中亚热带山区不同土地利用方式土壤呼吸的日动态变化

通过LI-8100土壤碳通量测定仪对中亚热带山区不同土地利用方式土壤呼吸进行测定与分析.结果表明,不同土地利用方式土壤温度变化趋势较为一致,峰值出现在16:00,但坡耕地均出现在14:00;不同土地利用方式土壤呼吸速率昼夜变化趋势大致呈单峰变化,呼吸速率在12:00-16:00之间达到一天的最大值,而在6:00达到最小值,但杉木林与木荷林土壤呼吸速率在夏季呈现出不规则的多峰变化,不同季节呼吸速率最大值出现的时间不同;杉木林与木荷林不同季节的土壤呼吸速率的日变化幅度较小,果园的最大;土壤呼吸速率的均值大小顺序为:经济林>木荷林>坡耕地>杉木林>果园,但不同土地利用方式间土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05).不同土地利用方式土壤呼吸Q10值的季节变化中,杉木、木荷2种人工林用地冬季Q10值最大,最小值分别出现在夏季与秋季,而坡耕地、经济林与果园3种土地利用方式以春季的Q10值最大,秋季最小;Q10值随土壤碳质量的降低而增大.     

亚热带马尼拉草坪生态系统呼吸昼夜变化研究初报

采用Li-8100对亚热带马尼拉草坪生态系统呼吸及其分室昼夜动态进行研究,结果表明,草坪生态系统呼吸、土壤呼吸和植物地上部分呼吸速率的昼夜变化均表现为单峰曲线,呼吸速率日最高值出现在中午13：00～14：00;草坪生态系统的呼吸速率最低值只出现在6月的7：00左右,其他月份的最低值出现在23：00～2：00;土壤呼吸速率的最低值出现在4月和6月的7：00左右,8月则在2：00达最低值,11月土壤呼吸速率波动不大,极值不太明显．生态系统呼吸速率始终表现为白天高于夜间．4月、6月、8月和11月生态系统呼吸的日排放C量分别为27．30、43．94、44．79和25．18g m^2d^-1．6月、8月和11月土壤日呼吸量占整个生态系统日呼吸总量的比例大约为50％,远小于4月的74％．除11月外,生态系统、土壤总呼吸速率的昼夜变化均与5cm土温呈显著的指数相关．草坪生态系统呼吸的Q10值大小顺序为4月〉11月〉6月〉8月,土壤总呼吸的Q10值大小顺序为6月〉4月〉8月〉11月;除11月外,土壤呼吸的Q10值大于生态系统呼吸．     

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.     

林地和水田土壤呼吸的对比研究

通过室内培养实验,利用密闭红外气体分析方法(IRGA) 研究不同土地利用方式下的土壤呼吸及其对温度变化的响应.结果表明:在整个培养时段,林地的土壤呼吸速率始终高于水田,并且这种变化在培养前期更为明显.指数模型可以较好地拟合土壤呼吸和表层土壤(0-5cm)温度的关系.当土壤呼吸速率达到稳定后,Q10值表现为林地大于水田,且不同土地利用方式下的Q10值与培养时间均呈显著的二次方程关系.     

杉木人工林皆伐火烧后土壤呼吸研究

通过静态碱吸收法对福建三明27年生杉木人工林皆伐火烧后土壤呼吸进行为期1年多的定位研究．研究发现,林地皆伐火烧后土壤呼吸速率季节变化呈单峰曲线,对照地和皆伐地最大值均出现在6月,火烧地最大值出现在4月和5月之间,3块样地最小值均出现在12月．1年中对照地、皆伐地和火烧地土壤呼吸速率（释放CO2）变化范围分别在86．1～367．9mg m^-2h^-1、62．2～211．7mg m^-2h^-1和42．6～150mg m^-2h^-1之间．用指数模型和双因素模型对土壤呼吸进行拟合显示,温度和湿度是对照地的主要影响因子,但温度和湿度不能很好地解释皆伐地和火烧地土壤呼吸速率的变化．双因素模型中,土壤呼吸温度敏感性因子Q10对照地为2．1,皆伐地和火烧地分别为1．3和1．1,小于已报道范围．     

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.     

杉木人工林皆伐火烧后土壤呼吸研究

通过静态碱吸收法对福建三明27年生杉木人工林皆伐火烧后土壤呼吸进行为期1年多的定位研究.研究发现,林地皆伐火烧后土壤呼吸速率季节变化呈单峰曲线,对照地和皆伐地最大值均出现在6月,火烧地最大值出现在4月和5月之间,3块样地最小值均出现在12月.1年中对照地、皆伐地和火烧地土壤呼吸速率(释放CO2)变化范围分别在86.1～367.9 mg m -2 h -1、62.2～211.7 mg m -2 h -1和42.6～150 mg m -2 h -1之间.用指数模型和双因素模型对土壤呼吸进行拟合显示,温度和湿度是对照地的主要影响因子,但温度和湿度不能很好地解释皆伐地和火烧地土壤呼吸速率的变化.双因素模型中,土壤呼吸温度敏感性因子Q10对照地为2.1,皆伐地和火烧地分别为1.3和1.1,小于已报道范围.     

亚热带马尼拉草坪生态系统呼吸昼夜变化研究初报

采用Li-8100对亚热带马尼拉草坪生态系统呼吸及其分室昼夜动态进行研究,结果表明,草坪生态系统呼吸、土壤呼吸和植物地上部分呼吸速率的昼夜变化均表现为单峰曲线,呼吸速率日最高值出现在中午13:00～14:00;草坪生态系统的呼吸速率最低值只出现在6月的7:00左右,其他月份的最低值出现在23:00～2:00;土壤呼吸速率的最低值出现在4月和6月的7:00左右,8月则在2:00达最低值,11月土壤呼吸速率波动不大,极值不太明显.生态系统呼吸速率始终表现为白天高于夜间.4月、6月、8月和11月生态系统呼吸的日排放C量分别为27.30、43.94、44.79和25.18 g m2 d-1.6月、8月和11月土壤日呼吸量占整个生态系统日呼吸总量的比例大约为50%,远小于4月的74%.除11月外,生态系统、土壤总呼吸速率的昼夜变化均与5 cm土温呈显著的指数相关.草坪生态系统呼吸的Q10值大小顺序为4月>11月>6月>8月,土壤总呼吸的Q10值大小顺序为6月>4月>8月>11月;除11月外,土壤呼吸的Q10值大于生态系统呼吸.     

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．     

准噶尔盆地梭梭群落下土壤CO2释放规律及其影响因子的研究

 采用开路式自动土壤碳通量测量系统（LI-8100）测定了准噶尔盆地荒漠梭梭群落生长季的土壤呼吸速率,并分析了温度和土壤水分对土壤呼吸的影响,结果表明:土壤CO2释放速率有明显的日变化和季节动态,日最大排放速率出现在13:00—15:00时,最小排放速率在8:00时。土壤CO2释放速率日变幅最大值为0.90 μmol·m-2·s-1、最小值为0.24 μmol·m-2·s-1、平均速率是(0.548±0.076)μmol·m-2·s-1;土壤呼吸作用在生长季中的动态呈单峰曲线,顺序为6月＞7月＞8月＞9月＞5月＞10月。相关性分析表明,土壤呼吸速率与气温、地表温度和5 cm、10 cm、15 cm、20 cm、25 cm、30 cm、35 cm、40 cm、50 cm层土壤温度呈极显著和显著正相关关系,土壤呼吸速率与地表温度间的线性关系为Y=0.017X+0.033,（R2=0.566, P<0.001）,并得出Q10值为1.65。土壤含水量与土壤呼吸速率间的相关性不显著。     

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。     

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Q₁₀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。     

石羊河下游人工梭梭林土壤呼吸变化特征及其与水热因子的关系

土壤呼吸不仅是反映土壤生物活性的重要指标，也是全球碳循环研究中备受关注的热点问题。在地处典型干旱区的石羊河下游，以流动沙丘和去除土壤结皮人工梭梭林为对照，采用LI-8100土壤碳通量监测系统研究了栽植约40 a、30 a、10 a和5 a的人工梭梭林生长季和非生长季的土壤呼吸日变化，并分析了土壤水分和温度对土壤呼吸的影响。结果表明：（1）不同林龄梭梭林生长季和非生长季土壤呼吸速率的日变化均为明显的单峰曲线，且呈现出一定的波动性，日最大排放速率出现在12:00～14:00时，最小值出现在8:00时左右。（2）梭梭林营造和去结皮处理显著提高了沙漠土壤呼吸速率，而且不同林龄土壤呼吸速率大体上随着种植年限的增加而递增，表现为MC >40 a>30 a>10 a>MS >5 a，非生长季表现为MC >40 a>10 a>5 a>30 a>MS。（3）不同林龄梭梭林土壤呼吸速率均具有明显的季节变化特征，生长季（8 月）的土壤呼吸作用明显强于非生长季（1月）。（4）相关性分析表明，生长季和非生长季土壤呼吸均与0～5 cm土壤水分显著相关，且均呈二次曲线关系，分别为Y =-0.205 8X ²+0.946 5X-0.316 6（R ² =0.506 ²，P= 0.041 7）和Y= 0.118 7 X ²+0.156 3X+0.118 8（R ²=0.675 7，P =0.001 1）；但与10 cm土壤温度的相关性不显著，土壤水分是影响人工梭梭林土壤呼吸的关键因素。该研究进一步证明了人工梭梭林的营造有效改善了沙漠土壤的生物活性，提高了土壤碳通量水平，以土壤结皮破坏为基本特征的人工梭梭林退化和沙漠化必然在短期内加剧碳排放。因此，需要在沙漠地区合理营造人工林，并在造林和林业管理过程中注意保护土壤结皮，以减少CO²排放。     

石羊河下游白刺灌丛演替发育过程的土壤呼吸及其影响因素分析

对不同类型土壤呼吸及其影响因素的研究有助于了解区域生态过程和全球气候变化。在石羊河下游,根据白刺灌丛生长及其生境状况,选择了初期发育、稳定、衰退、严重衰退的白刺灌丛植被,采用Li-8100土壤碳通量监测系统,研究了白刺灌丛演替过程的土壤呼吸日变化。结果表明,各发育阶段的白刺灌丛土壤呼吸最大值均出现在12:00,呼吸速率均值大小顺序为:稳定阶段＞初期发育阶段＞衰退阶段＞严重衰退阶段。各发育阶段不同坡位土壤呼吸日变化动态存在差异,但平均值都表现为迎风坡＞背风坡＞丘间地。建立各因素与土壤呼吸之间的模型发现,白刺的生长状况与土壤呼吸之间的相关性达到极显著,表层土壤含水量对土壤呼吸的影响大于深层土壤,而二次函数较其他模型能更好地表达地下10 cm温度与土壤呼吸之间的关系,且两者之间相关性达到极显著。     

邻近绿洲的荒漠表层土壤逆湿和对水分"呼吸"过程的分析

利用"我国西北干旱区陆气相互作用试验"2000年8~9月在甘肃敦煌进行的野外观测资料,分析了临近绿洲的荒漠戈壁土壤湿度和大气湿度特征,发现:活动层内土壤空气湿度远离饱和状态,水分以气态和液态两种形态存在和输送;由于绿洲效应影响,临近绿洲的荒漠戈壁不仅近地层空气多为逆湿,而且这种空气逆湿在夜间较强时可以继续向土壤活动层延伸。土壤湿度日变化能清楚地被区分为湿维持(1~6时)、水分损失(7~11时)、干维持(12~18时)和水分补充(19~0时)等4个阶段,其中湿维持阶段的土壤逆湿是最主要的结构特征,这一土壤湿度结构表明夜间土壤可以通过凝结吸收大气水分,它与白天的土壤水分蒸发共同构成土壤对大气水分的"呼吸"过程;活动层土壤逆湿的形成与土壤温度状态、大气逆湿强度和大气稳定度都有关。     

模拟增温和改变降雨频率对干旱半干旱区土壤呼吸的影响

温度和降水是干旱半干旱区土壤呼吸的重要扰动因子,全球气候变化导致的未来干旱半干旱区增温和降水变率增大对土壤呼吸有着重要影响。研究通过人工设置P_16×2.5mm、P_8×5mm、P_4×10mm、P_2×20mm、P_1×40mm的降雨频率梯度和增温2 ℃左右的控制试验,探讨不同降雨频率和增温处理对干旱半干旱区土壤呼吸的影响,以及土壤呼吸与土壤温湿度的关系及其对降雨频率改变的响应。结果表明：降雨频率和增温单独对土壤呼吸具有极显著影响（P<0.001）,但是两者之间并无交互作用（P>0.5）;在降雨量一定的情况下,土壤呼吸速率随着降雨频率的减小而减小,即多频率小降雨事件激发的土壤呼吸速率大于小频率大降雨事件;增温促进土壤呼吸,提高了约11%的土壤呼吸。本结果有助于对未来干旱半干旱地区全球变暖背景下降雨格局的改变对土壤呼吸产生的影响进行预测,同时也为进一步估算该区域生态系统的碳收支提供参考数据。     

沙丘不同部位土壤呼吸对人工降水的响应

 利用LI-8100土壤呼吸测量仪,对古尔班通古特沙漠南缘阜康北部地区沙丘不同部位（坡底、坡中、坡顶）的土壤呼吸速率进行了测量,探讨了沙丘不同部位土壤呼吸速率对降雨的响应,分析了土壤水分和土壤温度对土壤呼吸速率的影响。结果表明:①沙丘不同部位土壤呼吸速率的日变化呈“双峰曲线”,而增雨处理后,土壤呼吸速率的日变化曲线大部分转变为“单峰曲线”。②增雨处理增加了沙丘不同部位土壤呼吸速率的变化幅度、平均值和极差,推后了土壤呼吸速率最大值到来的时间。③土壤呼吸速率与土壤温度的相关性对降雨表现出积极的响应,降雨改变了土壤温度的日变化曲线类型,提高了土壤温度与土壤呼吸速率的相关系数。④非增雨处理时,沙丘坡底、坡中和坡顶的土壤呼吸速率与土壤水分的相关性系数均较高,而增雨处理后,土壤呼吸速率与土壤水分的相关系数有所下降,仅坡中的相关系数通过了α=0.01的显著性检验。     

黑河下游五种不同植被类型土壤呼吸的差异性解析

土壤呼吸的微小变化会对大气CO₂浓度产生重大影响,尤其在极端干旱区。通过对黑河下游额济纳旗四道桥的混合林、胡杨、柽柳、农田及裸地的土壤呼吸进行研究,结果表明：2014 年夏季5 种不同植被类型的土壤呼吸速率大小排序：胡杨柽柳混合林 > 柽柳 > 农田 > 胡杨 > 裸地,各类型的5 cm处土壤温度和湿度无明显变化规律,土壤温度在22～35 ℃,土壤湿度集中在13%～61%的变化范围。探究了5 种不同植被类型的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、地表温度、空气温度及空气湿度的线性相关关系,发现它们的土壤呼吸速率与土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度之间无显著相关（P>0.05）,表明水热因子对土壤呼吸的影响具有很大的不确定性。