

全球气候变暖的隐形推手——土壤呼吸

全球气候变暖已成为不争的事实。世界气象组织(World Meteorological Organization,WMO)最近宣称,同工业革命以前相比较,2016年地球表面平均气温已经上升了1.1℃。与地质历史时期历次气候变化成因不同,多数科学家认为,近一个半世纪以来气候变暖最主要的驱动力是人类对化石燃料的开采和使用,因为这会将包括二氧化碳、甲烷和氮氧化物等在内的温室气体大量释放到空气之中。以二氧化碳为例,近百年来其在大气中浓度的增长速度已经远远超出过去22000年间的任何时期。根据美国国家海洋和大气管理局的报告,截止2016年,全球大气二氧化碳平均浓度将近400ppm,已超出工业革命前40%,且每年仍以一定的加速度在增长。

环境因子对土壤微生物呼吸及其温度敏感性变化特征的影响

在田间条件下研究土壤微生物呼吸及其温度敏感性(Q10)的变化特征及其影响因素对准确理解地区的气候变暖潜力具有重要意义.本研究依托长武农田生态试验站的裸地处理,利用土壤碳通量系统(Li～8100)连续6 a (2008～2013年)监测裸地处理下的呼吸速率、土壤温度和水分,探究土壤微生物呼吸及其温度敏感性的变化特征及其影响因素.在日变化尺度上,土壤微生物呼吸速率的变化特征呈单峰曲线,且这种变化趋势主要与土壤温度有关(P <0. 05),然而日平均土壤微生物呼吸速率和Q10在不同土壤水分含量条件下不同.均呈现出:适度的土壤水分条件>较高的土壤水分条件>较低土壤水分条件的趋势[土壤微生物呼吸速率:1. 20μmol·(m^2·s)^(-1)、0. 95μmol·(m^2·s)^(-1)、0. 79μmol·(m^2·s)^(-1); Q10:2. 12、1. 93、1. 59].在季节尺度上,土壤微生物呼吸速率和Q10均呈现出雨季大于非雨季的趋势[土壤微生物呼吸速率:1. 11μmol·(m^2·s)^(-1)、0. 90μmol·(m^2·s)^(-1); Q10:1. 96、1. 59],且这种变化趋势与土壤温度和水分的变化有关(P <0. 05),然而土壤温度和土壤水分的双变量模型比土壤温度或者土壤水分的单变量模型能解释更多的土壤微生物呼吸季节变异性(R^2:0. 45～0. 82、0. 32～0. 67、0. 35～0. 86;模拟值和实测值的拟合系数:0. 76、0. 64、0. 58).在年际尺度上,年累积土壤微生物呼吸变化于226 g·(m^2·a)^(-1)和298 g·(m^2·a)^(-1)之间,Q10变化于1. 48～1. 94之间,而年累积土壤微生物呼吸和Q10的年际变异性主要与年平均土壤水分含量有关(P <0. 05),且年平均土壤水分别可以解释39%和54%的年累积土壤微生物呼吸和Q10年际变异性.在裸地处理上,土壤有机碳由试验初的6. 5 g·kg^(-1)下降到目前的5. 5 g·kg^(-1),但是年累积土壤微生物呼吸却高达255 g·(m^2·a)^(-1),即裸地处理的呼吸流失量比土壤有机碳的流失量高20倍以上.

黄土高原旱地冬小麦不同生育期根系呼吸及其温度敏感性

研究农作物生育期对根系呼吸(RA)及其温度敏感性(Q10)的影响对丰富农田生态系统的碳循环理论具有重要理论和现实意义.在黄土高原雨养农田生态系统,于2009-2014年生长季,利用土壤碳通量系统测量相邻裸地土壤微生物呼吸(RH)和不施肥小麦地的土壤呼吸(RS=RA+RH),研究生育期对冬小麦RA和Q10的影响.结果表明:冬小麦净光合速率在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别为5.9、14.4、12.0和4.4μmol·m^-2·s^-1,根系活力依次为51.0、100.8、84.4和31.8μg·g^-1·h^-1.冬小麦不同生育期的RA差异显著,分别为0.26、0.67、0.91和0.56μmol·m^-2·s^-1,且RA的变异特征与冬小麦各生育期内土壤水分含量、土壤温度、净光合速率和根系活力密切相关,分别呈抛物线、指数、线性和线性关系模型.Q10在苗期、拔节期、灌浆期和成熟期分别为2.61、4.88、2.26和6.93,且Q10的变异特征与冬小麦各生育期内的净光合速率、根系活力和土壤水分含量有关,这一变化的根系呼吸贡献率在各生育期分别为29%、53%、46%和31%.除了环境因素外,冬小麦生育期也是影响RA和Q10的重要因素.

拉萨河流域河岸带湿地土壤CO_(2)排放对变温的响应

通过对26份青藏高原拉萨河流域湿地土壤样品的分析,发现土壤有机碳和总氮呈现中游西部流域低东部流域高,汇入雅鲁藏布江口较低,源头彭措较高;土壤中CO_(2)排放速率随着培养温度的升高而增加,下游各位点CO_(2)平均排放速率显著高于中游和上游.土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))在流域内汇入口和下游左侧流域(堆龙曲)表现与排放速率相似的特征,更好地突出了在下游右侧流域(墨竹工卡流域)和上游流域(麦地藏布流域)的土壤温度敏感性较低的特征.通过地理探测器探寻气象、植被、地理、双评价、生化、人口经济6个圈层对Q_(10)值的不同影响,结果表明:气象(降雨、太阳辐射)、地理(流域、海拔)、生化、人口经济等因素对Q_(10)有较强影响,其中降雨(80.76%)和太阳辐射(74.68%)在气候因素中占主要影响;流域(88.95%)分布的q值在地理因素中起到重要作用;生化因子中,各检测指标对Q_(10)的影响排序为OC(88.16%)>MBC/OC(78.72%)>MBN/TN(77.30%)>TN(72.37%)>C/N(35.14%)>MBN(8.70%)>MBC(6.80%)>MBC/MBN(5.89%);降雨侵蚀归一化指数对Q_(10)的影响达到了79.67%.此外,任何两种因子对Q_(10)值的交互作用都要大于单一因素的单独作用.地理因素中流域与其他因素间的交互作用对Q_(10)的影响最为强烈(0.90~0.96),生化因素OC与其他因素间的交互作用对Q_(10)较强烈(0.89~0.94),气象因素中降雨和太阳辐射与其他因素交互作用对Q_(10)的影响更加不可忽略.

极端干旱区增雨对泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)群落土壤呼吸温度敏感性的影响

在极端干旱区(敦煌)以泡泡刺群落为研究对象,测定了生长季内增雨对泡泡刺群落灌丛和裸地土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))的影响。结果表明:增雨明显增加了裸地的Q_(10),但未能显著改变灌丛的Q_(10)与对照相比,增雨16 mm使裸地Q_(10)显著增加28%,达1.83±0.30;在整个生长季,裸地和灌丛的Q_(10)季节波动与土壤含水量的变化存在极显著相关关系,且裸地的Q_(10)对土壤水分的敏感性(1.94)高于灌丛(1.57)。