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。     

石羊河流域下游青土湖近地层风尘分布特征北大核心CSCD

青土湖属于极端干旱区典型的干涸盐湖,盐尘中含有密度很高、粒径极细的盐碱粉尘,严重污染空气,危害地表植被,威胁干旱区绿洲生态安全。利用建立在青土湖的近地层0~50 m沙尘观测系统近2 a监测的数据,对近地层0~50 m盐尘的分布规律及风速的变化特征进行研究。结果表明：（1）风速在0~50 m垂直梯度的分布符合经典的风速随高度的增加而增大的基本特征,廓线方程遵循幂函数关系;年内月平均风速最大为5月,最小为11月,且表现出明显的季节变化特征,春、夏季平均风速大于秋、冬季;近地层18~2 m内风切变指数较大,且春、夏季风切变指数相对较小;34~28 m、50~34 m内风切变指数变化较小,且四季变化不明显。（2）盐碱沙尘水平通量的空间分布随高度的增加而增加,在垂直高度上遵循幂函数变化规律;受下垫面梭梭林的影响,在6 m高度处有一个较为明显的增加。（3）沙尘水平通量与风速之间呈现出幂函数关系,且呈明显的正相关关系。     

石羊河下游民勤绿洲变化的人文机制研究

本文根据社会调查资料分析了甘肃省河西地区石羊河下游民勤绿洲变化的趋势及其影响 ,进而从用水行为和水量均衡角度讨论了绿洲变化的人文作用机制 ,认为石羊河流域下游绿洲变化与传统农业外延式扩张机制密切相关 ,而传统农业扩张机制由于各种因素的制约在短时期内难以打破。而不打破导致绿洲环境恶化的人文机制 ,任何试图扭转此类地区绿洲环境恶化趋势的措施都可能是无效的。     

免灌人工梭梭林生长与土壤水分变化的耦合关系

为了研究古尔班通古特沙漠荒漠-绿洲过渡带区域龟裂土立地条件下免灌人工梭梭林生态特征,探讨林分的最佳建植密度,对莫索湾1983—2021年38 a集水造林地初始种植梭梭、梭梭自然更新苗及不同坡位的土壤水分进行了调查,研究了梭梭生长对密度差异的响应,同时分析了各林地土壤水分的变化特征,探讨了梭梭生长与土壤水分的关系,以期为人工梭梭林的营建与可持续性提供科学依据。结果表明：（1） 当梭梭造林密度为6 m×3.5 m时（480 株·hm^-2）,母树存活率最高。随造林密度增大,母树保存率与梭梭自然更新比逐渐下降;母树保留密度越大的林地,其长势越差、生物量越低;盖度、郁闭度越高的林地,阻碍浅层土壤水分的补给,导致梭梭更新苗长势及生物量越差。（2） 梭梭母树的林木生长与其根部140~280 cm深度土壤含水量之间均呈显著负相关（P<0.05）,且主要利用根部140~240 cm土壤水分,对比3个林地可知该层土壤水分含量越高的林地,其母树的长势越好、生物量越高。（3） 当母树保留密度为360株·hm^-2（株行距4 m×7 m）时,梭梭长势较好、整体生物量最高,林下植被更为丰富,林地土壤水分条件相对较好。综上所述,在该地区进行集水造林时,保持该密度更有利于免灌人工梭梭林结构稳定、持续发挥防风固沙效益。     

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。     

石羊河流域径流变化特征

基于石羊河流域干流及八大支流的9个水文站和35个雨量站的逐月降水和径流数据,采用小波分析和双累积曲线等方法,研究石羊河流域径流的变化特征。结果表明：(1)石羊河流域径流量总体呈减少趋势,平均每10 a减少0.37亿m³,其中石羊河干流、金塔河、杂木河、黄羊河和古浪河的径流量减少,西大河、东大河、西营河和大靖河的径流量增加。(2)石羊河流域的9个水文站存在2～10、10～30 a的周期变化,其中杂木寺站和黄羊河水库站还存在30～60 a的长周期变化,并且9个水文站分别在24、21、21、21、43、45、22、17、21 a的时间尺度丰枯变化最明显。(3)石羊河干流和八大支流突变分别发生在1971、2014、2000、2018、1960、1959、1962、1994、1965年,其中石羊河干流、金塔河、杂木河、黄羊河和古浪河突变后径流量下降,西大河、西营河和大靖河突变后径流量增加,东大河不具有突变性。研究结果可以为石羊河流域水资源的科学管理、优化配置和后续生态工程的实施提供参考。     

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。     

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。     

西双版纳橡胶林土壤呼吸季节变化及其影响因子

橡胶(Hevea brasiliensis)林是热带地区重要的经济林,其土壤碳排放除受温度、湿度等非生物因子影响外,还受到橡胶林独特物候特征的影响.为探讨橡胶林土壤呼吸季节变化与生物、非生物因子的关系,本实验再西双版纳橡胶林内设去除凋落物(NL)和对照(CK)两种处理,自2005-08到2006-08,用IRGA法测定土壤呼吸速率(SR),同时测定温、湿度因子;记录橡胶林的物候节律;每月中旬测定叶面积指数;进行为期一年的细根生长和分解试验.结果表明:1)两种处理SR有明显的季节变化,且趋势相同,即雨季(CK:14.10 mg CO2·m-2·min-1;NL:13.00 mg CO2·m-2·min-1)＞干热季(CK:9.91 mg CO2·m-2·min-1;NL:9.70 mg CO2·m-2·min-1)＞雾凉季(CK:10.87 mg CO2·m-2·min-1;NL:10.33 mg CO2·m-2·min-1);2)通过温度、湿度与SR的相关分析和回归方程模拟,表明两处理各季节SR与温度因子、湿度因子相关关系不同;影响SR的主导因子在雨季为湿度因子,雾凉季是温度因子,干热季SR受到温、湿度因子的双重制约.3)在雨季,凋落物对土壤呼吸影响显著(p=0.036),在干热季和雾凉季影响不显著(p=0.701,p=0.308);4)细根生长试验和LAI的测定结果表明两处理的土壤呼吸速率季节变化与橡胶树生长节律基本一致,生长旺盛期(雨季,5～10月)＞生长减缓期(雾凉季,11～12月)＞生长恢复期(干热季,3～4月)＞相对休眠期(雾凉季,1～2月);5)通过主成分分析,土壤呼吸源的季节变化是影响橡胶林土壤呼吸的第一主成分,方差贡献率为65.98%,第二主成分是地上部分光合产物的输入,方差贡献率为34.02%.两成分可完全解释土壤呼吸的季节变化.故橡胶林的SR季节变化是温度因子、湿度因子及橡胶树生长季相变化协同作用的结果.     

黑河下游五种不同植被类型土壤呼吸的差异性解析北大核心CSCD

土壤呼吸的微小变化会对大气CO_2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。     

黑河下游五种不同植被类型土壤呼吸的差异性解析北大核心CSCD

土壤呼吸的微小变化会对大气CO_2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。     

黑河下游五种不同植被类型土壤呼吸的差异性解析北大核心CSCD

土壤呼吸的微小变化会对大气CO_2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。     

沙漠人工植被区土壤呼吸初探

2003年9月底,在沙坡头铁路北面的1956年、1964年、1981年和1987年始植的人工植被区和流动沙丘的迎风坡,分别在阴天、晴天和雨后用CI301SR测定土壤呼吸速率,结果表明:土壤呼吸速率在各样地间、日期间和互作均达到极显著水平;尤其是雨后样地间的差异非常明显。1956年始植、1964年始植、1981年始植、1987年始植样地和流沙不同天气状况下的平均土壤呼吸速率分别为-0.1537μmol·s^-1·m^-2、-0.0995μmol·s^-1·m^-2、-0.0583μmol·s^-1·m^-2、-0.0754μmol·s^-1·m^-2和-0.0336μmol·s^-1·m^-2;阴天、晴天和雨后不同样地的平均土壤呼吸速率分别为-0.0342μmol·s^-1·m^-2、-0.0778μmol·s^-1·m^-2和-0.1403μmol·s^-1·m^-2。在沙漠人工植被区,影响土壤呼吸的主要因子是水分,其次是温度与植物群落类型和发育阶段。     

黑河下游五种不同植被类型土壤呼吸的差异性解析北大核心CSCD

土壤呼吸的微小变化会对大气CO_2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。     

新疆塔里木河下游柽柳茎水势变化与影响因子研究

结合塔里木河下游生态输水过程中的实测资料,分析了不同断面柽柳茎水势变化特征、柽柳茎水势的日、月变化规律及其与环境因子之间的关系。结果表明:依干不及麻断面柽柳茎水势普遍低于英苏断面;柽柳茎水势日变化大体呈直线下降趋势;英苏断面9月份柽柳茎水势比7月份和8月份高,依干不及麻断面9月份柽柳茎水势比7月份和8月份低。柽柳茎水势日变化与气温和空气相对湿度之间有显著的相关关系,气温升高,空气相对湿度降低,植物蒸腾失水增多,水势降低。同时与地下水埋深间也有十分显著的相关关系,随地下水埋深增大,土壤含水量减小,茎水势降低,地下水埋深减小,土壤含水量增大,茎水势回升。     

科尔沁沙地土壤呼吸空间分布及其变化特征研究

利用LI-6400便携式光合作用测量系统和LI-6400-09土壤呼吸室,对不同地形和不同植被条件下土壤呼吸速率及其影响因子进行测定。结果表明：科尔沁沙地土壤呼吸速率日变化均表现出上午逐渐增大,下午逐渐减小、凌晨最小的趋势。沙地土壤呼吸变化具有明显的空间异质性,土壤呼吸由大到小变化依次为：背风坡（1.95±0.21 μmolCO2·m-2·s-1）>坡顶（1.05±0.14 μmolCO2·m-2·s-1）>迎风坡（0.74±0.08 μmolCO2·m-2·s-1）>丘间低地（0.62±0.09 μmolCO2·m-2·s-1）。沙地土壤呼吸与植物生长条件具有密切关系,狗尾草（0.86±0.11 μmolCO2·m-2·s-1）>小叶锦鸡儿（0.69±0.06 μmolCO2·m-2·s-1）。土壤呼吸日变化速率与空气温度呈正相关,与空气相对湿度呈负相关关系,并且与土壤温度呈指数相关。沙丘内部不同地形、植被的[WTBX]Q10[WTBZ]差异不大。     

城市绿地土壤呼吸与土壤温度土壤水分的关系研究

采用LICOR-6400便携式光合作用仪连接6400-09土壤叶室,对山西大学校园内的三种绿地(黑麦草、紫叶小檗和日本黄杨)的土壤呼吸进行了一年的测定.结果表明:土壤呼吸速率具有较明显的季节变化,冬春季较低,盛夏秋初较高,最大值出现在8月,最低值出现在12月.土壤呼吸速率与0～10 cm深度的土壤温度关系显著,黑麦草、紫叶小檗和日本黄杨土壤温度变化分别解释土壤呼吸季节变化的57.3%、65.4%、46.6%(线性函数)和60.6%、71.3%、50.7%(指数函数);黑麦草地土壤呼吸与土壤水分的关系均为极显著(p<0.01);用土壤温度和土壤水分的复合方程可以解释土壤呼吸变化的52%～84%.黑麦草、紫叶小檗和日本黄杨的年土壤呼吸总量分别为1.246 kg C·m-2、1.822 kg C·m-2、1.806 kg C·m-2.     

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.     

西双版纳三种树木树干呼吸日变化特征

采用气室-红外气体分析法(IRGA)原位监测西双版纳热带季节雨林优势树种番龙眼(Pom etia tom entosa)和玉蕊(Barringtonia macrostachya)(雨季),以及人工种植的经济树种三叶橡胶(Hevea brasiliensis)(干季、雨季)树干呼吸的日变化,同时监测了林内空气和1 cm深树干温度。结果表明,三者树干呼吸雨季呈双峰模式,三者首个呼吸高峰都在15:00前后,番龙眼和玉蕊第二个呼吸高峰在凌晨1:00前后,三叶橡胶在凌晨5:00前后。干季三叶橡胶树干呼吸为单峰模式,呼吸高峰在19:00前后,午后出现明显的呼吸下降现象。番龙眼和玉蕊雨季树干呼吸速率在1.814~3.167μmol/(m2.s)之间,三叶橡胶在8.824~10.364μmol/(m2.s)之间,显著高于同时期的番龙眼和玉蕊,三叶橡胶干季在3.424~4.110μmol/(m2.s)之间,显著比雨季小。三者Q10在1.60~2.58之间,三种树的平均Q10为1.77。     

黑河中游不同土地覆被类型土壤呼吸及对水热因子的响应

以黑河中游6种典型土地覆被类型（百年灌溉农田、新垦灌溉农田、人工杨树林、人工樟子松林、人工梭梭灌木林和天然荒漠草地）为研究对象,对土壤呼吸及其对土壤含水量和土壤温度的响应进行测定。结果表明：灌溉农田的土壤呼吸速率显著大于人工樟子松林地和杨树林地,人工林地显著大于荒漠草地和梭梭灌木林地。6种土地覆被类型土壤呼吸速率与土壤温度显著正相关性,Q₁₀值1.14~1.31,表明该地区土壤呼吸速率对土壤温度的敏感性低于世界平均水平;土壤呼吸速率与土壤含水量呈显著的指数关系。这表明6种土地覆被类型的土壤呼吸特征存在显著差异,且不同土地覆被类型的土壤呼吸特征与水热因子关系密切,以人类活动为主导的土地覆被变化深刻影响着荒漠绿洲生态系统水土气生的相互作用。