土壤异养呼吸温度敏感性(Q_(10))的影响因子

首先对国内外土壤异养呼吸Q10的研究成果进行了全面的综合述评.影响土壤异养呼吸Q10的因子主要包括环境因子(主要是温度和湿度)、呼吸底物和土壤生物等.较多的研究表明土壤异养呼吸的Q10在低温时较高,高温时较低,但Q10也可随温度升高而增加,或随温度变化而保持稳定;通常土壤异养呼吸的Q10与土壤水分成正相关,但极端水分条件下(干旱胁迫或渍水)Q10较低;有限的研究表明呼吸底物和土壤生物对土壤异养呼吸Q10的影响还具有很大的不确定性;调控土壤异养呼吸Q10的机理目前还不清楚.然后从温度、水分、呼吸底物、土壤微生物对土壤异养呼吸Q10的影响等方面对影响土壤异养呼吸温度敏感性的原因进行了深入的探讨,并提出未来应重点开展的研究:⑴加强不同尺度土壤异养呼吸Q10的影响因子及调控机理研究;⑵扩大土壤异养呼吸Q10的野外研究;⑶扩大热带、亚热带土壤异养呼吸Q10的研究;⑷深入探讨呼吸底物有效性和土壤生物对土壤异养呼吸Q10的影响;⑸加强其他因子对土壤异养呼吸Q10影响的研究.     

土壤异养呼吸温度敏感性（Q10）的影响因子

首先对国内外土壤异养呼吸Q10的研究成果进行了全面的综合述评．影响土壤异养呼吸Q10的因子主要包括环境因子（主要是温度和湿度）、呼吸底物和土壤生物等．较多的研究表明土壤异养呼吸的Q10在低温时较高，高温时较低，但Q10也可随温度升高而增加，或随温度变化而保持稳定；通常土壤异养呼吸的Q10与土壤水分成正相关，但极端水分条件下（干旱胁迫或渍水）Q10较低；有限的研究表明呼吸底物和土壤生物对土壤异养呼吸Q10的影响还具有很大的不确定性；调控土壤异养呼吸Q10的机理目前还不清楚．然后从温度、水分、呼吸底物、土壤微生物对土壤异养呼吸Q10的影响等方面对影响土壤异养呼吸温度敏感性的原因进行了深入的探讨，并提出未来应重点开展的研究：（1）加强不同尺度土壤异养呼吸Q10的影响因子及调控机理研究；（2）扩大土壤异养呼吸Q10的野外研究；（3）扩大热带、亚热带土壤异养呼吸Q10的研究；（4）深入探讨呼吸底物有效性和土壤生物对土壤异养呼吸Q10的影响；（5）加强其他因子对土壤异养呼吸Q10影响的研究．     

紫色土旱坡地土壤异养呼吸速率及其温度敏感性

为探讨紫色土旱坡地土壤异养呼吸速率特征,采用静态暗箱-气相色谱法于2010年12月至2011年10月观测了土壤异养呼吸日变化、季节性变化及土壤温度和湿度.结果表明:土壤异养呼吸速率日变化特征呈单峰型曲线,其最大值和最小值分别出现在16:00和08:00;土壤异养呼吸速率季节变化明显,冬季低,夏季高,最大值为654.2 mg CO2/(m2 h),最低值为38.1 mg CO2/(m2 h),平均值为325.2 mg CO2/(m2h),小麦季土壤异养呼吸CO2排放总量为307.9 g C/m2,玉米季为384.8 g C/m2,全年为692.7 g C/m2,玉米季土壤异养呼吸CO2排放总量显著高于小麦季(P＜0.05);小麦季土壤异养呼吸敏感性参数Q10值高于玉米季,说明小麦季土壤异养呼吸速率对温度变化较玉米季敏感.地表温度和土壤5 cm温度的Q10值分别为3.16和3.22,土壤5 cm温度对土壤异养呼吸速率的影响较地表温度敏感;当土壤湿度(WFPS)高于60％时,土壤湿度和土壤异养呼吸速率为显著的负相关(R=-0.550,P=0.02),60％以下二者无显著关系,该研究可为调控紫色土旱坡地有机碳气态支出过程提供参考.     

土壤呼吸的温度敏感性

土壤呼吸是指土壤释放CO₂ 的过程,它所释放出的CO₂ 是生物圈向大气圈释放CO₂ 的主要来源之一。土壤呼吸速率对温度变化的敏感性是陆地生态系统碳循环过程中一个十分重要的环节。由于许多大尺度碳循环模型中都涉及土壤呼吸的温度敏感性这一问题,因此对该问题的回答有助于提高对当前陆地生态系统碳通量的估算和对 未来气候变化预测的准确性。本文就目前土壤呼吸速率对温度变化的敏感性的主要问题进行了综述,从温度、水分、呼吸底物的数量和质量、酶促反应动力学等几个不同的方面,概述了土壤呼吸温度敏感性的变异范围较大的原因,以及这些因素对土壤呼吸的温度敏感性影响的机理。土壤呼吸是酶促的化学反应,因此其温度敏感性不仅取决于呼吸底物的质量,同样也取决于底物的有效性。     

滨海人工林土壤呼吸各组分对台风强降雨的响应

根据预测,随着全球变暖,极端降水将更加频繁和剧烈,可能对土壤呼吸及其组分产生重大影响。然而目前对极端降雨如何影响土壤呼吸各组分的认识仍是缺乏的。因此选取亚热带滨海湿地松和尾巨桉人工林土壤为研究对象,于2015年8月在设置去除根系和对照处理一年后,应用Li-8100土壤CO_2通量测定系统,对2次台风强降雨前后的土壤呼吸速率和环境因子进行原位监测,分析2次台风前后土壤呼吸各组分对强降雨的响应规律。结果表明:(1)2次台风强降雨显著改善了土壤的水分状况,促进了土壤呼吸各组分。2种人工林土壤总呼吸、异养呼吸均呈现出快速上升、后逐渐下降的趋势,而土壤自养呼吸的上升不明显。土壤总呼吸与异养呼吸的峰值与土壤湿度的峰值同步,而自养呼吸峰值要滞后1天。(2)第一次降雨,湿地松和尾巨桉土壤异养呼吸对总呼吸的贡献率分别是自养呼吸的5.15和6.28倍。相比于土壤自养呼吸(R_a),异养呼吸增加的幅度更大且响应更快。(3)第一次降雨湿地松土壤总呼吸、异养呼吸及尾巨桉土壤异养呼吸与土壤湿度的二次曲线关系存在拐点,而第二次降雨促进了2种人工林土壤异养呼吸、总呼吸速率。2次台风强降雨湿地松和尾巨桉人工林的土壤自养呼吸均和土壤湿度无显著相关性(P0.05)。综上,研究结果强调了极端降水对土壤呼吸及其组分的显著影响,应该将其纳入模型中,以提高对碳-气候反馈的预测。     

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.     

杉木人工林和水稻田土壤呼吸Q10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.     

砾石长期覆盖对土壤呼吸的影响

砾石覆盖是西北黄土高原地区的传统保护性耕作技术,具有明显的蓄水、保墒、增温、压碱和保持地力作用。研究砾石覆盖农田系统中的土壤呼吸,有助于了解地面覆盖条件对CO₂通量的影响和土壤健康状况。利用LI6400土壤呼吸系统对甘肃皋兰长期砾石覆盖农田(12年)不同覆盖厚度下的土壤呼吸进行了原位监测,并对环境因子与土壤呼吸的日变化相关性进行了分析。结果表明:(1)土壤呼吸的日变化与温度的变化一致,呈单峰型,砾石覆盖后土壤呼吸峰值出现在16:00—17:00,明显滞后于裸地出现的峰值时间(14:00—15:00),且峰值随着覆盖厚度的增加而减小;(2)土壤表层(0~10 cm)温度与土壤呼吸呈极显著幂函数关系(P<0.01),砾石覆盖降低了土壤呼吸的温度敏感性指数(Q₁₀),覆盖后两次监测中Q₁₀为1.78~2.87(2017年)和1.70~1.96(2018年);(3)砾石覆盖后提高了夜间土壤呼吸,导致土壤呼吸的日累积碳排放量显著提高,随着覆盖厚度的增加而降低,覆盖处理中厚度为11 cm最小的碳排放量两次测量分别为2.00 g·m^-2和0.90 g·m^-2,比裸地分别增加了15%和18%;(4)土壤特征因子中,土壤水分、pH与土壤呼吸累积碳排放量呈正相关,有机质、碱解氮、速效磷、电导率与土壤呼吸累积碳排放量呈负相关。     

科尔沁沙地玉米(Zea mays)田垄上和垄间土壤呼吸比较

采用动态密闭气室法测定分析了科尔沁沙地典型玉米(Zea mays)农田垄上和垄间土壤呼吸速率的差异及自养和异养呼吸特征,并估算了生态系统碳平衡。结果表明:(1)垄上和垄间土壤呼吸速率存在极显著差异(p0.001),且存在线性关系(p0.05);季节水平上垄上土壤呼吸可解释垄间土壤呼吸98.4%的变异。(2)季节水平上土壤总呼吸(RS)、异养呼吸(RH)和自养呼吸(RA)的温度敏感性指数Q10大小顺序为:RA(4.35)RS(3.10)RH(2.08)。(3)RS和RH之间存在显著差异,RA与RS和RH之间不存在显著差异;RA占RS比例的季节变化范围为28.1%~71.1%,生长季RH和RA占RS的比例均值分别为44.4%和55.6%。(4)科尔沁沙地典型农田生态系统在生长季为碳汇,可净固存大气CO2-C的量为659.1g·m-2。     

干旱区荒漠灌木林地土壤呼吸及其影响因素分析

沿三工河流域山前丘陵、冲-洪积平原绿洲及北部荒漠的过渡区测定了灌(丛)木林地土壤呼吸及土壤理化性质,对干旱区灌(丛)木林地土壤呼吸与土壤因子及环境因子之间的相关性作了初步分析并得出二者沿流域的变化规律:(1)大气CO2浓度呈降低趋势,但不明显,土壤呼吸与大气相对湿度的变化趋势一致,沿流域降低,二者相关系数为0.97。在干旱区水分对土壤呼吸具有一定的影响;(2)相关性分析表明土壤碳酸钙与土壤呼吸间存在显著相关性,相关系数为0.93。有关干旱区土壤碳酸钙对土壤呼吸的作用机理有待于进一步深入研究。本文分析结果有助于人们更好的了解有关干旱区灌(丛)木林地的土壤呼吸,作为干旱区灌(丛)木林地土壤碳素研究的参考依据。