土壤呼吸的温度敏感性

土壤呼吸是指土壤释放CO₂ 的过程,它所释放出的CO₂ 是生物圈向大气圈释放CO₂ 的主要来源之一。土壤呼吸速率对温度变化的敏感性是陆地生态系统碳循环过程中一个十分重要的环节。由于许多大尺度碳循环模型中都涉及土壤呼吸的温度敏感性这一问题,因此对该问题的回答有助于提高对当前陆地生态系统碳通量的估算和对 未来气候变化预测的准确性。本文就目前土壤呼吸速率对温度变化的敏感性的主要问题进行了综述,从温度、水分、呼吸底物的数量和质量、酶促反应动力学等几个不同的方面,概述了土壤呼吸温度敏感性的变异范围较大的原因,以及这些因素对土壤呼吸的温度敏感性影响的机理。土壤呼吸是酶促的化学反应,因此其温度敏感性不仅取决于呼吸底物的质量,同样也取决于底物的有效性。     

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％。     

青藏高原高寒草原区域碳估测

CASA(Carnegie-Ames-Stanford Biosphere)模型是一个表征陆地生态系统水、碳素和氮素通量随时间变化的生态系统过程模型。本研究采用MODIS遥感数据与CASA模型相结合的方法计算了青藏高原高寒草原生态系统植被净初级生产力(NPP)总量为20.57×10¹²g·a^-1的碳。同时根据五道梁实验点上得到的经验关系估算了青藏高原高寒草原生态系统区域上的土壤碳排放(Heterotrophic respiration)总量为8.07×10¹² g·a^-1,因此推算得高寒草原区域内净生态系统生产力(NEP)折算成碳为12.50×10¹² g·a^-1。     

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。     

森林地下碳分配(TBCA)研究进展

森林地下碳分配(TBCA)是森林碳循环的重要通量,对森林碳吸存有十分重要作用.TBCA是森林生态系统GPP中一个最大的汇,可占GPP的21%～61%,土壤呼吸的2/3来自TBCA.目前国际上常用的TBCA测定方法为碳平衡法,在假定地下碳库处于稳定状态时,TBCA可由土壤呼吸减去凋落物量获得,但该方法存在一系列问题.影响森林TBCA的因素有生产力、森林类型、树龄和森林演替阶段、土壤养分和水分有效性、林分密度和树种组成、气候变化因素等.TBCA中各个组成部分均较难以测定和量化,通常假定TBCA中根系呼吸与根系生产力各约占50%,而TBCA中菌根菌和根系分泌物的贡献则仍不清楚.有关TBCA各组分去向及影响机理的研究亦很少.TBCA未来的研究应致力于揭示TBCA的根本驱动因子和其对全球变化的响应机理,以及TBCA转化为土壤新碳的效率及控制因素;同时应提高TBCA测定方法的确定性,特别是应将碳同位素法、微根管法及碳平衡法三者相结合.     

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.     

土壤异养呼吸温度敏感性(Q10)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:(1)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;(2)扩大土壤异养呼吸Q10的野外研究;(3)扩大热带、亚热带土壤异养呼吸Q10的研究;(4)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;(5)加强其他因子对土壤异养呼吸Q10影响的研究.     

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.     

砾石长期覆盖对土壤呼吸的影响

砾石覆盖是西北黄土高原地区的传统保护性耕作技术,具有明显的蓄水、保墒、增温、压碱和保持地力作用。研究砾石覆盖农田系统中的土壤呼吸,有助于了解地面覆盖条件对CO₂通量的影响和土壤健康状况。利用LI6400土壤呼吸系统对甘肃皋兰长期砾石覆盖农田(12年)不同覆盖厚度下的土壤呼吸进行了原位监测,并对环境因子与土壤呼吸的日变化相关性进行了分析。结果表明:(1)土壤呼吸的日变化与温度的变化一致,呈单峰型,砾石覆盖后土壤呼吸峰值出现在16:00—17:00,明显滞后于裸地出现的峰值时间(14:00—15:00),且峰值随着覆盖厚度的增加而减小;(2)土壤表层(0~10 cm)温度与土壤呼吸呈极显著幂函数关系(P<0.01),砾石覆盖降低了土壤呼吸的温度敏感性指数(Q₁₀),覆盖后两次监测中Q₁₀为1.78~2.87(2017年)和1.70~1.96(2018年);(3)砾石覆盖后提高了夜间土壤呼吸,导致土壤呼吸的日累积碳排放量显著提高,随着覆盖厚度的增加而降低,覆盖处理中厚度为11 cm最小的碳排放量两次测量分别为2.00 g·m^-2和0.90 g·m^-2,比裸地分别增加了15%和18%;(4)土壤特征因子中,土壤水分、pH与土壤呼吸累积碳排放量呈正相关,有机质、碱解氮、速效磷、电导率与土壤呼吸累积碳排放量呈负相关。