祁连山中部亚高山草地土壤呼吸及其组分研究

草地碳通量组分的区分及其与环境因子的关系是了解生态系统碳循环的重要环节。于2013年6-8月在祁连山中部亚高山草地开展了土壤呼吸及其组分研究,利用根去除法区分根系自养呼吸和土壤微生物异养呼吸。采用LI-8100土壤碳通量系统测定生态系统呼吸、土壤呼吸及土壤微生物呼吸速率,同时测定10cm处土壤温度和5cm处土壤湿度。分析呼吸速率和环境因子的昼夜变化动态,自养呼吸和异养呼吸速率占土壤呼吸速率的比例,呼吸速率与土壤温湿度及与生物量的关系。结果表明：生态系统呼吸、土壤呼吸和土壤微生物呼吸速率的日变化趋势均呈单峰型曲线,具体表现为生态系统呼吸（11.07μmol · m^-2 ·s^-1）>土壤呼吸（6.31μmol·m^-2·s^-1）>异养呼吸（4.92μmol·m^-2 ·s^-1）>自养呼吸（1.39μmol·m^-2·s^-1）;自养和异养呼吸速率分别占土壤呼吸速率的22.03%和77.97%;呼吸速率与10cm处土壤温度呈指数相关,Q₁₀值排序为：土壤微生物呼吸（Q₁₀=3.74）>土壤呼吸（Q₁₀=2.76）>生态系统呼吸（Q₁₀=2.49）,呼吸速率与5cm处土壤湿度呈显著线性负相关关系,双因素模型明显提高了呼吸速率与温湿度的相关性,能够分别解释土壤微生物呼吸,土壤呼吸和生态系统呼吸速率变异的89%,79%和62%;地上生物量和呼吸速率之间存在显著线性正相关关系,地下生物量与呼吸速率之间呈二次回归关系（P=0.01）,未刈割草地呼吸速率大于刈割草地土壤呼吸速率,刈割一年的土壤呼吸速率大于刈割两年的土壤呼吸速率。     

路南石林地区土壤呼吸及碳稳定同位素日动态特征

采用碱吸收法,于2002年4月13- 16日(晴)、8月21- 24日(晴)对路南石林地区次生草地及柏树林下的土壤呼吸进行了野外监测,同时收集其碳稳定同位素样品进行室内质谱仪分析。结果显示: 土壤呼吸速率日动态特征表现为夜间高于白天, 8月份土壤呼吸速率高于4月份; 4月份的草地系统土壤呼吸的碳稳定同位素日平均值偏轻,而柏树林系统土壤呼吸的碳稳定同位素日平均值则是8月份的偏轻;土壤呼吸与其碳稳定同位素值成负相关,草地系统的相关程度, 4月份的较8月份的高;柏树林系统的相关程度,则是8月份较4月份的高。这揭示了土壤呼吸及其碳稳定同位素交换对环境变化的敏感性,且不同的生物系统有不同的表现特征。      

土壤呼吸主要影响因素的研究进展

影响土壤呼吸的因子有很多，在不同时间空间的不同生态系统其影响因子各不相同。综述了土壤呼吸主要影响因子的研究进展，主要从土壤温度、土壤湿度、降水、土壤C/N等非生物因子，植被类型、生物量、叶面积指数、植被凋落物等生物因子以及人类活动等方面阐述对土壤呼吸产生的影响。在此基础上对土壤呼吸的Q10值、关键影响因子及各种生态环境因子的综合影响进行了讨论。从众多研究中发现土壤温度、湿度是影响土壤呼吸的主要因子，建立土壤温度及湿度影响下的土壤呼吸模型更有助于对土壤呼吸进行定量的描述。但是在土壤温度及湿度过高或过低的情况下会出现较大的误差，为了尽量减少土壤呼吸的误差，给出了如下建议：①加强土壤呼吸和生态系统自动碳通量的结合研究；②加强对不同生物和非生物生态环境因子的同步测定，特别重视生物因子对非生物因子的调节和影响；③加强典型物候期和不同季节典型天气土壤呼吸的测定；④加强模拟试验研究和模式研究。总之，土壤呼吸是一个比较复杂的过程，虽然有规律可循，但是，很多时候由于因子间交互作用而表现偏离，对其准确估算需要找出关键因子，并综合分析其它因子的影响。     

土壤呼吸研究进展

根据近些年国内外文献资料,综合分析介绍了土壤呼吸的研究进展情况:土壤呼吸是个复杂的生物化学过程;土壤释放的CO_2具有一定的时空特性;土壤呼吸受多种因素影响,不但受生物因素(植被净初级生产力和凋落物及微生物等)影响,还受环境因素(温度、土壤水分、气候等)的影响,近年来人类活动改变了土地利用和土地覆被,很大程度上影响了土壤呼吸;土壤呼吸通量是直接测定从土壤表层释放的CO_2通量,测定方法也逐渐由静态气室法向动态气室法完善;作者认为,土壤呼吸及其影响因素之间的数量关系,区域及全球土壤呼吸释放CO_2总量和C减排对策是未来的研究方向。     

土壤呼吸研究进展

根据近些年国内外文献资料，综合分析介绍了土壤呼吸的研究进展情况：土壤呼吸是个复杂的生物化学过程；土壤释放的CO2具有一定的时空特性；土壤呼吸受多种因素影响，不但受生物因素（植被净初级生产力和凋落物及微生物等）影响，还受环境因素（温度、土壤水分、气候等）的影响，近年来人类活动改变了土地利用和土地覆被，很大程度上影响了土壤呼吸；土壤呼吸通量是直接测定从土壤表层释放的CO2通量，测定方法也逐渐由静态气室法向动态气室法完善；作者认为，土壤呼吸及其影响因素之间的数量关系，区域及全球土壤呼吸释放CO2总量和 C减排对策是未来的研究方向。     

三江平原典型土地利用类型土壤呼吸强度 对温度的敏感性

采用实验室恒温培养方法对三江平原3种不同土地利用类型开发后的沼泽土和草甸土进行了温度敏感性研究。研究结果表明,在5℃、15℃、25℃和35℃ 4种不同温度条件下,各土壤类型的土壤呼吸速率均随温度的升高而增大。在同一温度条件下,3种土壤呼吸强度由弱到强依次是：草甸土-旱地<草甸土-水田<沼泽土-人工林。指数模型和乘幂模型均可以较好地描述沼泽土和草甸土土壤呼吸与温度之间的关系,土壤呼吸强度随温度的升高呈指数或乘幂上升。3种土壤的Q10值呈现出随温度升高而降低的趋势,表明土壤呼吸在较低温度下的温度敏感性更高。对未添加植物残体的纯土壤组和添加了植物残体的对照组进行对比研究,发现添加植物残体后土壤呼吸强度大大增强,因此野外实际的土壤呼吸强度要比通常室内实验中去除植物残体后所测定的土壤呼吸强度更高。     

三江平原典型土地利用类型土壤呼吸强度对温度的敏感性

采用实验室恒温培养方法对三江平原3种不同土地利用类型开发后的沼泽土和草甸土进行了温度敏感性研究。研究结果表明,在50c、15℃、250C和35℃4种不同温度条件下,各土壤类型的土壤呼吸速率均随温度的升高而增大。在同一温度条件下．3种土壤呼吸强度由弱到强依次是：草甸土一旱地〈草甸土一水田〈沼泽土一人工林。指数模型和乘幂模型均可以较好地描述沼泽土和草甸土土壤呼吸与温度之间的关系,土壤呼吸强度随温度的升高呈指数或乘幂上升。3种土壤的Q14。值呈现出随温度升高而降低的趋势,表明土壤呼吸在较低温度下的温度敏感性更高。对未添加植物残体的纯土壤组和添加了植物残体的对照组进行对比研究,发现添加植物残体后土壤呼吸强度大大增强,因此野外实际的土壤呼吸强度要比通常室内实验中去除植物残体后所测定的土壤呼吸强度更高。     

松嫩平原典型黑土分布区土壤呼吸研究

在松嫩平原典型黑土分布区,选择耕地、休耕地、自然荒地3种土地利用方式进行土壤CO₂呼吸研究。采用壕沟隔断法,探讨了植物根系呼吸在不同土地利用方式下的差异,采用温度敏感系数Q10分析了不同土地利用方式下土壤呼吸对温度的敏感性。结果表明: 土壤呼吸受多方面因素影响,包括土壤温度、湿度、植被类型、农业生产活动等。土壤呼吸日变化过程中,温度是影响土壤呼吸速率的决定性因素。在夏季植物根系呼吸所占的比例最大,超过了50％,春秋两季根系呼吸所占的比例相对较少。受植物种类及植物根系呼吸在土壤呼吸中所占比例大小的影响,在3种不同的土地利用方式下根系自养呼吸所占的比例大小顺序依次为荒地>休耕地>耕地。有根系的土壤呼吸对土壤温度升高的反应要敏感些。     

塔里木河流域干旱区棉田土壤呼吸的温度敏感性研究

利用阿克苏绿洲农田试验站连续测定的棉田土壤呼吸值及同步测定的土壤温度与湿度数据, 构建通用的土壤呼吸温度敏感性模型. 结合构建的模型, 对5个常用的土壤呼吸温度模型所模拟的研究区的土壤呼吸变化的温度敏感性进行评析. 结果表明: Arrhenius模型能较好的预测研究区的土壤呼吸温度敏感性的变化; 研究区土壤呼吸温度敏感性随温度的升高呈下降的趋势. 两类试验样地土壤呼吸温度敏感性存在明显的差异性, 这可能与两类试验样地土壤呼吸组分的差异有关, 这是以后需要重点关注的地方.     

全球变化条件下的土壤呼吸效应

土壤呼吸是陆地植物固定CO₂尔后又释放CO₂返回大气的主要途径，是与全球变化有关的一个重要过程。综述了全球变化下CO₂浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。大气CO₂浓度的上升将增加土壤中CO₂的释放通量，同时将促进土壤的碳吸存；在全球增温的情形下，土壤可能向大气中释放更多的CO₂，传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO₂产生的重要原因，所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO₂浓度的上升。据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。其中强调，尽管森林土壤碳固定能力有限，但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO₂上升的可行性对策；基于现有田间尺度CO₂通量测定在不确定性方面的进展，今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力；着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理；区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。当然，土壤呼吸的测定方法尚有待改善。     

高寒湿地生态系统土壤有机物质补给及地-气CO2交换特征

海北高寒湿地植物地上、地下生物现存量较高,2004年海北高寒湿地植物净初级生产力为1799.7 gC·m^-2.由于家畜对湿地植物采食量低,每年将有大量的枯黄植物残留于地表,表现出地上、地下生物量以及苔鲜均成为土壤有机物质的补给源.由于区域温度低,积水严重,对植物残体分解缓慢,导致湿地土壤有机质含量很高,形成了厚达2 m左右的泥炭层.观测结果表明,海北高寒湿地净生态系统CO₂交换量具有明显的季节变化,年内4月和10月存在两个CO₂释放高峰期,夏季的7~8月为一个强吸收期,全年来看为一个巨大的碳源.2004年净生态系统年碳交换量为76.7 gC·m^-2.计算结果表明,植被的呼吸消耗量每年为1199.8 gC·m^-2,其植物总固碳量为2999.5 gC·m^-2,而土壤呼吸为1876.4 gC·m^-2.     

祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率的时空变化及其影响分析

采用美国Li-COR公司生产的LI-6400-09土壤呼吸室和LI-6400便携式光合作用测量系统,在2004年生长季节对祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率进行了连续观测.结果表明:在整个生长季祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率的空间变化为随着海拔梯度的增加,土壤呼吸速率逐渐减小,其变异系数逐渐增加;生长季节土壤呼吸速率晚间维持在较低水平,2:00-6:00最低,在7:00-8:30开始升高,11:00～6:00达到最大值,16:00～8:30开始下降,整个过程呈单峰曲线.土壤呼吸速率的日平均值介于(0.79±0.60)μmol·m^-2·s^-12.49±0.97μmol·m^-2·s^-1.土壤呼吸速率7⁸月份达到最大值(5.861μmol·m^-2·s^-1),5月与9月份次之,4月与10月份基本一致,整个生长过程总的变化趋势呈单峰曲线形式.亚高山灌丛林土壤呼吸的空间变异主要受温度、水分和植物根系的综合影响.     

三江源高寒草甸不同退化阶段植被和土壤呼吸特征

通过监测三江源玛沁县高寒草甸2017年度植被特征及土壤呼吸通量, 探讨了不同退化阶段植被群落、 土壤呼吸特征及其协同关系, 并分析了土壤呼吸的温度敏感性。结果表明： 随着高寒草甸退化程度加剧, 禾本科植物重要值降低, 毒杂草显著增加（P<0.05）; 植被盖度、 物种数、 多样性指数显著下降（P<0.05）, 重度退化阶段的地上生物量比轻度、 中度退化阶段降低了25.36%、 22.37%（P<0.05）; 在中度退化条件下, 均匀度指数和地下生物量显著增多（P<0.05）。在各退化阶段, 土壤呼吸年内均呈单峰式变化过程, 表现出生长季高、 非生长季低的特征, 植物生长旺季（7 - 8月）最高, 且与5 cm深度处土壤温度之间呈显著指数关系（P<0.05）; 2017年轻度退化、 中度退化和重度退化阶段的土壤呼吸碳排放总量分别为626.89 gC·m^-2、 386.66 gC·m^-2、 393.81 gC·m^-2; 同时, 土壤呼吸与植被群落演替具有显著的协同性, 随着退化程度加剧土壤呼吸速率下降。轻度退化、 中度退化、 重度退化阶段土壤呼吸的温度敏感性系数（Q₁₀）分别为2.82、 3.54和2.35, 表明中度退化条件下的温度敏感性最强, 重度退化条件下最弱。     

土壤呼吸作用和全球碳循环

土壤呼吸作用是全球碳循环中一个主要的流通途径 ,导致土壤碳以CO2 形式流向大气圈。全球土壤中碳贮存量的增加有助于缓和人为CO2 的进一步释放 ,而土壤CO2 的流失则显著地加剧大气CO2 的升高和增强温室效应。文章简单评述了土壤呼吸作用、大气CO2 升高、全球温度升高三者之间的关系 ,并提出 :改进的管理实践能减少农业土壤中CO2 净流失 ,增加有机碳贮存。减缓土壤呼吸作用的一项简单措施是减少土壤耕作。土壤扰动最小的耕作实践称为免耕作。实践证明 ,当实施免耕作时 ,土壤有机质的流失明显降低。     

中国陆地生态系统近 2 0年碳空间动态的初步研究(英文)

陆地生态系统的净生产力 (NEP)是生态系统净初级生产力 (NPP)和异氧呼吸 (Rh)之差。在全球尺度上 ,反映NPP和Rh之差的NEP直接揭示陆地生态系统与大气系统之间的二氧化碳交换 ,即碳平衡 ,因此 ,意义重大。文章简短回顾了关于中国陆地生态系统碳平衡的研究状况。由于植物根部呼吸很难从土壤表面总二氧化碳 (CO2 )通量中分开 ,因此直接从野外测量土壤异氧呼吸几乎是不可能的。虽然由于像诸如火灾、森林砍伐、土地利用变化及气候和大气变化等干扰因素 ,全球陆地生态系统很大程度上处于非平衡态 ,利用生态系统在平衡态时NPP等于Rh这一事实 ,我们估算了全球和中国森林生态系统的土壤异氧呼吸。利用遥感和地面的NPP观测数据 ,我们也估算了中国森林生态系统逐月的净生产力 (1982— 1998)。NPP的估算主要采用NOAA卫星AVHRR 8km的NDVI数据 ,结合地面气候数据完成。土壤呼吸是通过地面观测数据与温度和降水的关系得到的。在此基础上我们得到了中国陆地生态系统在过去近 2 0年中碳的动态变化 ,并给出了初步结果。     

青藏高原草地土壤有机碳库及其全球意义

定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.定量分析了青藏高原各类草地0～0.65m深度范围内有机碳储量,结果表明:青藏高原总面积为1.6027×10hm²的草地有机碳量达到335.1973×10⁸tC,其中以高原草甸土和高原草原土有机碳积累量为主,两者之和达到232.36×10⁸tC,占全国土壤有机碳量的23.44%,是全球土壤碳库的2.4%.在有机碳储量分析的基础上,按土壤碳释放的两种主要途径:土壤呼吸作用和土地利用方式变化与草地退化,对草地土壤碳排放进行了估算,揭示出青藏高原草地土壤通过呼吸每年排放的CO₂达到11.7×10⁸tC·a^-1,约占中国土壤呼吸总量的2.3%,明显高于全国乃至全球平均值;近30a来,青藏高原草地土壤由于土地利用变化和草地退化所释放的CO₂估计约有30.23×10⁸tC.保护青藏高原草地对于全球变化意义重大.