放牧与围栏羊草草原土壤呼吸作用及其影响因子

基于静态箱式法连续2a的测定资料,比较分析了内蒙古典型羊草草原放牧与围栏样地土壤呼吸作用及其与各影响因子的关系.结果表明:①围栏内外土壤呼吸作用日、季动态差异不大,但围栏样地土壤呼吸速率明显高于放牧样地,其平均值分别是219.18 mg.(m2.h)-1和111.27 mg.(m2.h)-1,围栏样地土壤呼吸作用的升高可能与地下生物量增加和土壤水分改善有关;②对影响土壤呼吸作用的因子分析表明,放牧使土壤水分和相对湿度的影响明显降低,而对气温、大气CO2浓度和光合有效辐射的影响并不大,且放牧使羊草净光合速率的影响明显增加,而对气孔导度和胞间CO2浓度影响不大;③围栏样地土壤呼吸作用与各影响因子的相关性从大到小依次为土壤水分、净光合速率、气温、相对湿度、大气CO2浓度、胞间CO2浓度、气孔导度和光合有效辐射,其中土壤水分和气温是影响土壤呼吸作用的主要环境因子,净光合速率是主要的生物因子.尽管放牧改变了土壤呼吸速率,但土壤呼吸作用各影响因子的排列顺序基本上没有改变,只是发生了量的变化.

长白山阔叶红松林皆伐迹地土壤呼吸作用

利用静态箱式法测量长白山阔叶红松(Pinus koraiensis)林伐后13年的皆伐迹地土壤呼吸作用。分析表明,皆伐迹地土壤呼吸作用日变化趋势呈单峰曲线,峰谷值出现时间较林地提前2～4h,与土壤5cm深度温度变化趋势基本一致。整个生长季节皆伐迹地土壤呼吸速率约为林地的75%,土壤温度与土壤呼吸作用存在显著的指数关系。在降水量集中的生长季,土壤水分对土壤呼吸作用具有一定的抑制作用,利用温度和水分双因子模型可以较好地解释皆伐迹地土壤呼吸作用的变异。阔叶红松林皆伐后生物量减少和微环境变化是造成土壤呼吸作用强度和动态特征发生变化的重要原因。

长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究

用密闭静态箱式法观测了长白山阔叶红松林生态系统生长季中的土壤呼吸作用。结果表明,长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用日动态呈单峰曲线,在18∶0 0左右达到最大值。土壤呼吸作用在生长季中的动态呈单峰曲线,7月最大。6、7、8、9各月平均土壤呼吸作用分别为0 .2 2、0 .32、0 .2 3和0 .13gC·m-2 ·h-1。温度升高可以提高土壤呼吸作用强度,地下5cm的土壤温度比气温更能准确地反映土壤呼吸作用的动态变化;土壤水分含量在一定范围内增加可使土壤呼吸作用强度增加,但水分过多也会对土壤呼吸产生抑制作用而导致土壤碳排放减少。

山杨白桦混交次生林与原始阔叶红松林土壤呼吸作用比较

比较利用静态箱式法测定长白山原始阔叶红松林(Pinus koraiensis)和次生杨桦混交林的土壤呼吸作用表明,两者土壤呼吸作用的日动态均主要受温度影响,次生林土壤呼吸作用的日变化极值出现时间较原始林提前1～2h;两者具有明显的季节动态,其中8月土壤呼吸速率最大;在生长季,土壤呼吸速率与土壤含水量关系不显著,而与土壤5cm温度呈显著的指数关系;生长季(5～9月)次生林土壤释放CO2量(3449.4g·m-2)约为原始林(2674.4g·m-2)的1.3倍,这可能是由于次生林内具有比原始林较高的温度和较低的土壤含水量,更有利于根系生长代谢和土壤微生物的活动引起的。

长白山红松针阔混交林与开垦农田土壤呼吸作用比较

利用静态箱式法测定长白山红松（Pinus koraiensis）针阔混交林及其开垦农田的土壤呼吸作用.结果表明,两者土壤呼吸作用的日动态和季节动态均主要受温度影响,农田土壤呼吸作用的日变化极值出现时间较林地提前,最大值出现在12∶00左右,比林地提前6 h左右,最小值在凌晨5∶00左右,早于林地2～3 h;在生长季,土壤呼吸速率与10 cm土壤含水量关系不显著,而与土壤5 cm温度呈显著的指数关系;农田土壤温度高于林地,但在整个生长季（5～9月）林地土壤释放CO2量（2 674.4 g·m^-2）约为农田（1 285.3 g·m^-2）的2倍;观测期间,农田土壤呼吸速率占林地的比例范围在23.4%～76.3%之间,说明土壤呼吸作用还受不同土地利用方式下植被类型等的影响.农田和红松针阔混交林土壤呼吸作用的Q10值分别为3.07和2.92,农田土壤呼吸作用的Q10 值估计可能偏大.森林转变为农田后,环境、生物因子以及土壤养分含量和物理性质发生改变,共同影响土壤呼吸作用的强度和动态特征.

土壤呼吸作用和全球碳循环

土壤呼吸作用是全球碳循环中一个主要的流通途径 ,导致土壤碳以CO2 形式流向大气圈。全球土壤中碳贮存量的增加有助于缓和人为CO2 的进一步释放 ,而土壤CO2 的流失则显著地加剧大气CO2 的升高和增强温室效应。文章简单评述了土壤呼吸作用、大气CO2 升高、全球温度升高三者之间的关系 ,并提出 :改进的管理实践能减少农业土壤中CO2 净流失 ,增加有机碳贮存。减缓土壤呼吸作用的一项简单措施是减少土壤耕作。土壤扰动最小的耕作实践称为免耕作。实践证明 ,当实施免耕作时 ,土壤有机质的流失明显降低。

玉米农田土壤呼吸作用的空间异质性及其根系呼吸作用的贡献

基于4月底到9月底东北地区玉米农田土壤呼吸作用全生长季的观测,阐明了土壤呼吸作用的空间异质性特征,综合分析了水热因子、土壤性质、根系生物量及其测定位置对土壤呼吸作用空间异质性的影响,并对生长季中根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例进行了估算。结果表明,在植株尺度上,土壤呼吸作用存在着明显的空间异质性,较高的土壤呼吸速率通常出现在靠近玉米植株的地方。根系生物量的分布格局是影响土壤呼吸作用空间异质性的关键因素。在空间尺度上,土壤呼吸作用与根系生物量呈显著的线性关系,而土壤湿度、土壤有机质、全氮和碳氮比对土壤呼吸作用空间异质性的影响并不显著。通过建立土壤呼吸作用与玉米根系生物量的回归方程,对根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例进行了间接估算。玉米生长季中,根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例在43.1%～63.6%之间波动,均值为54.5%。

中国农田生态系统土壤呼吸作用研究与展望

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,占全球陆地面积的10.5%,其CO2排放量占人为温室气体排放量的21%-25%;由于农田生态系统受到强烈的人为干扰,因此农田生态系统土壤呼吸作用及其影响因素对准确评估陆地生态系统碳收支具有重要的意义。中国是个有悠久历史的农业大国,不仅为农田土壤作用的研究提供了天然的实验室,而且中国农田土壤呼吸作用的研究对全球的碳循环研究及碳收支准确评估具有非常重要的示范与指导意义。该文综述了近10年来中国农田生态系统土壤呼吸作用研究进展,指出水热因子、作物生物学特性和农业管理活动是造成中国农田生态系统土壤呼吸作用时空变异的主要因素;作物根系呼吸作用占土壤作用的比例在13%-77.2%之间,存在极大的不确定性;合理施肥、秸秆还田和免耕有助于农田生态系统土壤呼吸作用减排和固碳。指出了中国农田生态系统土壤呼吸作用拟重点加强不同区域典型农田生态系统土壤呼吸作用的比较、空间异质性、影响因素模拟及减排对策等方面的研究。

寒温针叶林土壤呼吸作用的时空特征

利用Li-6400便携式CO2分析系统对寒温针叶林土壤呼吸作用观测数据分析表明,土壤呼吸作用日、季动态均呈单峰型变化,日最大值出现在16:00左右,与5 cm土壤温度日动态相似,滞后于气温日动态变化;月最大值出现在8月份,2006年和2007年分别为8.19和6.89μmol CO2m-2s-1。日、季土壤呼吸作用与土壤温度的相关性均好于气温。土壤呼吸作用存在较大的空间变异性,一天内3:00、7:00和11:00的土壤呼吸作用变异系数分别为35.5%、27.6%和23.0%,根系和凋落物与土壤呼吸作用表现出相似的空间变异性,其中细根与土壤呼吸作用的相关性最好。

玉米地土壤呼吸作用对土壤温度和生物因子协同作用的响应

基于2005年玉米(Zea mays)生长季土壤呼吸作用及其影响因子的动态观测资料,分析了玉米地土壤呼吸作用的日和季动态及其对土壤温度和生物因子协同作用的响应。结果表明,玉米地土壤呼吸作用的日变化为不对称的单峰型,其最小值和最大值分别出现在6∶00～7∶00和13∶00左右;玉米生长季中,土壤呼吸速率波动较大,其均值为3.16μmol CO2·m-2·s-1,最大值为4.87μmolCO2·m-2·s-1,出现在7月28日,最小值为1.32μmol CO2·m-2·s-1,出现在5月4日。在土壤呼吸作用日变化中,土壤呼吸速率(SR)与10cm深度土壤温度(T)呈显著的线性关系:SR=αT+β。在整个生长季节,玉米净初级生产力(NPP)与直线斜率(α)呈显著正相关,生物量(B)也明显影响直线的截距(β)。基于此,建立了玉米地土壤呼吸作用动态模型SR=(aNPP+b)T+cB2+dB+e。土壤呼吸作用季节变化的大部分(97%)可以由土壤温度、NPP和生物量的季节变化来解释。当仅考虑土壤温度对土壤呼吸作用的影响时,指数方程会过大或过小地估计了土壤呼吸强度。该文的结果强调了生物因子在土壤呼吸作用季节变化中的重要作用,同时指出土壤呼吸作用模型不仅要考虑土壤温度的影响,在生物因子影响土壤呼吸作用的温度敏感性时,还应该把生物因子纳入模型。

巴山水青冈林生态系统土壤呼吸作用及与温度的关系

采用定位观测与综合分析相结合、野外实验与模型模拟相结合的方法,利用LI 6400光合仪研究米仓山国家森林公园巴山水青冈原生林地及皆伐13年后林地土壤呼吸特征。结果表明,原生林及皆伐迹地土壤呼吸作用季节变化和日变化均呈单峰曲线。生长季节中,土壤呼吸作用最强的季节是7-8月,最弱季节是4月和11月;昼夜变化中最强呼吸出现在14:00-15:00,凌晨5:00左右土壤呼吸作用最弱。土壤呼吸速率与5 cm深度土壤温度存在显著线性关系,与近地面地表温度存在极显著指数关系。皆伐迹地经过自然恢复后土壤呼吸作用比原生林强。

典型岩溶区土壤呼吸作用的昼夜变化特征及其影响因素

为揭示桂林毛村岩溶地区夏季表层土壤呼吸作用昼夜演变规律。本次研究选用静态暗箱/气相色谱法,监测了无降水影响下毛村岩溶区域的表层土壤呼吸通量的昼夜变化规律。同时野外监测表层土壤的温度、大气温度、大气压强等环境参数,以综合分析影响土壤呼吸作用昼夜变化的关键环境因子。结果表明:受到大气温度变化的影响,研究区域土壤表层温度呈现单峰型的昼夜变化规律,表层土壤呼吸作用也存在明显的昼夜变化特征。土壤呼吸最大值出现在12:40至14:40,最小值出现在4:40-6:40。土壤呼吸作用强度和变幅均是白天大于夜间。大气温度与土壤呼吸作用呈显著正相关关系(P<0.01),说明在土壤含水量未超过阀值时,大气温度是影响土壤呼吸作用昼夜变化的关键环境因子。本次研究明确了土壤呼吸作用在昼夜变化上的变异性,对精确估算整个生态系统的碳收支有重要意义。

土壤呼吸作用时空动态变化及其影响机制研究与展望

测定不同陆地生态系统土壤呼吸速率及其时空波动,阐明其影响因子,对于全球碳素平衡预算和全球变化潜在效应估计是最为基本的数据。然而,有关土壤呼吸作用变异性及其影响因素的知识仍存在局限性,一些关键的过程和机制还有待阐明。该文综述了近年来土壤呼吸作用时空动态规律、影响机制和模拟方面的研究进展,指出环境因子和生物因子共同驱动着土壤呼吸作用的时间动态变化;土壤呼吸作用在不同时间尺度上还具有明显的空间异质性,这主要是植被覆盖、根系分布、主要的环境因素和土壤特性空间分布的异质性造成的。生物因子是影响土壤呼吸作用时空动态变化的主要因素之一。然而,目前所使用的土壤呼吸作用经验模型通常利用土壤温度、土壤湿度或者两者的交互作用模拟土壤呼吸作用动态变化,但没有考虑生物因子的影响,这可能会导致明显的偏差和错误。因此,为了精确估算土壤呼吸作用,必须解决土壤呼吸作用小尺度上的空间变异性;加强不同时间尺度上生物要素对土壤呼吸作用动态变化的影响研究;除了气候因子外,土壤呼吸作用经验模型应该纳入生物因子等其它影响因素作为变量,用以提高模型模拟的正确性和准确性。

PAEs高/低吸收累积基因型菜心根际土壤呼吸作用强度的动态变化

设置PAEs3个污染水平盆栽PAEs高/低吸收累积基因型菜心(油青60天菜心和特青60天菜心),研究不同生长期根际土壤呼吸作用强度的动态变化及其差异性,初步探讨其与菜心吸收累积PAEs的关系。结果表明,在幼苗期和叶片生长期低浓度(20mg/kg)PAEs对根际土壤呼吸作用有促进作用,而高浓度(50mg/kg和100mg/kg)则有抑制作用;在开花期高浓度(100mg/kg)PAEs对根际土壤呼吸作用也表现出刺激作用。特青60天菜心根际土壤呼吸作用强度显著大于油青60天菜心,前者根际土壤呼吸作用强度的动态变化特征为菜苔形成期≈叶片生长期>开花期≈幼苗期,而后者为菜苔形成期>叶片生长期>开花期>幼苗期。根际土壤呼吸作用强度高低反映了根际土壤微生物活性及其对土壤中PAEs的降解能力大小。因此,特青60天菜心高的根际土壤呼吸作用强度可能是导致其茎叶和根系中PAEs含量显著低于油青60天菜心的重要原因。

农田生态系统土壤呼吸作用的研究进展

农田生态系统是陆地生态系统的重要组成部分。我国是农业大国,为农田生态系统土壤呼吸作用的研究创造了很好的条件。文章综述了中国农田土壤呼吸近10年来的研究进展,指出了土壤温湿度、作物生理生长状况和田间管理措施是影响农田土壤呼吸作用的主要影响因子。同时指出了农田土壤呼吸作用的时间变化特点和空间变化特点,及当下农田土壤呼吸研究的几个问题,应加强农田土壤呼吸的区域性研究和比较,标准化和规范化土壤呼吸的试验设计和测定方法,扩大作物研究范围为农田生态系统碳循环碳源和碳汇的问题提供依据。

土壤微生物与根系呼吸作用影响因子分析

土壤呼吸作用作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,是当前碳循环研究中的热点问题.对于土壤呼吸作用主要组成部分土壤微生物呼吸作用和根系呼吸作用影响因子的研究,有助于准确地评估全球碳收支.本文从气候、土壤、植被及地表覆被物、大气CO2浓度、人为干扰等方面综述了土壤微生物呼吸作用和根系呼吸作用的主导影响因子,指出这些影响因子不仅直接或间接地影响土壤微生物呼吸作用和根系呼吸作用,而且它们之间相互作用、相互影响,且各影响因子的地位和作用会随时空尺度变化发生相应改变.在此基础上,论文提出了未来土壤呼吸作用的研究重点.

土壤呼吸作用普适性评估模型构建的设想

土壤呼吸作用是陆地碳循环中的重要组成部分,其评估的准确性直接影响到陆地碳源/汇的准确评估.对国内外土壤呼吸作用最新研究成果的综述表明,目前土壤呼吸作用研究主要集中于时间变异性及其影响因子方面,没有研究同一生态系统内部及不同类型生态系统土壤呼吸作用的空间变异性及其影响因素;土壤呼吸作用估算模型大多亦只考虑了水热因子的影响,没有发展一个适于不同的时间与空间尺度的、耦合水热-生物-土壤养分综合影响的土壤呼吸作用普适性模型.为此,本研究从影响土壤呼吸作用的时间和空间异质性方面提出了构建土壤呼吸作用普适性评估模型的思想与基本框架,以及未来的研究重点,以增进对土壤呼吸作用的理解,提高土壤呼吸作用估算的准确性.

石油胁迫对盐渍土壤微生物呼吸作用强度和酶活性的影响

参照东营市孤岛地区土壤石油、盐渍化污染现状,通过人工模拟污染土样的方法分别研究了盐渍土壤中不同浓度石油对土壤微生物呼吸作用强度、过氧化氢酶活性、脲酶活性的影响。结果表明:培养第15、30、45天时,土壤微生物呼吸作用强度随着石油浓度的不断增大而增大,与土壤中石油的浓度呈现出明显的正相关,相关系数分别为0.889(P<0.05)、0.998(P<0.1)、0.964(P<0.1);通过对土壤酶活性的分析表明,随着石油浓度的不断增大,土壤过氧化氢酶活性呈现出先增大后减小的变化规律,当石油浓度在1 000、2 000 mg/kg之间时,此时过氧化氢酶活性最高,没有明显相关性;培养第1、15、30、45天时,土壤微生物脲酶活性随着石油浓度的不断增大而减小,与土壤中石油的浓度呈现出明显的负相关,相关系数分别为-0.933(P<0.05)、-0.890(P<0.05)、-0.898(P<0.05)、-0.951(P<0.05)。土壤呼吸作用强度和土壤脲酶活性可以作为表征东营孤岛盐渍土壤石油污染程度的敏感生物学和生化指标。

新农药吡虫啉及其代谢产物对土壤呼吸的影响

为评价吡虫啉对土壤生态环境造成的影响 ,用直接吸收法测定土壤呼吸强度 ,比较了吡虫啉浓度为 0、1 0、4 0和 1 0 0 μg/g及 4 0 μg/g水解、光解产物的影响 .结果表明高浓度吡虫啉对土壤呼吸的抑制作用较强 ,水解产物对土壤呼吸的影响小于吡虫啉 ,1 0min光解产物对土壤呼吸的影响要略强于吡虫啉 ,但 3 0min光解产物对土壤呼吸的影响大大降低 .1 3d后各处理的土壤呼吸强度基本恢复 .吡虫啉及其代谢产物均属于低毒或无实际危害的农药 。

苄嘧磺隆对淹水稻田土壤呼吸和酶活性的影响

研究除草剂苄嘧磺隆对淹水稻田土壤生态环境的安全性.以淹水稻田土壤为研究对象,在室内模拟田间试验条件下,通过呼吸作用和酶活测定,定期取样研究苄嘧磺隆施用浓度(0.000、0.067、0.3551、.780、3.553μg?g-1干土)对淹水稻田土壤呼吸强度和土壤酶活性的影响.结果表明,苄嘧磺隆施用初期能刺激土壤呼吸强度,随后产生轻微的抑制作用,这种抑制作用在取样后期逐渐减轻并趋于对照水平.苄嘧磺隆能轻微刺激过氧化氢酶活性,而蔗糖酶活性基本不受苄嘧磺隆施用量的影响,脲酶活性则是先刺激后抑制,多酚氧化酶活性受苄嘧磺隆影响不大.说明施用一定量的苄嘧磺隆对淹水稻田土壤生态环境是安全的.