Characteristics of Soil Respiration of Terraces and Slope Farmland in Loess Hilly and Gully Regions

Soil CO_2 emissions of terraces and slope farmland in loess hilly and gully regions were measured by using Infra Red Gas Analysis(IRGA),and the diurnal variation characteristics of soil respiration rate in different slope positions of terraces and slope farmland were analyzed.The results show that the diurnal variation curves of soil respiration rate of terraces and slope farmland in loess hilly and gully regions had a single peak.The soil respiration rate of terraces reached the peak during 13:00-15:00,while the soil respiration rate of slope farmland reached the peak from 11:00 to13:00,and it was the lowest at next 07:00.The daily average of soil respiration rate in slope farmland was 0.86μmol/(m^2·s),accounting for 93.48% of that of terraces.The daily average of soil respiration rate in different slope positions of terraces and slope farmland is shown as follows:the bottom of the slope>the middle of the slope>the top of the slope.At the top of the slope,the daily averages of soil respiration rate in terraces and slope farmland were the same;at the middle and bottom of the slope,the daily average of soil respiration rate in terraces was larger than that of slope farmland.

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。

樟树人工林土壤呼吸的动态变化

以长沙市城市森林中的樟树人工林为研究对象,用LI-COR-6400-09测定樟树人工林生长期土壤呼吸的日变化、全年的季节变化,并分析其与土壤温度因子之间的关系.结果表明:土壤呼吸的日变化呈单峰曲线,最高值出现在15:00～20:00,最低值均出现在早晨5:00～6:00,与5cm处土壤温度变化相一致,呈显著正相关;季节变化呈不规则的曲线格局,年均土壤呼吸速率为443.52mg.m-2h-1,最大值为976.54mg.m-2h-1,出现在7月下旬5cm处土壤温度最高时,最小值为23.13mg.m-2h-1,出现在1月下旬5cm处土壤温度最低时;樟树人工林土壤呼吸的季节变化与土壤温度呈显著的指数相关,拟合方程为Rs=0.1598e0.1355t,R2=0.949,P<0.000,土壤温度可以分别解释土壤呼吸变化的94.9%;土壤呼吸温度敏感性Q10值为3.88.

土壤呼吸日动态特征及其与大气温度、湿度的响应

为阐明西藏高原区土壤呼吸作用日变化特征对大气温度、湿度特征因子的响应,以西藏林芝八一镇农田为研究对象,研究土壤呼吸速率与地表大气温度、湿度及土壤水分蒸发之间的响应关系。结果表明:土壤呼吸作用具有单峰型日变化特征,呼吸速率在0.5～1.3μmol/(m2.s)范围内,最大值出现在15:00-16:00之间,最小值出现在10:00-12:00。气温是影响土壤呼吸速率变化的关键气象因子,与土壤水分蒸发速率和大气湿度呈极显著正相关。但土壤呼吸速率的日变化与气温、大气湿度、蒸发速率之间并不完全同步,1d内,在19:00-7:00之间气温变化幅度较小,呼吸速率与气温、大气湿度和蒸发速率之间呈极显著正相关关系(P<0.001)。在7:00-19:00之间气温变化幅度大,表现为土壤呼吸作用滞后于气温、大气湿度和蒸发变化,约滞后3h。由此可知,短暂的大气温度、湿度条件变化并不能引起土壤呼吸作用的快速显著变化。

城市草坪土壤呼吸冬季日动态特征研究

以福州市区的城市草坪为研究对象,采用Li-8100对其土壤呼吸速率进行3 d的连续观测,研究草坪土壤呼吸昼夜变化特征及其影响因子。结果表明:1)草坪土壤呼吸有明显的日变化特征;2)草坪土壤呼吸速率昼夜变化呈单峰曲线模式,雨天最大值出现在21:30,阴天最大值出现在11:30,晴天最大值出现在15:30;3)阴雨天气时土壤温度和含水量与土壤呼吸速率的双因素回归关系不显著,晴天时土壤温度与土壤呼吸速率的回归性极显著(p<0.01),土壤温度可以解释该日土壤呼吸速率昼夜变化的70.13%,土壤含水量与土壤呼吸速率的线性关系仍不显著;土壤温度和含水量两个因素共同解释该日土壤呼吸昼夜变化的74.10%。

干旱区绿洲棉田土壤呼吸日变化特征分析

利用Li-8100土壤碳通量测量系统对绿洲棉田土壤呼吸进行日变化动态测定,结果表明:土壤呼吸有明显的单峰型日变化特征,棉田(滴灌地、漫灌地)、弃耕地的土壤呼吸速率日均值分别为3.45、3.37、1.63μmol/(m2.s);峰值出现在15∶00～20∶00,谷值出现在4∶00～6∶00,6∶00后,土壤呼吸速率上升趋势明显。在不同天气背景下,土壤呼吸日变化格局基本一致,晴天日均值高于阴天,白昼高于夜间;白昼土壤呼吸速率变化剧烈,夜间为波动缓慢的下降过程;棉田土壤呼吸速率昼/夜均值高于弃耕地。

苏北不同杨树人工林经营模式下土壤呼吸日变化观测与测定方法比较

采用动态密闭气室法（IRGA）对苏北地区具有代表性的4种杨树人工林经营模式和农田对照的土壤呼吸进行了日动态观测,同时采用碱液吸收法（AA）测定土壤日呼吸速率,并把两种方法测定的结果进行了比较。结果表明：①采用动态密闭气室法（IRGA）和碱液吸收法（AA）测定土壤日呼吸速率范围分别为3 065~5 880 mgCO2-C/（m2.d）和1 060~1 697 mgCO2-C/（m^2·d）。AA法测定结果均低于IRGA法,平均为IRGA法测定结果的33.8%,两者测定结果的线性相关性达到显著水平,线性关系为IRGA=3.8231A-A1118。②P1和P2模式下杨树根系呼吸分别占土壤总呼吸量的47.9%和13.5%。③土壤呼吸日变化为单峰型曲线,峰值出现在13：00~17：00,与温度变化有很好的一致性。

侵蚀红壤植被恢复后土壤呼吸日动态及日呼吸速率测定方法比较

采用密闭室红外气体分析仪法（IRGA法）观测了中亚热带红壤侵蚀裸地植被恢复后不同季节土壤呼吸速率的日动态变化，并比较了IRGA法与碱吸收法（AA法）测定的土壤呼吸速率．结果表明：侵蚀裸地植被恢复后土壤呼吸速率日动态呈单峰曲线，与土壤温度的昼夜变化基本一致，最高值一般出现在午后13：00～17：00，最低值出现在凌晨3：00～7：00；植被恢复显著提高了土壤日呼吸速率，但明显降低了土壤呼吸速率日变化幅度；马尾松林对土壤呼吸速率日变化幅度降低程度高于板栗园和百喜草地，且对夏季的降低程度影响最大．而IRGA法和AA法测定的土壤呼吸速率具有显著的幂函数关系，AA法测定的土壤呼吸速率为IRGA法的27．5％～218％，平均为76．2％．当土壤呼吸速率较低时，AA法比IRGA法高估了土壤呼吸速率；反之，AA法则低估了土壤呼吸速率．

中国南方喀斯特石漠化地区3种经济林土壤呼吸日动态特征

喀斯特石漠化作为一个脆弱生态系统,对全球气候变化和碳循环具有重要影响。为阐明中国南方喀斯特石漠化生态治理工程背景下土壤呼吸作用的时空动态变化特征及其影响因素,选取贵州省贞丰县北盘江镇查耳岩村的核桃林Julans regia、花椒林Zanthoxylum bungeamum和关岭县花江镇峡谷村的枇杷林Eriobotrya japonica3种特色经济林作为研究对象,采用英国ADC Bioscientific公司生产的Lcpro+便携式土壤呼吸仪对土壤呼吸进行了监测。结果表明:1)土壤温度能预测土壤呼吸速率变异83%～89%的信息,是影响土壤碳排放量变异的主要因素;2)3种经济林中土壤呼吸的温度敏感性(Q10)有所差异,Q10为4.34～6.40;3)喀斯特石漠化地区冬季土壤的月平均碳排放量达到了63.46 g·m-2;4)土壤呼吸速率的偏离程度变化较大,在-56%～83%之间;5)花椒林在09:00、15:00、21:00,核桃林0:00、11:00,枇杷林在12:00土壤的呼吸速率与日平均值偏离程度较小(<10%),为最佳观测时间;6)各土壤特征因子中,全钾是影响土壤呼吸速率变异的主要因素。

武夷山天然甜槠林生态系统土壤呼吸日变化及影响因子研究

选取福建省武夷山甜槠天然林为研究对象,用LICOR—8100 Automated Soil CO2FluxSystem法进行了土壤呼吸、温度、气温的日动态测量.测定结果表明:武夷山甜槠天然林的气温、地表温度、5 cm土壤温度等气象因子和土壤呼吸的日动态变化表现规律比较一致都呈单峰曲线,但是峰值出现的时刻不同;同时,土壤温度与土壤呼吸呈正相关;土壤体积含水量与土壤呼吸速率也是正相关;土壤温度和土壤水分成为影响土壤呼吸的主要因素;夏季土壤呼吸的速率要高于冬季.

黄土丘陵沟壑区梯田、坡耕地土壤呼吸特征

采用红外气体分析法(IRGA)测定陇中黄土丘陵沟壑区梯田、坡耕地土壤CO2释放量,分析不同坡位梯田、坡耕地土壤呼吸速率日变化规律。结果表明:黄土丘陵沟壑区梯田、坡耕地土壤呼吸速率日变化呈单峰曲线,梯田在13:00—15:00达到峰值,坡耕地在11:00—13:00达到峰值,次日7:00均为最低。坡耕地日均土壤呼吸速率0.86μmol/(m2·s),为梯田的93.48%。不同坡位梯田、坡耕地日均土壤呼吸速率排序:下坡位>中坡位>上坡位。上坡位梯田与坡耕地日均土壤呼吸速率相等,中坡位、下坡位梯田的日均土壤呼吸速率均大于坡耕地的。

黄河流域净生态系统生产力的时空分异特征及其驱动因子分析

净生态系统初级生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)及影响因素的定量评估研究,有助于深入理解区域碳循环及其驱动机制。作为气候变化敏感区域,黄河流域净生态系统生产力的时空变化特征及其气候驱动因子的研究,对阐明中国北方陆地碳汇格局特征具有重要意义。因此,该研究基于NEP的估算模型,采用趋势分析、相关分析、聚类分析等分析方法,对2000—2020年黄河流域NEP时空演变特征及其驱动机制进行分析。结果表明,(1)黄河流域年均NEP为92.7 g·m^(−2),总体上表现为碳汇。在空间分布上,NEP呈现从西向东逐步递增的分布特征,并存在明显的空间聚集效应,高值和低值聚集区域分别占流域面积的32.6%、41.7%。(2)2000年以来黄河流域NEP总体呈增加趋势,平均每年增加4.7 g·m^(−2),其中有62.4%的地区NEP增加趋势达到显著水平,植被固碳能力提升明显。在不同分区中,黄河中游地区NEP增加速率最大,平均每年增加7.8 g·m^(−2);在不同植被类型中,常绿林NEP提升最为显著,具有显著增加趋势的面积占比最高,达到82.8%。(3)从未来变化特征看,黄河流域NEP的Hurst指数平均为0.74,未来变化趋势具有强可持续性特征。其中NEP呈显著增加趋势,且未来保持强持续性的区域面积占比达到56.2%,说明未来黄河流域大部地区固碳能力仍将保持提升趋势。(4)从气候相关分析看,流域NEP多与降水呈正相关性,与日照时数呈负相关性,而气温影响不显著。在关键气候因子的影响范围方面,降水影响面积最大,占比达到70%;日照时数次之(19.3%);气温影响范围最小(10.7%)。因此,降水是影响黄河流域NEP空间分布的最主要气候因子。

不同利用方式下呼伦贝尔草甸草原土壤呼吸动态特征及影响因素

探究天然草原不同利用方式下土壤呼吸动态特征及影响因素,对草原生态系统碳平衡研究具有重要意义。文中于2022年生长季(6—9月)测定了呼伦贝尔草甸草原围封、刈割、轮牧和自由放牧4种利用方式下土壤呼吸速率及相关环境因子,结果表明:1)4种利用方式下土壤呼吸速率日动态差异较小,月动态差异显著,前者基本表现为昼高夜低的“单峰型”变化特征,后者表现为7月最高,9月最低,生长季土壤呼吸速率均值刈割(2.24μmol·m^(-2)·s^(-1))>围封(2.08μmol·m^(-2)·s^(-1))>轮牧(1.61μmol·m^(-2)·s^(-1))>自由放牧(1.58μmol·m^(-2)·s^(-1));2)土壤温度和土壤湿度是土壤呼吸速率的主要影响因素,二者的最优复合模型可解释土壤呼吸速率变异的82.7%~92.1%;3)分段式结构方程模型分析表明,在围封、刈割和自由放牧样地,植被因素对土壤呼吸速率独立解释力最高;在轮牧样地,土壤环境对土壤呼吸速率独立解释力最高。虽然刈割利用下土壤呼吸碳排放量最大,但综合土壤有机碳含量和植被碳的吸收固定来看,刈割和轮牧更有利于草原生态系统固碳增汇。

白云岩地区土壤呼吸日变化及其与土壤温湿度的响应关系

为揭示贵州绥阳双河洞国家地质公园白云岩地区表层土壤呼吸作用昼夜变化特征及其影响因素。研究利用土壤呼吸测量系统(SRS-SD2000,ADC,UK),在无降水影响下监测了双河洞国家地质公园岩溶地区灌木林地、竹林、旱地和人工草地4种不同土地利用方式的表层土壤呼吸通量昼夜变化特征,结合土壤温湿度和大气温湿度等环境参数,探究影响土壤呼吸昼夜变化的关键因素。结果表明:4种不同土地利用方式土壤呼吸速率变化均呈"昼高夜低"的单峰型变化规律,日变化最大值出现在12∶00~14∶00之间,最低值出现在5∶00~7∶00之间;各样地土壤呼吸速率和土壤温度均呈现显著的正相关关系(P<0.001),灌木林地、竹林和旱地土壤呼吸速率与土壤湿度有显著负相关关系(P<0.001),人工草地土壤呼吸与土壤湿度之间有低度相关性(P<0.05);气温是影响土壤呼吸速率变化的关键因子,实测数据表明土壤呼吸在达到峰值后不会随着气温的升高而增大;不同样地类型的土壤呼吸速率对土壤温度和湿度的昼夜响应特征存在差异。

河西绿洲农田土壤呼吸特征及其对长期施肥的响应

以河西走廊典型的荒漠绿洲新垦农田为研究对象,设置9个施肥处理(高量有机肥,M3;高量氮磷肥,NP3;低量氮磷肥+高量有机肥,NP1M3;低量氮磷钾肥,NPK1;中量氮磷钾肥,NPK2;高量氮磷钾肥,NPK3;低量氮磷钾肥+高量有机肥,NPK1M3;中量氮磷钾肥+中量有机肥,NPK2M2;高量氮磷钾肥+低量有机肥,NPK3M1),于2019—2020年7—8月采用LI-COR 8100对玉米农田土壤呼吸进行观测,分析土壤呼吸的变化、日动态及其主要影响因素。结果表明:(1)不同施肥处理,土壤呼吸速率M3>NP3>NPK1M3>NPK3M1>NPK2M2>NP1M3>NPK2>NPK3>NPK1,单施有机肥能显著提高土壤呼吸速率,较其他处理增长22.1%—41.4%。(2)不同施肥措施土壤呼吸日变化呈单峰曲线,峰值出现在13:00—16:00,土壤呼吸日变化主要受土壤温度变化的影响。(3)土壤温度和土壤湿度分别解释了土壤呼吸变化的24.2%—44.8%和7.7%—36.4%,土壤呼吸与土壤温度显著正相关,而与土壤湿度无显著相关性,不同施肥处理土壤呼吸温度敏感性系数Q_(10)值1.419—1.600。(4)土壤呼吸与有机质、总氮、总碳、碱解氮存在显著正相关关系,施用有机肥使土壤有机质、总氮、总碳、碱解氮分别提升188.9%、80.5%、79.3%、147.0%,进而促进土壤呼吸,土壤呼吸与玉米产量无显著关系。不同的施肥措施会对土壤质量和土壤呼吸产生不同影响,有机肥和氮磷钾化肥的平衡施用,能够在提升土壤质量的同时减少碳排放,可在生产实践中采用。