中亚热带2种天然林表层土壤N_2O排放速率

运用静态箱-气相色谱法对中亚热带地区米槠天然林和阿丁枫天然林土壤N2O排放速率进行了1年(2012年1月—2013年1月)原位观测,分析了土壤温度及含水量对土壤N2O排放速率的影响,并探讨土壤无机N含量变化与土壤N2O排放速率的关系。结果表明,观测期间,2种天然林均表现为大气N2O排放源,米槠天然林和阿丁枫天然林平均土壤N2O排放速率分别为7.29μg·m-2·h-1、7.41μg·m-2·h-1;米槠天然林和阿丁枫天然林土壤N2O排放速率季节变化明显,最高排放速率均出现在夏季6月,分别为16.51μg·m-2·h-1、18.86μg·m-2·h-1;2个林分N2O排放速率最低值分别出现在2012年1月和2012年9月,分别为3.04μg·m-2·h-1和2.17μg·m-2·h-1。2种天然林土壤N2O排放速率均与土壤温度无显著相关性,与土壤含水量显著正相关(P0.05);2种天然林土壤N2O排放速率与NH4+含量均无显著相关性,米槠天然林和阿丁枫天然土壤N2O排放速率与NO3-含量分别呈显著负相关和显著正相关(P0.05)。研究结果表明,土壤含水量及NO3-含量的变化对中亚热带天然林土壤N2O排放速率有着重要的影响。     

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。     

米槠天然林土壤真菌对N2O产生的贡献

研究表明亚热带地区森林土壤硝化和反硝化能力都非常低,但却是全球N2O最大的自然源之一,因而推测极有可能存在N2O潜在源未被认识,有迹象表明真菌最有可能是这一潜在源的贡献者,但实际研究证据并不多．为此本研究以中亚热带地区典型常绿阔叶林——武夷山自然保护区米槠天然林土壤为对象,利用室内基质诱导呼吸选择抑制方法,研究在水分60％WHC和温度25℃条件下土壤真菌细菌活性比及其对N2O产生的相对贡献．结果显示真菌和细菌的活性比例分别是0．7±0．3和0．3±0．1,前者显著大于后者（P〈0．05）,真菌与细菌的活性比为2．00±1．00;与对照相比,添加放线菌酮（真菌抑制剂）处理N2O产生速率减少了50．8±11．3％,添加链霉素（细菌抑制剂）处理则减少了43．7±11．8％,前者减少是后者的1．15倍,但差异不显著．研究结果表明该米槠天然林土壤在给定实验条件下真菌活性比细菌的大,但二者对土壤N2O产生的贡献几乎相等．基质诱导呼吸选择抑制方法具有较多的限制条件,若得出可靠结论,还应该利用包括生物化学、分子生物学方法在内的多种方法进行相互验证．同时今后应加强真菌产生N2O途径及机理研究．     

湿地土壤N2O排放研究进展

湿地作为一种重要而独特的生态系统,在全球变化过程中起着重要作用,是温室气体重要的源、汇和转换器。近年来,湿地垦殖、氮沉降等造成湿地退化、萎缩,湿地功能也因此遭到破坏,这必然会引起湿地温室气体排放的变化。N2O作为备受关注的温室气体之一,许多国内外学者对湿地N2O排放进行了深入研究,并取得了大量研究成果。综述了国内外湿地N2O排放的研究现状及其产生机制,总结了湿地N2O排放的影响因素以及N2O排放的模型估计,并对今后湿地N2O排放研究提出了展望。     

湿地土壤NH3挥发、N2O释放过程及影响因素

湿地土壤NH3挥发及N2O释放过程与氮的气态损失密切相关,其对于氮循环的生态意义重大。综述了湿地土壤NH3挥发、N2O释放过程及影响因素的研究动态。当前湿地土壤NH3挥发及N2O释放研究主要集中在挥发／释放特征与一般影响因素的探讨上。影响湿地土壤NH3挥发及N2O释放的因素主要包括土壤理化学性质、环境因素、水文过程、生物群落和人类活动等。鉴于当前相关研究中存在的问题,在今后研究中应亟需加强的领域包括：①NH3挥发及N2O释放的驱动机制;②NH3挥发及N2O释放应用模型表征;③全球变暖、降水改变等对NH3挥发及N2O释放过程的影响;④人类活动对NH3挥发及N2O释放过程的作用机制。     

热带与南极海域表层海水N2O饱和度异常差异性比较

本文比较了从北纬30?西太平洋至南纬30?东印度洋等热带海域与南大洋至东南极普里兹湾等南极海域的大气和表层海水N2O分压分布特征,表层海水pNO2饱和异常,分析引起异常差异性的主要影响因子。南极海域普里兹湾表层水中N2O分压（pN2O）平均为311.9 ± 7.6 nL/L (14.1 ± 0.4 nM),与大气中N2O混合比（318.5 nL/L）相比显略不饱和,融冰水的输入是导致不饱和的主要原因。海气N2O通量为-0.3 ± 0.8μmol m-2 d-1。而热带海域多数表层海水中N2O饱和度异常值都高于10%,在赤道海域发现最高值达54.7%,次高值为10°N的苏禄海为31%,计算出在赤道和苏禄海的海气通量分别为~12.4 μmol m-2 d-1和~4μmol m-2 d-1。表明高纬度的普里兹湾既不是大气中N2O源也不是汇,而低纬度热带海域表现为大气中N2O的源。造成热带与南极海域海洋N2O饱和度异常的影响因素,可能低纬度的热带海域由于海气间的气体交换较弱、上升流影响强,而高纬度的南极海域由于融冰分层和强偏西风影响;而海表面风速是影响N2O的海气交换N2O通量的重要因素。     

胶州湾河口湿地秋冬季N2O气体排放通量特征

2009年9月~2010年2月,利用静态箱-气相色谱法对秋冬季胶州湾大沽河口受潮汐影响的芦苇(Phragmites australis)湿地和潮上带常年无积水杂草湿地N₂O排放通量特征进行了研究。研究表明:两类湿地N₂O排放和吸收具有明显的昼夜变化规律。白天N₂O排放高峰出现在12时左右,夜间高峰出现在21时左右,最低值出现在凌晨6时左右。芦苇湿地和杂草湿地秋冬季的最高值分别为151.1 μg/(m²·h)、29.3 μg/(m²·h),最低值分别为-128.9 μg/(m²·h)、-21.5μg/(m²·h)。芦苇湿地秋冬季夜间N₂O排放量高于白天,分别是白天的1.54倍和2.09倍;杂草湿地秋季N₂O排放通量白天高于夜间,冬季则夜间高于白天且以吸收为主。在对芦苇湿地和杂草湿地进行监测的6个月份中11月排放量最高,排放量分别为42.42 mg/m²、6.89 mg/m²,芦苇湿地N₂O排放量普遍高于杂草湿地。芦苇湿地秋、冬季的排放通量分别为56.32 mg/m²、63.38 mg/m²,杂草湿地秋、冬季的排放通量分别为10.45 mg/m²、3.08 mg/m²,芦苇湿地高于杂草湿地,分别是杂草湿地的5.39倍、20.58倍,主要是两类湿地不同的水文特征和不同的植被种类造成的。杂草湿地秋冬季N₂O排放通量与5 cm地温、10 cm地温呈显著相关关系(P<0.05),芦苇湿地则相关不显著,主要原因是芦苇湿地N₂O排放量除了受温度影响,由潮汐引起的干湿交替过程也在很大程度上影响N₂O排放和吸收。胶州湾大沽河河口受潮汐影响芦苇湿地和常年无积水的杂草湿地秋冬季均为大气N₂O的"源"。     

中亚热带红壤丘陵区松林生态系统表层土壤活性有机碳空间分异规律

土壤活性有机碳在指示土壤碳库平衡、表征土壤肥力与质量、衡量土壤微生物生长等方面具有重要意义。本文对中亚热带红壤丘陵区松林生态系统93个表层（0～20cm）土壤样品的活性有机碳空间分布特征及其与地形、植被和土壤特性的关系进行了深入分析。结果表明：表层土壤活性有机碳的平均值为1.92g/kg,占土壤有机碳的29.18%,变...     

土壤CO_2浓度昼夜变化及其对土壤CO_2排放量的影响

对石林地区两个研究点土下20、40和60cm土壤CO2浓度和土壤CO2排放量的昼夜变化进行的研究表明二者之间具有一定的正相关关系,因此土壤CO2排放量除受环境因子影响之外,还受土壤CO2浓度所控制。土壤CO2浓度和土壤CO2排放量之间的相关关系可以用来解释土壤有机碳含量及温度对土壤CO2排放量的影响,即土壤有机碳含量高和温度升高是通过影响土壤空气中CO2的形成速率,导致土壤CO2浓度升高,从而促进土壤CO2的排放。     

近百年海螺沟冰川退缩区域土壤CO2排放规律

贡嘎山东坡海螺沟冰川退缩地植被原生演替系列的样地调查基础上,用光合作用测定仪(美国产CI-301PS)的闭路方法测定土壤呼吸,并测定相关的生态因子。对植被原生演替过程中草本群落,川滇柳,冬瓜杨小树林,冬瓜杨中龄林,冬瓜杨成熟林,针阔混交林,云冷杉中龄林和云冷杉成熟林7个阶段的土壤呼吸速率进行连续3a的测定,它们的土壤CO2排放通量分别是51 67、39 70、56 45、58 89、85 22、120 26和158 65kgCO2/hm2·d-1。建立了7个阶段的土壤呼吸速率与温度的相关关系,认为未来大气温度升高将对同一气候区内的草地土壤呼吸影响最大,对演替过程中的落叶阔叶林土壤呼吸影响次之,对云冷杉林土壤呼吸影响最小。样地的形成年龄、生物量和净初级生产力这些与演替进程植物群落新陈代谢水平呈正相关的因素,才是决定样地土壤呼吸速率的主要因素,也是各样地之间土壤呼吸速率存在差异的主要原因。并将植被原生演替序列土壤CO2排放通量与国内外测定不同类型土壤呼吸速率的结果进行比较,认为Raich等人对温带针叶林土壤排放CO2通量的估测值偏低,对全球不同生态系统类型土壤排放CO2通量的差异估测不足。     

中国农业氧化亚氮排放情景研究

采用国际应用系统分析研究所的"牲畜和粮食产量动态模型",模拟出2000-2030年间中国粮食和牲畜的数量和需求量的地理分布,然后应用GAINS模型预测我国未来农业N2O排放量。结果显示,2000年我国农业N2O排放量为1533ktN2O,到2030年将增加到2000ktN2O左右,增长31%;农田N2O排放占农业N2O总排放量的80%,2030年农田N2O的排放量比2000年增长37%。由于活动水平数据的模拟结果不同,各情景的N2O排放量不同,其中INMIC_低情景中N2O的排放量稍高于中、高排放情景。我国农业N2O排放主要集中在山东、河南、四川、河北,江苏、湖南、云南、安徽等省,到2030年,黑龙江、内蒙古、新疆、云南和湖南五省的N2O增加量在30ktN2O以上。硝化抑制剂作为N2O的减排措施,从2015年开始实施,减排效率由4%上升到16%。采用IPCC默认排放因子会高估我国农田N2O排放。     

东日本自然湿地的土壤反硝化

地表水和地下水中硝酸盐污染已成为重要的环境问题之一。随着对全球变暖的贡献增加,N2O（氧化亚氮）也得到IPCC越来越多的关注。反硝化在水生生态系统氮循环过程中起着极为重要的作用。反硝化过程中,厌氧细菌将硝酸盐转化成可溶性亚硝酸盐,最终以N2形式排放到大气。为理解自然湿地生态系统的脱氮机理,以日本千叶县的越智小流域为例开展研究。沿地下水流动方向取原状土,包括2个非饱和带点和2个饱和带点。用乙炔抑制法和带ECD检测器的气相色谱仪于0, 2, 6, 12, 24h测定土壤反硝化能力。同时分析土壤全碳、全氮和反硝化细菌。结果发现,饱和带的反硝化能力高于非饱和带。乙炔抑制后,N2O排放从0-1.17 g Nm-2h-1,前6h增至最大,随后降低。     

华南地区漓江上游3种典型森林不同层次土壤湿度比较研究（英文）

不同森林植被改变了林下穿透雨、树干径流、蒸发散和地表入渗,进而对林下不同层次土壤湿度产生重要影响。以华南地区漓江上游3种典型森林,包括毛竹林(Phyllostachyspubescens)、荷木林(Schimasuperba)和杉木林(Cunninghamia lanceolata)为研究对象,比较其不同层次土壤湿度及其影响因素。结果表明:(1)毛竹林、荷木林和杉木林3种典型植被林下凋落物层和土壤层存在明显差异,荷木林林下土壤入渗强于毛竹林和杉木林;(2)由于森林植被垂直结构差异,从0–20cm表层土壤到50–80 cm深层土壤,3种典型植被不同层次土壤湿度存在较大的时空差异;(3)荷木林各层次土壤湿度都明显高于毛竹林和杉木林;(4)各层次土壤含水量与年降雨关系密切,随雨旱两季变化,毛竹林、荷木林和杉木林不同层次土壤湿度随降雨变化趋势基本一致;(5)在0–20 cm表层土壤,土壤湿度主要受地表凋落物性质的影响,而在深层土壤,土壤湿度主要受植物根系分布和土壤物理性质的影响。本研究为深入了解漓江上游森林植被对降水产流的调节作用,客观评估漓江上游水资源和科学管理水源涵养林提供理论依据。     

Comparison of Soil Moisture in Different Soil Layers between Three Typical Forests in the Upper Reaches of Lijiang River Basin,Southern China

Throughfall, stemflow, evapotranspiration and infiltration are likely to vary with forest types, and consequently affect soil moisture regimes in different soil layers. In this study, the spatial and temporal characteristics of soil moisture were investigated to understand variations in soil moisture in three typical forests, including Phyllostachys pubescens forest (abbreviated as PPF), Schima superba forest (abbreviated as SSF) and Cunninghamia lanceolata forest (abbreviated as CLF) in the upper reaches of Lijiang River basin in southern China. The results showed that, (1) Litterfall and soil physical properties differed significantly in the three typical forests. Infiltration capacity in SSF was more favorable to soil moisture than in PPF and CLF. (2) Large variations were found in soil moisture at different forest stands and depths. Due to complicated vertical structures, there were obvious differences in soil moisture from the 0-20 cm soil layer to the 50-80 cm soil layer. (3) Average soil moisture in each layer was higher in SSF than in PPF and CLF. (4) Soil moisture in different layers correlated closely with precipitation (P<0.01) and the three typical forests had the same change trends with rainfall during the studying period. (5) In topsoil, soil moisture was influenced by soil properties which were mostly determined by litterfall, while in deep soil, soil moisture was affected by variations of soil characteristics, which were mostly determined by root distribution. This study provides a scientific basis for better understanding the relationships between forest vegetation and its hydrological effects, helping to facilitate water resources conservation and achieving wise forest management in the upper reaches of Lijiang River basin.     

格氏栲天然林土壤有机碳空间分布及其影响因素

采用GIS技术对格氏栲天然林土壤有机碳空间分布特征及其影响因素进行研究,结果表明:土壤有机碳含量(O)、土壤有机碳密度、土壤有机碳储量均属于中等变异,且随土层深度的增加而减少,表层富集现象明显.土壤有机碳含量在Ⅰ层(0 ～ 20 cm)为32.15 g/kg,分别是Ⅱ层(20～40 cm)、Ⅲ层(40 ～ 60 cm)的2.35、4.63倍,剖面均值为17.60 g/kg;土壤有机碳密度在Ⅰ～Ⅲ层分别为6.76 kg/m2、3.17 kg/m2、1.74 kg/m2,土壤剖面平均有机碳密度为11.67 kg/m2.引入泰森多边形替代土壤类型图,计算得格氏栲天然林土壤有机碳储量为1.49×104 t,Ⅰ层、Ⅱ层、Ⅲ层分别为8.66×103 t、4.01 × 103 t、2.20×103 t.土壤有机碳含量和土壤有机碳密度空间分布情况类似:在西南和东北各有一个高值区,以WS - EN为中线,西北和东南呈近似对称的条带状分布,且向两边表现出递减的趋势.相关分析和逐步回归分析表明,土壤有机碳含量与土壤理化性质相关性均达到极显著水平,与全氮(TN)、全磷(TP)、水解性氮(AN)、有效磷(AP)、速效钾(AK)显著正相关,与全钾(TK)、pH、土壤容重(B)显著负相关,满足O=38.19+72.42 TN+0.04AN+54.47 TP - 7.50pH - 7.04B.同时分析了地形、土壤理化性质、人为活动等对格氏栲天然林土壤有机碳含量的影响.研究结果可为提高土壤有机碳储量精度、评估格氏栲天然林生态效益及其在区域碳循环中的作用和功能提供参考依据.     

中国黄土高原土壤湿度的气候响应

利用中国黄土高原59个气象站1961—2002年月降水量和29个农业气象观测站从建站到2002年逐年4—10月旬土壤重量含水率资料,分析了黄土高原土壤湿度的地域和时间分布特征以及土壤湿度对生态的影响。结果表明：①黄土高原4—10月土壤湿度与降水量的地理分布有较好的一致性,两者都从东南向西北减少。受六盘山和太行山阻挡东南季风影响,在陇中和晋中黄土高原出现一条南北向的干舌;黄土高原半干旱气候区降水和土壤湿度等值线梯度大,气候变化敏感。②采用年降水量和变差系数把中国黄土高原土壤湿度划分为5个气候区域：草原化荒漠带土壤严重失墒区,荒漠草原带土壤失墒区;草原带土壤失墒区;森林草原带土壤湿度周期亏缺区;森林带土壤湿度周期亏缺区。前3个气候区位于黄土高原中北部,经雨季之后,土壤水分不能得到有效恢复,土壤经常处于重旱或轻旱状态。后2个气候区位于黄土高原南部,经雨季之后,土壤水分能得到有效恢复,土壤有季节性缺水现象。③影响土壤湿度的主要因素是降水,但气温也有不可忽视的作用。近20 a来,中国黄土高原降水减少,气温升高,土壤湿度有下降的趋势。     

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．     

Responses of Soil CO2, CH4 and N2O Fluxes to N,P, and Acid Additions in Mixed Forest in Subtropical China

Understanding how nitrogen (N) availability interacts with soil acidity and phosphorus (P) availability to affect soil-atmosphere exchanges in CO₂, CH₄ and N₂O in forest ecosystems is important for understanding the mechanisms driving ecosystem responses to enhanced N deposition. Here, we conducted an experiment with N, P and acid (H) addition in a mixed forest in subtropical China to investigate how acid and P addition affects CO₂, CH₄ and N₂O exchange under N addition. Our results showed that soil NH₄⁺-N and NO₃^--N increased after N addition, but CO₂ emissions in N addition plots remained unaffected. CH₄ uptake in N-, P-, NP-, NH- and NPH-addition plots were reduced by 21.1%, 15.7%, 39.1%, 26.6%, and 28.4%, respectively. CH₄ uptake in NP-addition plots were lower compared to N-addition and P-addition plots, indicating that N and P addition had an additive effect on inhibiting CH₄ uptake. N₂O emission in N-, NP-, NH- and NPH-addition plots increased by 158.6%, 176.0%, 117.2%, and 91.8%, respectively. N₂O emissions in NPH-addition plots were lower compared to NP-addition plots while showed no difference between N-addition and NH-addition plots. This suggests that only under P rich conditions, acid addition would greatly mitigate N₂O emissions under N addition. Our results demonstrate that for N and P co-limited forest ecosystems with acidic soils, low P availability constrains the inhibition of soil CH₄ uptake by N deposition. When P availability is low, a weak soil acidation induced by N deposition may have less influence on the stimulation of N₂O emissions by N deposition.