杉木人工林和水稻田土壤呼吸Q_(10)值的影响因素初探

通过实验室自然变温实验,利用LI-8100研究温度和培养时间对2种土地利用方式(杉木人工林和水稻田)的土壤呼吸温度敏感性的影响,培养时间为180 d.结果表明,指数模型较好地拟合了土壤呼吸速率与5 cm处土壤温度的关系,并且低温时段优于高温时段的拟合效果.土壤呼吸Q10值随5 cm处土壤温度的升高呈降低趋势,杉木人工林地土壤Q10值由3.18下降到1.40,而水稻田土壤Q10值则由2.97下降到1.51,且二者差异不显著(P>0.05),说明土地利用方式对土壤呼吸温度敏感性影响不大.回归分析表明,林地和水田的Q10值与培养时间均呈极显著的负相关关系,表明除温度外,Q10值的变化还与培养时间有关.

林木非同化器官与土壤呼吸的温度系数_(10)值的特征分析

温度系数(Q10,温度每变化10℃,呼吸速率的相对变化)不仅可以用来描述不同森林非同化器官(根系和树干)和土壤对温度升高的敏感性,并由此断定它们在全球变暖进程中的不同表现,而且是其呼吸总量定量估计中必不可少的参数.虽然目前已经进行了大量的研究,但不同研究者结论并不一致,影响我们对问题的整体把握.因此,有必要综合以往文献进行统计分析.该文综合大量文献,评述了林木非同化器官和土壤的Q10值频率分布、不同研究方法对Q10值的可能影响并探讨了它们对温度升高的敏感性.结果表明,不同非同化器官和土壤的Q 10值差异较大,但具有相对稳定的分布中心范围.其中,土壤呼吸Q10值中,频率分布最集中的区域是2.0～2.5,占23%,其中超过80%的测定结果在1.0～4.0之间,中位数为2.74.根系呼吸的Q10值,频率分布最集中的区域2.5～3.0,占33%,而大部分(＞ 80%)的研究结果在1.5～3.0之间,中位数为2.40.树干呼吸的Q10值中,频率分布最集中的区域是1.5～2.0,占42%,而90%以上的测定结果在1.0～3.0之间,中位数为1.91.通过对比,发现不同非同化器官Q10值不同(树干＜根系＜根系与土壤共同体＜去除根系土壤).其中树干和根系的Q10值显著低于去除根系土壤的Q10值(p＜0.05),表明土壤微生物活动对于未来全球变暖的反应要比木质化器官更敏感.此外,常绿植物的根系和树干呼吸的Q10值与落叶树木对应值差异不显著,说明同化器官叶片的着生时间长短对非同化器官Q10的影响不大.不同的CO2分析方法(碱吸收法,红外线测定技术和气相色谱方法)对土壤呼吸Q10值测定结果的影响不显著(P＞0.10),根系分离方法(断根测定和壕沟隔断测定)也对根系呼吸的Q10值影响也不显著(P＞0.10).但是,与活体测定相比,离体测定树干呼吸显著提高了其Q10值.总体来看,不同林分相同非同化器官以及不同非同化器官呼吸的Q10值相对稳定但仍具有较大的差异性,研究方法也对结果产生一定影响,在进行呼吸总量的定量估计中应该注意这一点.今后研究的重点是进一步把影响森林非同化器官呼吸的外在因素和内在因素综合考虑于Q10值相关模型中,以便准确定量估计其呼吸总量,而研究难点是深入研究Q10值具有较大变异性的原因(如温度适应性)和内在机理以便更好的表征不同器官和生态系统组分对全球变暖的敏感性.

土壤呼吸温度敏感性的影响因素和不确定性

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一,其对温度升高的敏感程度在很大程度上决定着全球气候变化与碳循环之间的反馈关系。为了深刻理解地下生态过程对气候变化的响应和适应,综述了土壤呼吸温度敏感性(Q10)的影响因子及其内在机制,并分析了当前研究存在的不确定性。土壤生物、底物质量和底物供应显著调控着土壤呼吸的Q10值,但研究结论仍然有很大差异。温度和水分等环境因子则通过对土壤生物和底物的影响而作用于土壤呼吸的温度敏感性,一般情况下,随着温度的升高,土壤呼吸的Q10值下降;水分过高或过低时Q10值降低。从土壤温度测定深度、时空尺度、土壤呼吸不同组分温度敏感性差异、激发效应以及采用方法的不同等几方面分析了温度敏感性研究存在的不确定性。并在此基础上,提出了未来重点研究方向:(1)土壤呼吸不同组分温度敏感性差异的机理;(2)底物质量和底物供应对温度敏感性的交互影响;(3)生物因子对土壤呼吸温度敏感性的影响。

中国森林土壤呼吸模式

通过收集国内62个森林样地的土壤呼吸及相关因子数据,分析中国森林土壤呼吸模式。结果表明,中国森林土壤呼吸年通量与年均气温、年均降水量、年凋落物量和年地上净生产力均呈显著的线性正相关,土壤呼吸的Q10则与年均气温和年均降水量均呈显著的负相关。根系呼吸、枯枝落叶层呼吸与土壤呼吸间均呈显著线性正相关;土壤异养呼吸和枯枝落叶层呼吸与年凋落物量呈显著正相关;土壤异养呼吸与自养呼吸间呈显著的线性正相关。根系呼吸、枯枝落叶层呼吸、矿质土壤呼吸占土壤呼吸的比例均值分别为34.7%、20.2%和50.2%。矿质土壤呼吸所占比例与气温和降水量呈显著负相关,而异养呼吸所占比例则与降水量呈显著负相关。根系呼吸所占比例与根系呼吸之间呈渐近线关系(渐近值为45.9%)。

典型温带草原群落土壤呼吸温度敏感性与土壤水分的关系

工业革命以来 ,人类活动所导致的 CO2 等温室气体的浓度在大气中持续上升 ,全球表面温度因此不断升高。在全球温暖化的背景下 ,土壤呼吸与温室效应之间正反馈关系势必影响到未来陆地生态系统功能与全球变化的趋势 ,所以 ,关于土壤呼吸对温度变化响应的研究备受瞩目。土壤呼吸对温度依赖性的研究已经有许多报道 ,其关系可以用简单的指数方程表示。但是 ,土壤水分条件对于土壤呼吸温度敏感性 (用 Q1 0 表示 )的影响却研究得较少。采用碱液吸收法对内蒙古典型温带草原 11个不同水分状况群落的土壤呼吸进行了测定 ,并分析了土壤呼吸的温度敏感性。结果显示土壤呼吸的温度敏感性存在一定程度的空间变异 ,各群落 Q1 0 值平均为 1.6 5 ,变异系数为 6 .94 %。其中 ,春小麦群落的 Q1 0 值最高 (1.84 ) ,其次是湿生杂类草群落 (Q1 0 =1.78) ,而 Q1 0 最低的是冷蒿 (Armesia frigida) -星毛萎陵菜 (Potentilla acaulis)群落 (1.4 7)。用 Spearm an秩相关分析法对表层土壤(0～ 2 0 cm )水分与 Q1 0 值之间的关系进行了分析 ,结果表明各群落 Q1 0 值与生长季土壤平均水分含量呈显著的正相关关系 (R=0 .6 4 5 4 5 ,p=0 .0 32 ) ,说明水分状况对土壤呼吸的温度敏感性有一定程度的影响。由此推断 ,在中国温带草原地区 ,?

改变凋落物输入对杉木人工林土壤呼吸的短期影响

从2007年1月至12月,在长沙天际岭国家森林公园,通过改变杉木林凋落物输入,研究杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林群落去除凋落物、加倍凋落物土壤呼吸速率及5cm土壤温、湿度的季节变化。结果表明:去除和加倍凋落物对土壤温度和湿度产生的差异不显著(p>0.05),对土壤呼吸全年产生的差异接近显著(Marginal significant)(p=0.058)。按植物生长期分别分析,去除和加倍凋落物对土壤呼吸产生的差异,在生长旺盛期差异显著(p=0.003),在生长非旺盛期差异性不显著(p=0.098)。去除凋落物年均土壤呼吸速率为159.2mgCO2·m–2·h–1,比对照处理土壤呼吸速率(180.9mgCO2·m–2·h–1)低15.0%,加倍凋落物的土壤呼吸为216.8mgCO2·m–2·h–1,比对照处理高17.0%。去除和加倍凋落物土壤呼吸季节动态趋势与5cm深度土壤温度相似,它们之间呈显著指数相关,模拟方程分别为:y=27.33e0.0872t(R2=0.853,p<0.001),y=37.25e0.0888t(R2=0.896,p<0.001)。去除和加倍凋落物的Q10值分别为2.39和2.43,均比对照2.26大。去除和加倍凋落物土壤呼吸与土壤湿度之间关系不显著(p>0.05)。这一结果使我们能够在较短时间内观察到改变凋落物输入对土壤呼吸的影响,证明凋落物是影响土壤CO2通量的重要因子之一。

鼎湖山针阔叶混交林土壤呼吸的研究

利用静态箱气相色谱法对鼎湖山针阔叶混交林的土壤呼吸速率的季节变化和昼夜变化,进行了为期1年的野外观测研究.自然状态下土壤呼吸速率的年平均值为(400±29)mg(CO2)(m2·h),其中由凋落物分解释放的CO2占土壤总呼吸的年平均比例为42%;土壤呼吸速率与林内气温、地表温度、地下5、10、15和20cm土壤温度都呈显著指数相关,用土壤呼吸速率与温度间的指数模型得出对应于以上各温度的Q10值变动在1.92～2.81之间;土壤呼吸速率与土壤含水量的关系依观测点土壤水分状况不同而有一定差异;土壤呼吸速率的日变化模式在雨季和旱季有明显区别,相对于温带陆地生态系统而言,该林型土壤呼吸速率的日较差较小.

马尾松林土壤呼吸对去除和添加凋落物处理的响应

2007年1—12月,在长沙天际岭国家森林公园,研究马尾松人工林土壤呼吸速率对去除和添加凋落物处理的响应。结果表明:去除、添加凋落物处理和对照的土壤呼吸速率均呈现出显著的季节性变化(P<0.001),3者曲线格局相似,土壤呼吸速率的范围分别为34.45～321.16、61.26～649.44和38.6～466.49mgCO2.m-2h-1,年平均值分别为175.18,310.36和234.97mgCO2.m-2h-1。去除和添加凋落物分别使土壤呼吸速率降低24.96%和提高27.36%。去除、添加凋落物和对照的土壤呼吸Q10值分别为2.16,2.56和2.13,均表现出夏季最小,秋、冬季高的特点。

土壤水分对土壤呼吸的影响

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节,在维持全球碳平衡中发挥着十分重要的作用。全球气候变暖会改变大气环流和全球水文循环,进而导致全球的降水格局发生变化,其最直接的影响就是改变土壤的水分状况,关于土壤水分状况对土壤呼吸的影响机理的研究对于预测未来土壤碳储量变化具有重要意义。本文总结了国内外关于土壤水分对土壤呼吸的影响方面的研究,系统分析了土壤水分是怎样影响土壤呼吸的各组成部分的,并简单介绍了土壤水分对Q10值的影响,最后针对当前相关研究存在的问题,对今后的研究方向加以展望。

哀牢山中山湿性常绿阔叶林土壤呼吸季节和昼夜变化特征及影响因子比较

由于受到多种生物和非生物因素的影响,土壤呼吸在不同时间尺度上的动态变化可能不一致。对不同时间尺度的土壤呼吸动态变化的研究有助于深入了解土壤呼吸变化的机理,也有利于精确推算土壤碳的排放。采用红外CO2分析法测定哀牢山中山湿性常绿阔叶林季节间(2004年4月～2005年3月)和昼夜间(2004年7、9和11月及2005年1、3和5月共6次)的土壤呼吸。哀牢山中山湿性常绿阔叶林中土壤呼吸的季节变化显著,其中湿季(5～10月)的土壤呼吸高于干季(11月～翌年4月),全年土壤呼吸的平均值为0.442gCO2.m-2.h-1。6次测定的土壤呼吸日变化模式并不相同,7和9月、翌年1和3月夜间土壤呼吸大于昼间土壤呼吸,11月和翌年5月则相反;5、7和9月昼夜间的土壤呼吸最大值与最小值的差异比11月、翌年1和3月的测定结果大。季节间土壤呼吸与土壤温度(p=0.000)和土壤含水量(p=0.007)均有显著的指数相关,土壤温度可以解释土壤呼吸变化的56.1%,土壤含水量可以解释土壤呼吸变化的11.1%。不同季节测定的土壤呼吸日变化与土壤温度、气温和土壤含水量则没有显著的指数相关。由土壤呼吸与土壤温度拟合的指数方程计算Q10值,在温度为5.9～16.6℃内,全年土壤呼吸的Q10值为4.53,在温度为5.9～11.0℃内,干季土壤呼吸的Q10值为7.17,在温度为10.3～16.6℃内,湿季土壤呼吸的Q10值为2.34。在不同时间尺度上,生物和非生物因素对哀牢山中山湿性常绿阔叶林的土壤呼吸表现出不同的影响。土壤呼吸的季节变化主要受非生物因子温度和水分变化的调控,而土壤呼吸的昼夜变化则可能主要受植物的生理活动周期性等生物因素的影响。通过温度的指数函数关系,用土壤呼吸的瞬时值来推算土壤呼吸的日通量和年通量时,需要考虑温度和水分外的其它生物因子的影响。

模拟酸雨胁迫对马尾松和杉木幼苗土壤呼吸的影响

利用LI-8100测定模拟酸雨不同处理下(pH2.5、4.0和5.6)盆栽马尾松(Pinus Massoniana)和杉木幼苗(Cunninghamia lanceolata)的土壤呼吸速率及土壤温度、含水量,研究酸雨对其土壤呼吸的影响。结果表明:模拟酸雨喷淋下马尾松和杉木土壤pH值呈现下降的趋势且下降幅度同酸雨酸度呈现正相关性;马尾松和杉木各个处理下土壤呼吸速率季节变化显著,且同地下10cm土壤温度季节变化趋势一致,pH2.5处理下的土壤呼吸速率平均值分别为1.79μmol.m-.2s-1和1.12μmo.lm-.2s-1,比对照组(pH5.6)土壤呼吸速率平均值1.57μmo.lm-.2s-1和1.54μmol.m-.2s-1分别高14%和低39%;马尾松和杉木各个处理下土壤呼吸速率同10cm土壤温度之间均呈现显著的指数关系(P<0.001),与5cm土壤含水量之间相关性不明确;在P=0.05水平上进行多元回归分析,可以得到土壤呼吸速率同土壤温度和含水量的综合拟合方程,和单因素(温度、含水量)拟合相比能够更好地解释土壤呼吸的变化情况;马尾松和杉木在pH2.5和4.0处理下的土壤呼吸温度系数Q10值分别为1.36、2.01和1.51、2.25,同对照组1.14和1.58相比,均有明显差异,且两者Q10值的变化呈先增大后减小的趋势。这证明酸雨是影响马尾松和杉木土壤CO2通量的一个重要因素。

川西亚高山粗枝云杉人工林地上凋落物对土壤呼吸的贡献

采用Li-8100土壤碳通量分析仪对川西亚高山典型的粗枝云杉(Picea asperata)人工林土壤呼吸(凋落物去除和对照)及其环境因子进行为期1年的连续观测。结果表明:凋落物去除处理和对照土壤呼吸速率均具有显著的季节动态变化,并呈现一致的动态特征,变动范围分别为0.35—4.39μmol m-2s-1和0.40—5.15μmol m-2s-1。整个观测期间,凋落物去除对土壤温度、水分以及土壤呼吸速率产生的差异均不显著。与对照相比,凋落物去除分别使土壤呼吸速率和土壤水分平均下降了14.21%和4.95%。两种处理的土壤呼吸速率和土壤温度均呈显著指数相关,与土壤水分呈显著线性相关。凋落物去除和对照的土壤温度敏感性(Q10)分别为3.84和4.09。凋落物对土壤呼吸速率的年均贡献率为14.93%,且存在明显季节动态。可见,地表凋落物是亚高山森林土壤呼吸的重要组成部分。

亚热带杉木和马尾松群落土壤系统呼吸及其影响因子

亚热带杉木(Cunninghamia lanceolata)和马尾松(Pinus massoniana)在我国森林资源中占有十分重要的地位,研究它们的土壤与表层凋落物的呼吸有助于了解它们的碳源汇时空分布格局及碳循环过程的关键驱动因子。采用Li-Cor6400-09连接到Li-6400便携式CO2/H2O分析系统测定湖南两种针叶林群落(2007年1月至12月)的土壤呼吸及其相关根生物量和土壤水热因子。研究结果表明:杉木和马尾松群落中土壤呼吸的季节变化显著,在季节动态上的趋势相似,都呈不规则曲线格局,全年土壤呼吸速率平均值分别为186.9mgCO2·m–2·h–1和242.4mgCO2·m–2·h–1。从1月开始,两种群落的土壤呼吸速率由最小值33.9mgCO2·m–2·h–1和38.6mgCO2·m–2·h–1随着气温的升高而升高,杉木群落到7月底达到全年中最大值326.3mgCO2·m–2·h–1,而马尾松群落到8月中旬达到最大值467.3mgCO2·m–2·h–1,土壤呼吸的季节变化与土壤温度呈显著的指数相关,土壤温度可以分别解释土壤呼吸变化的91.7%和78.0%,和土壤含水量呈二次方程关系,土壤含水量可以解释土壤呼吸变化的5.4%和8.4%。由土壤呼吸与土壤温度拟合的指数方程计算Q10值,杉木和马尾松群落中全年土壤呼吸的Q10值分别为2.26和2.13,Q10值随着温度升高逐渐减小。两种群落土壤呼吸的差异主要受群落植被的根生物量、群落的凋落物量的影响。

科尔沁沙地夏秋(6—9月)季不同类型沙丘土壤呼吸对气温变化的响应

通过测定分析了科尔沁沙地6—9月不同生境(固定、半固定和流动沙丘)土壤呼吸速率的日动态、月际动态及其对气温变化的响应。结果表明:测定期平均土壤呼吸速率在各生境间存在显著差异,其大小为固定沙丘(2.35μmolCO2.m-2.s-1)>半固定沙丘(1.67μmolCO2.m-2.s-1)>流动沙丘(1.06μmolCO2.m-2.s-1);指数模型能够较好地揭示不同生境土壤呼吸对气温变化的响应,但土壤呼吸的月际动态与气温变化不完全同步;各生境土壤在高温环境下的Q10值(土壤呼吸对温度敏感程度)普遍低于低温环境下的Q10值;固定、半固定和流动沙丘基于气温月际变化的Q10值分别为2.34、1.99和1.31,表明不同的植被状况和土壤性质会影响到土壤呼吸对温度变化的敏感程度。

川西南常绿阔叶林土壤呼吸及其对氮沉降的响应

通过原位进行低氮(LN,50 kg N/hm2·a)、中氮(MN,100 kg N/hm2·a)和高氮(HN,150 kg N/hm2·a)处理,研究了川西南天然常绿阔叶林土壤呼吸及其对模拟N沉降的响应.结果表明:(1)该森林土壤呼吸速率最大值612.21±77.82 mg CO2/m2·h出现在7月份,最小值108.95±17.01 mg CO2/m2·h出现在2月,年均土壤呼吸速率为348.00±157.83 mg CO2/m2·h,年均土壤呼吸通量为8.31±3.77 t C/hm2·a.采用双因素关系模型(Rs=aebTWc),土壤温度和土壤湿度共同解释了该常绿阔叶林2005年10月～2006年7月土壤呼吸速率季节变化的68.6%～73.9%,其拟合结果优于以土壤湿度或温度为参数的单因素关系模型.影响土壤呼吸速率的主导因子是温度,其地表温度变化响应的敏感程度Q10值为2.12,以土壤5 cm深处的温度为参数时,Q10值为2.51.(2)N沉降处理3个月后,该森林中HN和MN处理的土壤呼吸速率(309.43±17.24 mg CO2/m2·h,303.82±11.50 mgCO2/m2·h)均显著高于CK(269.28±13.78 mg CO2/m2·h)(P＜0.05);处理4个月后,HN的土壤呼吸速率(272.42±13.25 mg CO2/m2·h)均显著高于MN(239.65±10.33 mg CO2/m2·h)、LN(229.10±9.90 mg CO2/m2·h)和CK(234.51±12.77 mg CO2/m2·h)(P＜0.05);但处理7～10个月时,各处理之间无显著差异.研究表明,N沉降初期明显促进了常绿阔叶林土壤呼吸,后期无明显影响.

模拟酸雨对北亚热带天然次生林土壤呼吸的影响

于2009年3月-2010年1月在南京市郊龙王山北亚热带天然次生林进行模拟酸雨试验，以便携式土壤C02通量观测仪对不同酸雨强度处理下的林地土壤呼吸速率进行原位测定，研究酸雨对森林土壤呼吸的影响．结果表明，在本试验阶段，4个酸雨强度处理CK（pH值6．4，去离子水）、T1（pH值4．5）、T2（pH值3．5）、T3（pH值2．5）的平均土壤呼吸速率分别为（3．20±0．21）、（3．34±0．30）、（3．51±0．06）、（2．99±0．23）μmol/（m^2．s），酸雨各处理的土壤呼吸季节变化规律显著．由于森林植被生长期季节变化明显，将其分为非生长季1（2-4月）、生长季（5-10月）、非生长季2（11月～次年1月）3个阶段．配对t检验分析各阶段土壤呼吸速率的结果表明，在非生长季1，模拟酸雨未抑制土壤呼吸作用，T1和T2酸雨处理反而促进了土壤呼吸作用；在生长季，高强度模拟酸雨T3显著抑制了土壤呼吸作用；在非生长季2，也出现了模拟酸雨促进土壤呼吸作用的现象；对于整个观测阶段而言，低强度模拟酸雨处理未显著改变北亚热带天然次生林的土壤呼吸，仅高强度模拟酸雨T3显著抑制了土壤呼吸作用．不同酸雨强度处理下的土壤呼吸速率与土壤温度的指数回归关系均达显著水平（P〈0．01），CK、T1、T2、T3处理的Q10值分别为3．04，2．73，2．83，2．51，模拟酸雨处理降低了北亚热带天然次生林土壤呼吸的温度敏感性．

改变C源输入对油松人工林土壤呼吸的影响

2010年生长季,采用不同处理(去凋切根、去除凋落物、对照、切除根系、加倍凋落物)研究土壤C源输入方式对油松人工林土壤呼吸速率及5 cm土壤温湿度的影响。结果表明:改变C源输入对土壤温度产生的差异不显著(P>0.05),而对土壤湿度和土壤呼吸速率产生的差异显著(P<0.05)。整个观测期去凋切根、去凋、对照、切根及加倍凋落物处理的土壤呼吸速率平均值分别为1.54,1.71,2.71,2.47!mol m-2s-1和3.39!mol m-2s-1。相比对照样方土壤呼吸,去凋切根处理使油松人工林整个观测期土壤呼吸速率平均降低(44.27±2.31)%;去除凋落物使土壤呼吸速率平均降低(36.03±2.64)%;切除根系使土壤呼吸速率平均降低(10.76±3.26)%,但试验初期切除根系表现为增加土壤呼吸,6月下旬和7月中旬分别使土壤呼吸增加25.91%和0.29%,此后,切除根系使土壤呼吸速率显著降低。如果排除6月和7月的数据,则切除根系使土壤呼吸速率平均降低21.90%;加倍凋落物使土壤呼吸速率平均增加(21.01±3.21)%。去凋切根、去凋、切根和加倍凋落物处理土壤呼吸的温度敏感系数Q10值分别为1.75,1.65,2.32和3.10,四者之间差异均显著(P<0.05),对照样方土壤呼吸的Q10值为2.23。不同处理土壤呼吸速率与土壤温度均呈显著指数相关(P<0.001),而与土壤湿度的相关性并不显著(P>0.05)。土壤温度和水分的双变量模型均可以很好地解释土壤呼吸的季节变化,拟合方程的R2值范围为0.49—0.83。

川西亚高山草甸土壤呼吸的昼夜变化及其季节动态

采用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统,于2011年4—11月对川西亚高山草甸的土壤呼吸进行了测定,分析了水热因子对草甸昼、夜间土壤呼吸特征及其季节动态变化的影响。结果表明:1)川西亚高山草甸昼、夜间土壤呼吸的变化格局不同,昼间呈双峰型,夜间呈抛物线型;整个观测期(4—11月)内,夜间土壤呼吸占总土壤呼吸的46.79%,其中草盛期(6—9月)的昼、夜土壤呼吸占有较大比例。2)8次夜间土壤呼吸测定的变化趋势基本相同,最低值均在06:30—07:00左右;昼、夜间土壤呼吸季节变化的主要影响因素为土壤5 cm温度,Van't Hoff指数模型和Lloyd和Taylor方程均适合预测整个的土壤呼吸通量。3)返青期(4—5月)和枯黄期(10—11月)的昼、夜间土壤呼吸差异不显著,均低于草盛期;整个观测期,草甸昼、夜间土壤呼吸与土壤温度均有显著的指数相关,而与土壤水分含量存在显著线性相关则表现在草返青期夜间及枯黄期昼、夜间。4)整个观测期昼、夜间的Q10值分别为3.90和3.74;对Q10值的分析表明,返青期昼土壤呼吸的Q10值最大(4.14),草盛期夜间的Q10值最小(1.40)。研究结果说明,采用昼、夜间土壤呼吸的瞬时值来推算土壤呼吸的季节通量和年通量时,不仅需要加大观测期间夜间土壤呼吸的测定,还需要考虑昼、夜间土壤温度和土壤含水量及其它生物因子的影响。

缙云山常绿阔叶林土壤呼吸对模拟氮沉降的响应

通过原位喷施,设置对照(CK,0 kgN·hm-2a-1)、低氮(T50,50 kgN·hm-2a-1)、中氮(T100,100 kgN·hm-2a-1)和高氮(T150,150 kgN·hm-2a-1)4个氮沉降处理,研究重庆缙云山常绿阔叶林土壤呼吸对模拟氮沉降的响应。结果表明:CK,T50,T100和T150氮沉降处理的土壤呼吸速率分别为(4.31±1.14),(3.42±0.74),(2.81±0.38)和(2.49±0.32)μmol·m-2s-1,相对于CK处理,氮沉降处理使土壤呼吸速率显著降低(P<0.05);土壤呼吸速率与5和10 cm深处土壤温度间均存在显著指数正相关关系(P<0.01);4个处理5 cm深处的土壤呼吸温度敏感系数Q10值分别为2.07,1.81,1.62和1.54,10 cm深处的Q10值分别为2.11,1.83,1.63和1.55,氮沉降处理抑制了土壤呼吸温度敏感性;土壤呼吸速率与土壤含水量之间相关性较弱。

苏北淤泥质海岸典型防护林地土壤呼吸及其温度敏感性

土壤呼吸及其温度敏感性研究是准确估计陆地生态系统碳平衡对未来气候变化响应的基础。我国漫长的淤泥质海岸有着大面积的防护林,其碳汇服务功能是一个非常值得研究的科学问题,因此,对淤泥质海岸防护林生态系统土壤呼吸及其温度敏感性的研究具有重要的意义。研究采用碱液吸收法对苏北淤泥质海岸杨树Populus tomentosa Carr.及水杉Metasequoia glyptostroboides Hu＆Cheng两种典型海防林土壤呼吸及其温度敏感性进行了研究。结果表明：杨树和水杉林地4~11月份土壤呼吸速率变化范围分别为337~732mgCO2m-2h-1和257~821mgCO2m-2h-1,呼吸通量分别为128.57gCO2m-2和121.38gCO2m-2。杨树和水杉林地土壤呼吸速率季节变化均近似单峰曲线,最大值均出现在7月份,最小值分别出现在4月份和11月份。模型R=a×exp（b×T）能够很好地拟合林内气温及土壤温度变化对土壤呼吸的影响,温度是影响土壤呼吸的主要因子,能够解释土壤呼吸季节变化的50.5%~80.9%。土壤含水量与土壤呼吸关系不显著,不是其主要影响因子。利用林内气温及土壤2、5cm和10cm处温度得到杨树林地的Q10值分别为1.45、1.97、2.08、2.01,水杉林地的Q10值分别为1.92、3.29、2.89、3.00。研究结果表明,水杉林地土壤呼吸对全球变暖的响应比杨树林地更敏感。