氮和枯落物添加对闽江河口湿地土壤CO2释放的影响

土壤CO2释放是土壤碳转化的关键过程。氮(N)添加及植物枯落物的分解对湿地土壤CO2释放速率有显著影响,在全球大气CO2浓度和气候变化中具有重要作用。本研究选取闽江河口湿地土壤为研究对象,通过24 d的短期培养实验,研究不同氮浓度和不同枯落物添加对闽江河口湿地土壤CO2释放速率的影响。结果表明:(1)短叶茳芏(Cyperus malaccensis)和互花米草(Spartina alterniflora)两种植物枯落物添加处理显著促进了湿地土壤CO2释放速率(P<0.05),也显著增加了闽江河口湿地土壤溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和pH(P<0.05)。两种枯落物添加处理下,培养初期(0~9 d)枯落物可溶性有机碳快速释放和pH升高可能是导致土壤CO2释放峰值时间提前的主要因素。(2)枯落物添加后不同浓度氮输入对湿地土壤CO2释放速率均具有显著影响(P<0.001),但两种枯落物对土壤CO2释放速率的影响并无显著差异(P<0.05)。土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)的变化是影响不同枯落物在氮添加后培养前、后期土壤CO2释放差异的重要原因。

不同水分处理和枯落物分解对闽江河口湿地土壤CO2释放的影响

水分和枯落物分解是影响湿地土壤CO2释放的重要因子,以闽江河口短叶江芏(Cyperus malaccensisvar.brevifolinus)湿地土壤为研究对象,通过设置不同水分条件[70%、100%、130%土壤饱和含水量(SSM)]和枯落物添加处理,研究湿地土壤CO2释放对不同水分处理以及枯落物添加的响应。结果表明:(1)各处理的土壤CO2释放速率在30 d的培养期内均呈现先升高后波动下降的趋势,各水分处理的土壤CO2累积释放量均随培养时间的增加而增加,在前8—15 d增长较快,后15 d增长较慢;(2)不同土壤水分处理对湿地土壤CO2释放影响显著,未添加枯落物处理中,100%SSM处理的土壤CO2释放速率和累积释放量显著最高,130%SSM的处理显著最低(P<0.01);枯落物添加处理中,130%SSM处理的土壤CO2释放速率和累积释放量显著最高,70%SSM处理的显著最低(P<0.01);(3)枯落物的添加并未改变土壤CO2释放速率随时间变化的趋势,但显著促进各处理的土壤CO2释放量(P<0.01)。

森林生态系统土壤CO_2释放随海拔梯度的变化及其影响因子

联合国气候框架公约的签署提升了人们对全球变暖、碳循环的关注。土壤CO2释放作为土壤-大气CO2交换的主要途径之一,成为了各国生态学家研究的重点内容。通过对1800～2155m海拔梯度上森林生态系统土壤CO2释放进行研究,揭示了较小空间尺度上土壤CO2释放的变化规律及其控制机制。在研究区域内,随着海拔梯度的增加,森林土壤CO2释放由(1.94±0.06)μmolm-2s-1逐渐增加至(2.22±0.07)μmolm-2s-1。土壤温度、土壤水分、土壤有机碳(SOC)、全N、全P与土壤CO2释放呈显著正相关(n=14,P<0.05);土壤容重与土壤CO2释放速率呈显著负相关(n=14,P<0.05);土壤pH对土壤CO2释放影响不显著。作为一个复杂的生态学过程,环境因子及其交互作用对土壤CO2释放产生影响,为了减少因子共线性影响,逐步降低因子维数,采用主成分分析(PCA)揭示了土壤温度、土壤水分、SOC、全N、全P、容重6个因子的联合作用,其累积贡献率达到了57%以上;进一步运用逐步回归分析方法,探讨了影响土壤CO2释放沿海拔梯度分布的主导因子,结果表明土壤水分是研究区域森林生态系统土壤CO2释放沿海拔梯度变化的主导因子。

中国森林生态系统土壤CO_2释放分布规律及其影响因素

联合国气候框架公约的签署提升了人们对全球变暖、碳循环变化的关注。陆地生态系统在全球变暖格局下的地位与作用,尤其是土壤碳库对全球变暖格局的响应是全球变化研究的焦点。土壤CO2释放作为土壤-大气CO2交换的主要途径之一,也就成为各国生态学家研究的重点内容。在对我国森林生态系统CO2释放通量以及相关气候、生物等因子的资料进行收集、整理和分析的基础上,探讨了我国森林生态系统土壤CO2释放的分布规律,以及这种规律性分布的气候、生物影响因素。对于我国这样一个南北跨度大的国家,不同区域的森林生态系统土壤CO2释放通量间存在较大的差异,在全国尺度上,森林生态系统土壤CO2释放通量平均值为(1.79±0.86)gCm-2d-1,而且土壤CO2释放通量随着纬度增加逐渐降低。作为一个复杂的生态过程,土壤CO2释放受到生物、非生物因子或独立、或综合的影响。通过分析指出,在全国尺度上,年均温、降雨量、群落净生产力及凋落物量显著地影响森林土壤CO2释放通量。同时,也正是这些影响因子的纬度分布,导致了我国森林生态系统土壤CO2释放通量的纬度分布规律。作为衡量土壤CO2释放对温度敏感性的重要指标,计算了我国森林生态系统土壤CO2释放温度敏感性系数-Q10值,约为1.5,该值显著低于全球平均水平,2.0。

黄土丘陵沟壑区典型人工林土壤CO_2释放规律及其影响因子

为了解黄土丘陵沟壑区人工林土壤有机碳排放特征,于2007年8月、2007年10月和2008年5月对黄土丘陵沟壑区杏树、沙棘和刺槐3种人工林下土壤CO2释放速率及相关环境因子进行研究,探讨了半干旱地区侵蚀环境下不同植被土壤CO2释放速率的变化规律及影响因子。杏树、沙棘和刺槐3种人工林土壤CO2释放存在差异,日平均释放速率分别为0.83～2.61μmol·m-·2s-1、0.83～3.32μmo·lm-·2s-1和0.80～3.45μmo·lm-·2s-1,刺槐和沙棘人工林土壤CO2释放速率高于杏树林,3种人工林的土壤CO2释放速率日变化及季节性变化表现一致,春季和夏季的土壤CO2释放高于秋季。相关分析表明,土壤温度是影响土壤CO2释放的主要因子,但在干旱的春季和夏季,土壤水分是土壤CO2释放的主要限制因子,同时,土壤理化性质和微生物生物量也对土壤CO2释放有显著影响。

不同培肥措施下土壤CO_2释放及其动力学研究

实验室恒温密闭培养法研究了 4种培肥措施连续培肥 2 3年后农田土壤的CO2 释放状况及其动力学特征。结果表明 ,含水量 12 %至 2 4%范围内 ,土壤CO2 释放过程完全可以用一级反应动力学方程 y =A0 (1-e-kt)进行定量描述 (r2 =0 9812～ 0 995 9,P <0 0 1) ;土壤CO2 释放量和潜在可释放C量A0 随含水量增加呈线性增加 (r2 =0 972 8～ 0 9987,P <0 0 1) ,速率常数k则随含水量增加呈线性降低 (r2 =0 935 6～ 0 9939,P <0 0 1)。不同培肥措施明显影响土壤CO2 释放状况及其动力学特征参数 ;NP化肥和厩肥 +NP化肥 2种培肥措施较不施肥对照明显增加了土壤CO2 释放量、潜在可释放C量A0 和速率常数k ;秸秆 +NP化肥培肥措施较不施肥对照显著增加了土壤CO2 释放量、潜在可释放C量A0 ,但却显著降低了释放速率常数k ;有机无机肥料配合措施 (秸秆 +NP、厩肥 +NP)与单施NP化肥措施比较 ,明显降低了释放速率常数k。

干湿交替频率对不同土壤CO_2和N_2O释放的影响

干旱、半干旱和地中海气候区,乃至一些湿润地区,由干湿交替引起的土壤碳、氮的短暂脉冲式释放很大程度上决定着长时间尺度温室气体释放的总量,是土壤碳、氮温室气体释放的关键过程。选择我国降雨梯度下的森林、农田、草地和荒漠生态系统,采集土样进行实验室统一控制条件下的多重干湿交替循环,对比探讨不同生态系统土壤干湿交替频率对CO2和N2O释放的影响模式。结果表明:(1)干湿交替能够显著的激发土壤中CO2和N2O的释放,森林、农田、草地和荒漠土壤CO2和N2O释放速率对干湿交替的响应模式基本一致,其响应强度与土壤本底中碳和氮的含量有关;(2)在一定培养时间内,随着干湿交替频率的增加,土壤再湿润阶段CO2释放速率降低,但是,气体释放的总量较之于恒湿对照组有所增加。(3)不同土壤N2O的释放总量对干湿交替频率的响应模式表现出很大的差异,其中农田和荒漠土壤响应模式类似。

秦岭太白山土壤CO_2的释放特征及温度的影响

秦岭山系是我国南北气候的分界线,地理位置独特,对气候变化响应比较明显,气温升高会影响其土壤碳释放。因此对秦岭土壤CO2释放特征的研究具有重要意义。通过对秦岭主峰太白山六种不同植类型土壤CO2释放特征的野外测定,结果表明,太白山土壤CO2的释放从8:00-11:00升高,11:00-16:00达到峰值;土壤CO2的释放速率的大小顺序是:阔叶栎林>桦木林>落叶阔叶林>太白红杉林>秦岭冷杉林>高山草甸。不同植被类型土壤CO2的释放速率与温度呈正相关,与地表气温以及土层深度0～5cm处温度呈极显著正相关性。不同植被类型土壤CO2释放速率的Q10顺序是:秦岭冷杉林>桦木林>阔叶栎林>高山草甸>落叶阔叶林>太白红杉林。

施肥方式对土壤CO_2释放的影响及其机理研究进展

采取有效的农艺措施降低农田土壤CO_2释放是当前土壤固碳研究的重点之一。本文将施肥方式与土壤CO_2释放的影响因子联系起来,对不同施肥方式下土壤呼吸温度敏感性、土壤有机碳组分含量、土壤团聚体特征及土壤微生物多样性等因素的变化进行了综述,讨论了施肥方式影响CO_2释放的机理,并对今后不同施肥方式影响CO_2释放的研究重点进行了展望,以期为降低农田土壤CO_2排放提供理论依据。

西安长延堡夏季土壤CO_2释放量的变化及影响因素

运用碱液吸收法,对西安长延堡土壤CO2释放量在不同天气状况下进行了多次昼夜观测,查明了土壤CO2释放量的变化规律及其影响因素,揭示出土壤CO2释放量与温度、降水以及植被的密切关系。研究表明:温度升高,土壤CO2释放量增大;由于集中降水导致土壤通气性变差、温度明显降低,使得CO2释放量比晴天有所减少;在不同的植被条件下,土壤CO2释放量存在差异,从裸地到草地再到林地,CO2释放量由小变大。

西安地区不同厚度土层土壤CO_2释放量的差异研究

根据N aOH溶液吸收CO2的原理,对西安地区夏季不同植被下不同厚度土层土壤CO2释放量进行了观测,并对不同厚度土壤CO2释放规律及其影响因素进行了探讨。资料表明,从当日早晨到次日早晨,夏季不同植被下不同厚度土层土壤CO2释放量均呈现由低到高再到低的变化规律;植被对厚土层土壤CO2释放量有一定影响,植被发育好,土壤CO2释放量大,但是对薄土层影响较小;薄土层土壤CO2释放量变化相对于气温的变化几乎是同步的,而厚土层土壤CO2释放量变化相对于气温的变化具有明显的滞后性,表明土壤CO2释放量变化受土壤温度制约。厚土层CO2释放量均大于薄土层释放量。

青海湖北部土壤CO_2浓度变化研究

利用红外CO_2监测仪对青海湖地区哈尔盖附近不同植被、不同深度条件下的土壤CO_2浓度进行了多次昼夜观测。观测结果表明,在年平均温度1℃左右的高寒青海湖地区,从早8:00到次日早8:00土壤CO_2浓度具有从低到高再到低的昼夜变化规律,这种变化特点与昼夜温度变化基本一致。在土壤夜间最低温度为0%和更高地区,土壤CO_2浓度的这种昼夜变化规律具有普遍性。该区白天12小时土壤CO_2浓度略高于夜间12小时,但比低海拔地区白天与夜间的浓度差异小。在土壤1 m深度范围内CO_2浓度随深度增加而增加。土壤C02浓度明显高于地面之上100 cm空气CO_2浓度,显示在温度较高季节土壤在向大气释放CO_2。在高寒干旱草原粉砂土分布区,只要土壤温度接近零度或零度以上,土壤CO_2浓度就会高于空气CO_2浓度,土壤CO_2就会向空气中排放。高寒干旱区影响土壤CO_2浓度的最主要的因素是温度,该地Q_(10)平均值为2.81,表明温度对青海湖草原土壤CO_2浓度的影响比对低海拔草原CO_2浓度的影响更大。

施肥对不同品种麦田CO_2通量的影响

为探讨施肥对小麦田间CO2释放量的影响,设计以四个不同施肥水平为主处理,以三个不同年代的主栽品种碧玛1号、烟农15号、山农11号为研究对象,采用封闭式静态暗箱技术,应用LI-6400型便携式光合测定仪(美国)在作物生长期测定土壤CO2释放量和光合速率。同时测定了作物的生理生化指标(株高、叶绿素含量、旗叶叶面积)和生物量以及环境影响因素土壤温度和水分等。研究结果表明:(1)施肥有利于增加土壤CO2释放量,且中氮处理水平释放量最多。(2)土壤温度和水分对土壤CO2释放量有一定的影响,土温越高,水分越大,CO2释放越多。

施肥对不同品种麦田CO_2通量的影响

为探讨施肥对小麦田间CO2释放量的影响,本研究设计以4个不同施肥水平为主处理,以3个不同年代的主栽品种碧玛1号、烟农15号、山农11号为研究对象,采用封闭式静态暗箱技术,应用LI-6400型便携式光合仪(美国)在作物生长期测定土壤CO2释放量和光合速率。同时测定了环境影响因素土壤温度和水分等。研究结果表明,施肥有利于增加土壤CO2释放量,且中氮处理水平释放量最多;土壤温度和水分对土壤CO2释放量有一定的影响,土温越高,水分越大,CO2释放越多;麦田CO2交换量与小麦根系活性呈正相关。

西安黄土区土壤碳释放的初步研究

1999年 9月～ 2 0 0 1年 9月的观测资料显示 ,西安黄土区土壤CO2 释放表现为白昼释放量低于夜间。土壤CO2 释放量日变化从当日清晨至次日晨 ,呈现由高变低再变高的规律。土壤CO2 释放量的变化趋势大体与温度的变化在时间上有一定的滞后性。西安黄土区土壤CO2 释放量有明显的季节变化 ,夏季日释放量最多 ,秋季次之 ,冬季最少。不同覆被条件下 ,土壤CO2 释放量有差异 ,一般说来 ,裸地有较高的释放量。实验表明 ,CO2 释放量对土质变化敏感 ,致密的土壤 ,释放量小。

保护性耕作对黄土旱塬玉米土壤呼吸及微生物数量的影响

研究了实施保护性耕作10年后秸秆还田和免耕对土壤可培养微生物数量和CO2释放的影响,采用LI-COR-6400-09土壤气室连接红外线气体分析仪测定了玉米(Zea mays cv.Zhongdan No.2)土壤呼吸速率,采用平板涂抹计数法测定了根际土壤细菌、真菌和放线菌数量。结果表明,免耕和秸秆还田处理玉米花期土壤呼吸速率降低了8.3%和7.8%,玉米收获期土壤呼吸速率降低了15.5%和13.6%;土壤10cm处地温与土壤呼吸速率变化趋势一致,且在传统耕作处理下最高;与传统耕作相比,免耕和秸秆还田不同程度地增加了根际土壤细菌、真菌和放线菌的数量,但各类微生物数量之间的比例恒定;土壤呼吸速率与3类根际土壤微生物的数量呈负相关,但不显著。可利用免耕和秸秆还田提高黄土旱塬土壤碳库贮量。

荒漠植物沙拐枣群体光合作用及土壤呼吸研究

为了探讨荒漠植物群体光合作用和干旱荒漠区碳源汇特征,联合利用改进同化箱和LI-8100土壤CO2通量自动测量系统,选择高温强光和适宜环境期,连续2年进行了观测研究。结果表明:沙拐枣群体光合速率(CAP)在不同年份、不同月份差异较大,土壤水分改善可显著提高群体光合能力,高温强光期和适宜环境期日平均(08:00—18:00)CAP分别为1.82和2.89μmol/(m2·s);用同化枝水平光合速率(Pn)计算群体水平光合速率时,高温强光期和适宜环境期分别用公式CAP=0.12Pn+0.39(r=0.86,P<0.0001)和CAP=0.18Pn+0.28(r=0.92,P<0.0001)。沙拐枣生长期植冠下土壤CO2释放速率平均为0.29μmol/(m2·s),荒漠裸地为0.15μmol/(m2·s)。沙拐枣群体生长期固定碳为3.82g/(m2·a);相应时期植冠下土壤释放碳为1.03g/(m2·a),荒漠裸地为0.53g/(m2·a)。研究表明:在水分短缺的荒漠地区,荒漠植物沙拐枣群体光合速率提高幅度超过根系主要分布层土壤水分提高幅度,适宜环境期可提高近1倍。荒漠生态系统土壤呼吸速率较低,荒漠裸地土壤呼吸速率约为植冠下的50%。荒漠植物沙拐枣种群区为弱碳源。

辽宁东部山区落叶松人工林非生长季土壤CO_2释放动态

辽宁东部山区冬季寒冷漫长,而且秋冬交替和冬春交替时期表层土壤冻融交替频繁发生,其对土壤CO2释放的影响特征还不明确。以该区典型森林类型长白落叶松(Larix olgensis Henry)人工林为研究对象,在2010—2014年期间额定非生长季冻融交替期和冻结期土壤呼吸速率(Rs)动态变化特征,并量化各时期土壤CO2释放量(F_(CO_2))的贡献。结果表明:非生长季Rs总体呈现出"U"型的变化规律,并且秋冬冻融交替期土壤呼吸速率明显大于冬春冻融交替期。非生长季年际间Rs的差异较大,年平均Rs在(0.42±0.02)^(0.72±0.04)μmol CO2·m-2·s-1。Rs与10 cm深度土壤温度(T10)和空气温度(Ta)呈现相似的动态变化规律并且具有显著的正相关关系。指数模型能够较好地拟合非生长季Rs随T10的变化规律,且2010/2011和2011/2012年的拟合效果优于2012/2013和2013/2014年,冻融交替期的拟合效果要优于冬季冻结期。2010—2014年期间4个非生长季F_(CO_2)分别为137、92、100和159 g C·m-2,年际间差异大。非生长季各时期F_(CO_2)总体上为秋冬冻融交替期最多(29.66~63.48 g C·m-2),冬春冻融交替期次之(14.57~21.48 g C·m-2),秋冬冻融交替期F_(CO_2)是冬春冻融交替期的1.68~4.36倍,二者的累计贡献率在47.69%~54.66%。冻融交替作用对于非生长季F_(CO_2)动态的贡献不可忽视,而秋冬和冬春2个冻融交替期对于F_(CO_2)的影响也存在较大差异,秋冬冻融交替期激发土壤释放CO2的能力比冬春冻融交替期更强。研究结果将有助于更好地理解我国东北地区非生长季森林土壤碳排放的规律。

综合运用地球物理和土壤气剖面识别活动断层:以西班牙东北部比利牛斯山脉的阿梅尔(Amer)断层为例(Ⅰ)

地球物理和土壤气组成探查相结合的方法可以快速低成本地获得有关地震活动情况的信息。本研究中,对西班牙的比利牛斯山脉(Pyrenees)的阿梅尔(Amer)镇附近明显存在新断裂的两个区域进行了地球化学土壤气采样(^(222)Rn,220 Rn和CO_2)、电阻率层析成像和地震折射数据分析。数据分析清楚地揭示了沿电成像剖面每个特定位置的气体异常值。地貌与水文地质资料、综合地球物理数据和土壤气测量结果表明:1在高渗透率的主断裂区域,变质沉积基底岩会释放出内生气体氡(^(222)Rn)和二氧化碳(CO_2),而下新生代碎屑沉积地层则表现为一个不透水的边界;2氡浓度最高(52kBq/m^3)的区域对应于Amer断层内近期在地貌上有较多活动证据的地区,更准确地说,是被较薄地表物质覆盖的地区;3最低的^(222)Rn值(0.2~0.4kBq/m^3)只在主要活动断层面记录到。这可以用高土壤CO_2射流(每日267g/m^2)的稀释作用来解释;4高地表破裂区域的土壤钍射气(^(220)Rn)活动性最大(143kBq/m^3);5地下水开采可能引起重要的自然流体动力和测量的气体浓度畸变。不同数据结果(地球化学、地球物理和水文地质)与实地观测结果(地质和地貌)的一致性为我们提供了一个初步的研究区构造-重力模型。

氮肥对不同无机碳含量土壤二氧化碳释放的影响

施用氮肥会导致土壤p H值降低,其对不同无机碳含量的土壤二氧化碳(CO_2)释放的影响如何,尚不清楚.采用室内密闭培养试验研究了氮肥及其配施硝化抑制剂(DCD)对不同无机碳含量土壤p H、矿质态氮和CO_2释放的影响.结果表明:与不施氮肥相比,施用氮肥不同程度地降低了水稻土、砂姜黑土、塿土3类供试土壤的p H,提高了土壤碳累积释放量,49 d培养结束时,土壤碳累积释放量分别提高了39.4%、23.4%和71.8%;氮肥配施DCD后显著抑制了土壤硝化作用的进行,至培养结束时,3类供试土壤p H值均显著高于仅施氮肥处理,水稻土、砂姜黑土CO_2平均释放量与仅施氮肥相比无显著性差异,塿土CO_2平均释放量比纯施氮肥平均降低了12.5%.土壤无机碳能有效缓冲由氮肥施入而导致的土壤酸化,氮肥施入后石灰性土壤CO_2释放不仅来源于土壤有机碳的矿化,可能还有一部分来源于无机碳的溶解释放.我国不同地区间土壤无机碳含量各有差异,长期大量氮肥投入下土壤酸化和无机碳库消耗问题应引起足够的重视.