土壤呼吸对全球温暖化的响应

<正> 地球表面温度升高是未来气候变化的主要趋势之一。由于温度是调节和控制生物地球化学过程的一个关键因素(Rustad等,2001),全球温暖化势必要对大气圈、水圈、生物圈、岩石圈和土壤圈之间的物质循环产生深远的影响。全球碳循环重要环节之一的土壤呼吸对温度变化非常敏感,因其最终产物是主要的温室气体CO_2,所以,土壤呼吸与全球温暖化之间的关系不仅会影响到陆地生态系统在碳循环方面的源汇功能,而且,全球温暖化的趋势和时空格局也会因此产生重大变化。     

贡嘎山山地暗针叶林带森林土壤温室气体N2O和CH4排放研究

利用静态箱法对贡嘎山森林生态系统峨眉冷杉原始林、演替林以及峨眉冷杉采伐迹地土壤N2O和CH4排放通量进行了测定. 结果表明: (1) 各观测点土壤向大气释放N2O, 土壤为大气N2O的排放源, 而CH4的排放通量均为负值, 土壤为大气CH4的吸收汇, 各观测点N2O年均排放通量的对比关系为峨眉冷杉(Abies fabri)原始林＞采伐迹地>演替林, CH4年均吸收通量则表现为峨眉冷杉原始林＞演替林＞采伐迹地. (2) 各观测点N2O排放通量具有明显的季节变化, 夏季7～8月以及春季2～3月土壤N2O出现两次排放高峰, 冬季及春季3月中旬至4月N2O排放量较低. 各观测点CH4吸收强度的季节变化波动强烈, 规律不明显. 总的来说, 演替林和采伐迹地CH4吸收通量均以5月中旬至7月下旬为最高, 其余时间较低, 而峨眉冷杉原始林到9月份CH4吸收通量仍保持较高的数值. 与原始林相比, 演替林和采伐迹地的CH4吸收能力要弱些, 且采伐迹地的CH4吸收能力更弱, 森林砍伐降低了土壤对大气CH4的吸收能力. (3) 峨眉冷杉原始林N2O排放通量存在明显日变化规律, 且N2O排放通量与气温(r = 0.95, n = 11, a ＜0.01 和5 cm地温(r = 0.81, n = 11, a ＜0.01 呈显著正相关. CH4日变化规律不明显, 与气温、地温均无明显相关关系.     

贡嘎山山地暗针叶林带森林土壤温室气体N2O和CH4排放研究

利用静态箱法对贡嘎山森林生态系统峨眉冷杉原始林、演替林以及峨眉冷杉采伐迹地土壤N₂O和CH₄排放通量进行了测定. 结果表明: (1) 各观测点土壤向大气释放N₂O, 土壤为大气N₂O的排放源, 而CH₄的排放通量均为负值, 土壤为大气CH₄的吸收汇, 各观测点N₂O年均排放通量的对比关系为峨眉冷杉(Abies fabri)原始林＞采伐迹地>演替林, CH₄年均吸收通量则表现为峨眉冷杉原始林＞演替林＞采伐迹地. (2) 各观测点N₂O排放通量具有明显的季节变化, 夏季7~8月以及春季2~3月土壤N₂O出现两次排放高峰, 冬季及春季3月中旬至4月N₂O排放量较低. 各观测点CH₄吸收强度的季节变化波动强烈, 规律不明显. 总的来说, 演替林和采伐迹地CH₄吸收通量均以5月中旬至7月下旬为最高, 其余时间较低, 而峨眉冷杉原始林到9月份CH₄吸收通量仍保持较高的数值. 与原始林相比, 演替林和采伐迹地的CH₄吸收能力要弱些, 且采伐迹地的CH₄吸收能力更弱, 森林砍伐降低了土壤对大气CH₄的吸收能力. (3) 峨眉冷杉原始林N₂O排放通量存在明显日变化规律, 且N₂O排放通量与气温(r = 0.95, n = 11, α ＜0.01 ) 和5 cm地温(r = 0.81, n = 11, α ＜0.01 ) 呈显著正相关. CH₄日变化规律不明显, 与气温、地温均无明显相关关系.     

氮输入对陆地生态系统碳循环关键过程的影响

碳氮作为陆地生态系统最关键的两大生源要素,它们在自然界的循环过程中不仅各自对全球变暖做出重要贡献,而且两者的循环过程显著耦合,互相影响各自的作用和效果。从氮元素对植物光合作用、呼吸作用以及土壤呼吸作用影响的角度入手,综述了氮输入对陆地生态系统碳固定和碳排放这两个碳循环关键过程的影响特征和机理,分析了陆地生态系统碳源汇对氮素变化响应的不确定性,在此基础上对未来的相关重点研究方向进行了探讨和展望。     

土壤N2O排放研究进展

N2O不仅是一种重要的温室气体，而且还可以破坏臭氧层。随着人类活动的增加，其在大气中的浓度不断上升，对环境的影响也更加严重，因此，N2O的排放日益成为环境研究的热点问题。土壤是N2O的重要排放源。本文综合分析了土壤N2O排放研究的进展情况，主要包括：土壤N2O产生及排放的机理；影响N2O排放的主要因素；土壤N2O排放的时空特征以及全球N2O排放的模型估计；最后提出了今后的研究方向。     

生物结皮对内蒙古沙地灌丛草地土壤呼吸特征的影响

利用静态暗箱法分析生物结皮对内蒙古典型油蒿沙地灌丛草地土壤呼吸变化特征及水热敏感性影响。结果表明:生物结皮(BSC)与裸地(BG)土壤呼吸速率表现出类似的季节变化动态,BSC土壤呼吸年内变异系数约66.6%~81.7%,高于同期BG的50.9%~76.5%,其年际变异(22.4%)远大于BG(8.0%);BSC生长季土壤呼吸总量约126.88~186.07 gC/m²,显著高于BG(91.22~100.90 gC/m²)(p<0.05);BSC土壤呼吸对表层土壤水分变化的响应较BG更敏感,两个年份生长季BSC与BG表层0~10 cm土壤含水量变化分别能够解释土壤呼吸变异的81.3%,53.2%,57.8%以及55.4%。     

放牧对内蒙古羊草群落土壤呼吸的影响

采用静态暗箱法,比较测定了放牧对内蒙古锡林河流域羊草群落土壤呼吸的影响以及水热等相关环境因子与土壤呼吸的关系。结果表明:放牧没有改变羊草群落土壤呼吸的季节性变化特征,但降低了土壤呼吸速率的年幅度;生长季放牧样地土壤呼吸速率显著低于封育样地,非生长季两样地土壤呼吸强度均处于较低水平,而且出现负通量的现象,放牧使羊草群落土壤呼吸年总量下降了约33.95％;从全年来看,无论是围栏还是放牧样地,封育样地和放牧样地土壤呼吸与温度因子均显著正相关(p<0.01,n=15),其中与10cm处地温相关性最好,但放牧降低了土壤呼吸对温度变化的敏感性;生长季水分影响作用高于温度,围栏封育样地0~10cm土壤含水量的变化可以解释土壤呼吸变异的87.4％,放牧样地10~20cm和20~30cm土壤含水量的变化共同可以解释土壤呼吸变异的74.9％。     

外源氮输入对草地土壤微生物特性影响的研究进展

大气氮沉降作为全球变化的重要现象之一,沉降量不断增加所带来的一系列生态问题日趋严重.草地作为陆地生态系统的主体类型之一,对大气氮沉降的响应不仅体现在地上植被生长和群落动态的变化,其地下各种生态过程的变化更加值得关注.此外,世界范围内的草地生态系统大部分面临不同程度的退化,草地施氮是寻求草地恢复的有益尝试.综述了大气氮沉降和人为施氮引起的外源氮输入变化对草地生态系统土壤微生物特性(微生物数量、微生物量、微生物呼吸、微生物多样性和土壤酶)影响的研究进展,研究表明:①施氮有利于细菌数量的增加,但对真菌数量的影响甚微或是降低真菌的数量.②长期施氮降低土壤微生物量,但短期施氮的影响效应具有不确定性.③施氮对草地土壤微生物呼吸的影响效应取决于微生物可获得的碳源的量.输入地下的植物碳量增加促进土壤微生物呼吸,输入地下的有机质减少则抑制微生物呼吸.④施氮改变了土壤微生物的群落结构组成和底物利用方式,对土壤微生物多样性的影响表现出负效应.⑤施氮提高了β-葡糖苷酶、磷酸酶和大部分糖苷酶的活性,降低了脲酶的活性.迄今为止,施氮对草地土壤微生物特性的影响效应仍存在很大的不确定性,今后的研究中应开展氮输入对草地生态系统影响的长期试验研究、加强对土壤微生物呼吸的影响研究以及合理确定我国草地生态系统可持续发展的氮饱和阈值,并进一步完善和发展测量土壤微生物多样性的新方法.     

Seasonal patterns of soil respiration in three types of communities along grass-desert shrub transition in Inner Mongolia,China

The seasonal dynamics of soil respiration in steppe (S. bungeana), desert shrub (A. ordosica), and shrub-perennial (A. ordosica + C. komarovii) communities were investigated during the growth season (May to October) in 2006; their environmental driving factors were also analyzed. In the three communities, soil respiration showed similar characteristics in their growth seasons, with peak respiration values in July and August owing to suitable temperature and soil moisture conditions during this period. Meanwhile, changes in soil respiration were greatly influenced by temperatures and surface soil moistures. Soil water content at a depth of 0 to 10 cm was identified as the key environmental factor affecting the variation in soil respiration in the steppe. In contrast, in desert shrub and shrub-perennial communities, the dynamics of soil respiration was significantly influenced by air temperature. Similarly, the various responses of soil respiration to environmental factors may be attributed to the different soil textures and distribution patterns of plant roots. In desert ecosystems, precipitation results in soil respiration pulses. Soil carbon dioxide (CO₂) effluxes greatly increased after rainfall rewetting in all of the ecosystems under study. However, the precipitation pulse effect differed across the ecosystem. We propose that this may be a result of a reverse effect from the soil texture.     

草原土壤的碳氮含量及其与温室气体通量的相关性

通过采样分析研究内蒙古锡林流域温带草原土壤有机碳及全N的含量特征,探讨它们的含量与温室气体CO2、N2O、CH4通量的相关性。结果表明：沿470－150mm年降水梯度线，土壤表层（0－20cm）有机碳含量从2．38％递减到1．23％，全N含量从0．218％递减到0．136％，而且放牧和开垦都有使有机碳及全N含量降低的趋势；CO2通量与有机碳含量、全N含量、C／N及N2O通量显著相关，N2O通量与有机碳含量、C／N及CO2通量显著相关，且CO2和N2O的通量都有沿降水梯度递减的趋势；CH4通量与有机碳含量、全N含量、C／N、CO2通量及N2O通量都没有显著相关性。