草地土壤呼吸对全球变化的响应

草地是陆地生态系统主体生态类型之一,其土壤呼吸是全球碳循环的重要过程之一,草地土壤呼吸的动态变化将直接影响全球碳平衡.相对于其他陆地生态系统,草地对全球变化的响应更为迅速.因此,在全球变化的趋势下,草地土壤呼吸将首先受到影响.本文综述了全球变化下CO2浓度上升、全球气温升高、全球降水增多、放牧、草地农垦以及土地利用管理措施(施肥、灌溉)的草地土壤呼吸响应.土壤呼吸对大气CO2浓度上升和全球气温升高的响应都存在增加、减少和无显著变化3种情况,这与大气CO2浓度上升和全球气温升高引起的土壤含水量、土壤N的可利用性等因素的改变与否有关.土壤呼吸Q10受到土壤温度、土壤含水量、降水、土壤深度、土壤有机碳、海拔高度、土地利用方式和时间尺度等因素的影响.降水增多一般可以促进土壤呼吸,但降水引起的温度以及土壤通透性的降低也会导致土壤呼吸的降低.因放牧强度、频度和方式的差异,放牧对土壤呼吸的影响出现增加、减少和无显著影响的不同结果;人工剪草对土壤呼吸及其各组分的影响也存在差异.草地农垦后,土壤呼吸增强,土壤碳损失约为20%～50%.施肥对土壤呼吸的影响有增加、减少和无显著影响,因肥料种类和施用剂量等而异.在干旱和半干旱地区,灌溉会促进草地土壤呼吸.但是,目前全球变化对草地土壤呼吸的综合影响尚不清楚,因此深入探讨草地土壤呼吸对全球气候变化和土地利用变化的响应等仍是今后努力的主要方向.     

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．     

福建长汀冬季植物树干CO2释放速率日变化特征

采用红外气体分析法（IRGA）原位测定了长汀重建生态系统2个先锋树种马尾松（Pinusmassoniana）和木荷（Schima superba）冬季树干CO2释放速率（stem CO2 efflux rates,FCO2）,同时测定了气温、空气相对湿度、树干温度及树干液流密度．结果表明：2个树种冬季南面FCO2日变化呈单峰型模式,峰值分别出现在18：00和20：00;北面FCO2日变化呈S型,最高值出现在18：00到2：00之间;但它们的最低值均出现在8：00前后．冬季马尾松FCO2在0．71～1．56μmol·m^-2·s^-1之间,木荷在1．57～2．98μmol·m^-2·s^-1之间,极显著高于马尾松（P〈0．01）．树干温度和树干液流密度是影响长汀重建生态系统冬季马尾松和木荷冬季FCO2的重要因素,FCO2与树干温度显著相关（P〈0．05）,树干南、北面的Q10马尾松分别为1．86和1．57,木荷为1．77和1．82．白天树干液流出现峰值时,马尾松和木荷树干呼吸产生的CO2分别有19．72％-29．12％和20．68％～29．83％溶解于木质部液流中,并被向上运输．因此,通过FCO2估计树干呼吸速率（stem respiration rates,R5）的方法可能低估了长汀重建生态系统冬季马尾松和木荷白天的尺。     

福建长汀冬季植物树干CO2释放速率日变化特征

采用红外气体分析法(IRGA)原位测定了长汀重建生态系统2个先锋树种马尾松(Pinus massoniana)和木荷(Schima superba)冬季树干CO2释放速率(stem CO2 efflux rates,FCO2),同时测定了气温、空气相对湿度、树干温度及树干液流密度.结果表明:2个树种冬季南面FCO2日变化呈单峰型模式,峰值分别出现在18:00和20:00;北面FCO2日变化呈S型,最高值出现在18:00到2:00之间;但它们的最低值均出现在8:00前后.冬季马尾松FCO2在0.71～1.56 μmol·m-2·s-1之间,木荷在1.57～2.98 μmol·m-2·s-1之间,极显著高于马尾松(P＜0.01).树干温度和树干液流密度是影响长汀重建生态系统冬季马尾松和木荷冬季FCO2的重要因素,FCO2与树干温度显著相关(P＜0.05),树干南、北面的Q10马尾松分别为1.86和1.57,木荷为1.77和1.82.白天树干液流出现峰值时,马尾松和木荷树干呼吸产生的CO2分别有19.72%～29.12%和20.68%～29.83%溶解于木质部液流中,并被向上运输.因此,通过FCO2估计树干呼吸速率(stem respiration rates,RS)的方法可能低估了长汀重建生态系统冬季马尾松和木荷白天的RS.     

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.     

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目变化幅度较小,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．     

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。     

西藏拉萨达孜夏季降水日变化特征

利用西藏自治区拉萨市达孜县2014—2015年夏季逐时降水数据,研究达孜县日降水量、降水频次、降水强度以及不同持续时间降水等指标。结果表明:降水主要集中于晚上,尤其是后半夜,白天降水较少。降水量最多的时段为1:00—7:00,降水次多时间段为19:00—23:00,降水量最少的时段为12:00—18:00,降水量最大值出现在凌晨4:00,而最少为午后13:00;降水最易发生于21:00至次日9:00,最不容易产生降水的时间段为13:00—17:00,降水次数最多时间为凌晨4:00,与降雨量最大值出现的时刻相吻合;降水强度最大时段为20:00—22:00和1:00—7:00,降水强度最大值出现在21:00,其次为22:00,最小值则出现在13:00;降水量与降水频次以及降水强度均呈显著的正相关,降水量的变化受降水频次影响程度较降水强度的大;达孜县夏季降雨以短时间段的降水为主,短时降水频次比长持续时间降水次数多,且短时降水对总降水量的贡献大于较长时间的降水。     

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.     

藏北高原D110点不同季节土壤温度的日变化特征

利用１９９８年ＧＡＭＥ－Ｔｉｂｅｔ加强观测期间取得的一个年周期的土壤温度资料,对藏北高原Ｄ１１０点土壤温度日变化特征的月际变化进行了分析。结果表明,在夏半年（５－９）月土壤温度存在明显的日变化,且基本上按正弦曲线变化,但相位随深度的增加而滞后;冬半年土壤温度尽管也存在日变化,但变幅较小。     

亚热带4种行道树树干表面CO_2释放速率昼夜动态

采用LI-8100土壤碳通量自动测量系统,与自制的树干呼吸观测气室相连,原位观测亚热带春、秋2个季节4种行道树树干呼吸速率及相关环境因子的昼夜动态.结果表明:在秋季土壤水分较低水平下(VWC平均为11.6%),羊蹄甲、香樟树干呼吸速率昼夜动态呈单峰曲线,和温度变化呈极显著指数函数关系,峰值分别出现在17:00和13:00;芒果和高山榕树干呼吸速率昼夜动态单峰不明显,白天与树干温度变化呈极显著指数函数关系,但芒果白天与夜间的树干呼吸速率差异不显著,而高山榕树干呼吸速率夜间显著高于白天,二者出现"白昼抑制"现象.在春季土壤水分较高水平下(VWC平均为22.1%),羊蹄甲、芒果和高山榕树干呼吸速率昼夜动态呈单峰型曲线,峰值分别出现在11:00、15:00和14:00;而香樟树干呼吸速率单峰不明显,4种树种的树干呼吸速率昼夜动态均与温度变化呈极显著指数函数关系.2个季节中,树干温度与树干呼吸的指数函数关系最好,秋季羊蹄甲、芒果和香樟树干呼吸速率对树干昼夜温度变化的Q10值分别为2.04、2.37和2.18,春季羊蹄甲、芒果、香樟和高山榕树干呼吸速率对树干昼夜温度变化的Q10值分别为2.27、2.58、1.90和1.8...     

广西中亚热带喀斯特区和非喀斯特区两类森林生物多样性的对比研究

天然喀斯特森林可以承载很高的生物多样性,但相同气候带的天然喀斯特森林与非喀斯特森林的生物多样差异还很少被人们了解。我们以广西木论喀斯特常绿落叶阔叶混交林1ha样地和非喀斯特的猫儿山常绿阔叶林1ha样地的所有胸高直径dbh≥1cm木本植物调查数据为基础,对广西中亚热带喀斯特区和非喀斯特区两类森林生物多样性进行对比。结果显示,喀斯特森林的物种丰富度（120种）高于非喀斯特森林（116种）,喀斯特森林的科、属多样性（44科,89属）高于非喀斯特森林（40科,75属）。种面积曲线的z值的变化表明,小尺度时（＜4000 m2）,木论样地的物种累积速率低于猫儿山样地,而尺度较大时,木论样地的物种累积速率要高于猫儿山样地。喀斯特森林的物种多度（5098）大于非喀斯特森林（4457）,稀有种的比例也是喀斯特森林（20%）高于非喀斯特森林（10.3%）,但喀斯特森林的胸高断面积（18.47 m2）明显小于非喀斯特森林（30.74 m2）。两种森林的径级结构没有表现出显著差异。两种森林中重要值排前10的优势科和属完全不同,重要值排前20的优势种也完全不同。以上结果表明,广西中亚热带森林可以承载较高的生物多样性,且生物多样性的空间变异程度较高,物种组成与非喀斯特森林差异较大。研究结果暗示我们,进行喀斯特植被恢复时,需要特别注意物种的筛选,应该参照当地天然林的物种组成,尽量选择优良的乡土适生植物。     

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.     

石羊河流域主汛期降水日变化特征

利用石羊河流域2009-2013年主汛期(6-8月)有完整资料的32个区域气象站和5个自动气象站共37个站点逐时降水资料,运用常规的气候统计方法,采用逐时降水量、逐时降水频次、逐时降水强度和不同持续时间降水4个指标对石羊河流域主汛期降水日变化特征进行了研究。结果表明:石羊河流域主汛期降水总量及日数的空间分布总体上与其地理位置、海拔、纬度以及影响系统密切相关,表现为自上游向下游呈递减趋势,降水强度空间分布较复杂。石羊河流域主汛期小时降水量、降水频次及降水强度呈三峰型分布,主要集中出现在20:00-23:00、01:00-09:00、14:00-20:00,其中强降水呈现双峰分布,基本都出现在20:00-23:00、14:00-20:00;石羊河流域主汛期持续1～3 h短时降水的降水量和降水次数大于持续10 h以上降水过程的降水量和降水次数,且持续1～6 h的短时降水多发于午后到傍晚,持续时间超过6 h的长持续性降水的最大降水量通常出现在夜晚-凌晨和午后-傍晚。     

干旱胁迫下三江平原湿地毛苔草光合作用日变化特性研究

为了探讨干旱胁迫下毛苔草的光合特性,选三江平原湿地毛苔草（Carex lasiocarpa）无性系种群进行桶栽模拟实验,采用Li6400型便携式光合仪测定毛苔草光合作用日变化特性。结果表明：毛苔草对干旱的适应能力较强,在土壤含相对水量保持在300g／kg的干旱处理（S1）下,仍能进行光合生产,但其光合参数除气孔限制值（Ls）外,均较对照（CK,水位在0—10cm波动的自然降水）有所降低。2种水分处理下毛苔草的光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）的日变化趋势均呈单峰曲线变化,干旱处理的峰值均出现在8：30,而对照处理的峰值出现在10：30;胞间CO2浓度（Ci）的日变化均呈“V”字型,干旱和对照处理的最低值分别出现在10：30和12：30。毛苔草Pn日变化过程即有气孔限制的贡献也有非气孔限制的作用。毛苔草在干旱处理下Pn与Gs和Tr均呈极显著正相关,与Ci和Ls的日变化呈不显著的负相关关系;而在对照处理下Pn与Ci极显著负相关,与Tr呈极显著正相关,而与Gs呈显著正相关关系,与Ls呈不显著的相关关系。干旱胁迫使光合速率与其它光合参数之间的相关性发生较大变化。     

西双版纳热带季节雨林4种树种幼苗生长死亡对海拔变化的反应

在西双版纳山地选取3个海拔梯度,对热带季节雨林4种主要树种进行幼苗移栽试验,观测幼树生长、死亡沿海拔梯度的变化,目的在于明确海拔变化对热带季节雨林主要树种幼苗生长、死亡的影响,热带季节雨林主要树种幼苗的生长是否在低海拔地区优于在高海拔地区.结果表明,4种幼苗对海拔变化的反应并不相同.绒毛番龙眼和云南玉蕊幼苗的生长和存活主要是受到温度的限制,随海拔的变化表现出显著的差异,这两种幼苗在低海拔上的生长显著优于在中、高海拔上,而云南肉豆蔻和小叶红光树没有表现出在低海拔上优于中、高海拔的特征,这可能是由于它们不适应强光照的生活环境而造成的.     

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．