摘要：探究施磷对紫花苜蓿土壤呼吸速率及活性有机碳组分含量的影响,明确不同施磷处理条件下苜蓿田土壤呼吸速率及土壤活性有机碳组分之间的关系,以期为人工草地土壤固碳和可持续发展提供数据支撑。本试验采用随机区组设计,设置0(P_(0))、50(P_(1))、100(P_(2))和150 kg·hm^(-2)(P_(3))4种施磷水平,重复3次。研究不同施磷水平下紫花苜蓿0~60 cm土层的土壤有机碳(SOC)、微生物量碳(MBC)、溶解性有机碳(DOC)、颗粒有机碳(POC)、易氧化有机碳(EOC)含量、土壤温湿度及呼吸速率(R_S)。结果表明,不同土层SOC、MBC、DOC、POC和EOC含量随施磷量增加而升高,在P_(3)处理下达到最大,分别为15.77 g·kg^(-1)、0.42 g·kg^(-1)、0.34 g·kg^(-1)、4.68 g·kg^(-1)和2.06 g·kg^(-1),且显著大于P_(0)处理(P<0.05)。SOC、MBC、DOC、POC及EOC在垂直分布上均以0~20 cm土层含量最高,分别占总含量的38.35%~41.58%、38.31%~39.49%、45.54%~46.65%、46.29%~47.35%和40.40%~44.17%。施磷处理使土壤R_(S)提高了0.31%~14.90%,且刈割前后差异显著(P<0.05)。随施磷量增加,不同土层MBC、DOC、POC及EOC的敏感指数均呈上升趋势。施磷处理下0~30 cm土层微生物量碳敏感指数最高,30~60 cm土层易氧化有机碳敏感指数最高。建议用微生物量碳指示表层土壤有机碳的变化,而易氧化有机碳可指示深层土壤有机碳的变化。各活性有机碳组分有效率随施磷量增加变化规律不明显。结构方程结果表明,施磷可直接影响SOC含量,也可通过改变MBC、DOC、POC和EOC含量而间接影响SOC含量。综上,施磷提高了土壤R_S,但持续磷输入整体增加了苜蓿田土层内SOC、MBC、DOC、POC和EOC含量,提高了固碳潜力及土壤质量,可为全球磷沉降背景下人工草地生态系统土壤有机碳动态变化及人工草地管理提供科学依据。

摘要：本研究比较了青藏高原高寒草甸土壤呼吸速率(Rs)、自养呼吸速率(Ra)和异养呼吸速率(Rh)随施氮梯度的变化,揭示土壤呼吸及其组分变化的主要影响因素,为评价未来氮沉降背景下高寒草甸土壤碳释放提供科学依据。于2014年在四川红原青藏高原高寒草甸建立长期氮素添加平台,采取完全随机区组试验设计,设置0(N0,对照)、2(N2)、4(N4)、8(N8)、16(N16)和32 g N·m^(-2)·a^(-1)(N32)6个水平氮素添加控制实验。于2020年生长季对Rs、Ra和Rh进行监测。结果表明:施氮显著降低了土壤呼吸及其组分(P<0.05),且Ra的下降幅度大于Rh,导致Rh/Rs随施氮水平逐渐上升;不同施氮处理下Ra和Rh与土壤温度均呈显著的指数正相关(P<0.05);施氮降低了Ra的温度敏感性(Q_(10)),但提高了Rh的Q_(10)值;土壤呼吸各组分与土壤湿度的关系均不显著,但土壤温度和土壤湿度双因子模型对Ra和Rh的解释度高于单因素模型。本研究揭示了高寒草甸土壤呼吸及其组分对氮添加的响应特征及机制,可为评估高寒草甸生态系统对大气氮沉降的响应以及生态系统管理提供科学依据。

摘要：【目的】探究中国西南喀斯特地区农田石灰性土壤二氧化碳(CO_(2))排放通量对该区频繁发生的干湿交替的响应规律。【方法】以喀斯特农田石灰性土壤为研究对象,设计2种干湿交替强度(模拟降水量为10和25 mm),以干湿交替循环周期10 d为1个循环过程,研究喀斯特农田土壤呼吸对干湿交替的响应。【结果】干湿交替强度显著影响土壤呼吸速率和土壤总CO_(2)排放量(P<0.05)。在2种干湿交替强度下,随着水分施加,土壤CO_(2)排放通量会在短时间内达到最大值,然后逐渐下降。对于10 mm降水干湿交替强度,不同循环周期下的土壤CO_(2)排放通量和土壤总CO_(2)排放量之间的差异并不显著。然而,对于25 mm降水干湿交替强度,大多数循环周期下的土壤CO_(2)排放通量和土壤总CO_(2)排放量之间的差异显著(P<0.05)。相关分析表明:干湿交替多重周期作用下,土壤含水量和土壤CO_(2)排放通量之间的相关关系不断降低。【结论】干湿交替强度和干湿交替过程是影响喀斯特农田土壤呼吸排放的重要因素.

摘要：为了实现土壤呼吸CO_(2)浓度的实时高精度检测,利用可调谐激光二极管吸收光谱技术,以三路怀特池作为光学传感器,设计了开放式土壤呼吸CO_(2)浓度在线监测实验系统,并配套上位机数据处理软件。在实验室对实验系统进行了测试和标定,测试结果显示:该系统三路传感器检测下限分别为7.45、4.14、4.11μL/L,三路传感器的浓度波动范围均小于1.1%,浓度标定线性度均达到0.998以上。试验结果表明该在线监测实验系统可以精准检测土壤呼吸动态变化规律。

摘要：磷素的大量输入,将显著影响陆地生态系统的碳平衡和碳固存,为探究陇中黄土高原旱作农田土壤呼吸及其组分动态变化特征与碳平衡对磷添加的响应,采用完全随机区组设计,设不施磷肥(CK)、低磷(P_(1))、中磷(P_(2))、高磷(P_(3))4个施磷水平,测定春小麦生育期各处理土壤呼吸及其组分与环境因子,计算土壤呼吸温度敏感性指数、净生态系统生产力与碳平衡。研究结果表明,磷添加增加了土壤呼吸及其组分的CO_(2)排放量。与CK处理相比,P_(1)、P_(2)处理和P_(3)处理土壤呼吸CO_(2)累计排放量分别显著增加13.85%、24.86%和26.47%(P<0.05);土壤异养呼吸显著提高了9.09%、9.4%和14.52%(P<0.05);土壤自养呼吸分别提高了18.96%、39.98%和38.33%(P<0.05)。土壤呼吸及其组分受到多因素的共同作用,拟合分析结果表明,土壤水分和温度分别可解释土壤呼吸及其组分速率变异的37.0%~49.7%和69.4%~76.8%。逐步回归和方差分解结果表明,土壤呼吸的主要影响因素为0~5 cm土壤碱性磷酸酶和0~10 cm土壤有机碳;异养呼吸的主要影响因素为0~5 cm土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、0~5 cm土壤纤维素二糖水解酶和5~10 cm土壤碱性磷酸酶;自养呼吸的主要影响因素为0~5 cm土壤碱性磷酸酶、0~5 cm土壤速效磷、0~5 cm土壤有机碳和5~10 cm土壤纤维素二糖水解酶。CK、P_(1)、P_(2)处理和P_(3)处理的净生态系统生产力均为正值,其数值分别为2640.10、3412.91、3579.83 kg·hm^(-2)和3790.74 kg·hm^(-2),均表现为土壤碳的“汇”。因此,在陇中黄土高原旱作农田生态系统管理中,应合理地增施磷肥(建议施用115 kg·hm^(-2)),提高土壤固碳效率,科学合理地构建环境保护与经济高效并重的现代化农业生产管理体系。

摘要：【目的】探讨添加不同类型有机物对油松林土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响,为预测山西太岳山油松林生态系统中土壤的碳收支平衡提供参考。【方法】采用随机区组设计,以山西太岳山油松林地表的平均自然凋落物量为标准,向油松林地0~20 cm土壤中分别添加生物炭(BC)、玉米秸秆(JG)、辽东栎叶(LD)和油松叶(YS)等4种类型有机物,使用LI-8100 CO_(2)通量全自动测量系统对有机物添加条件下的土壤呼吸速率进行连续测定,并对各处理的土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)含量进行监测,结合土壤呼吸与土壤有机碳及其组分之间的关系,探讨添加有机物对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响。【结果】(1)向土壤中添加BC显著降低了土壤呼吸速率,添加JG后土壤呼吸速率较CK显著提高了11.67%。,其余处理与CK差异不显著。在2014年7—11月和2015年5—10月,不同添加物处理间土壤呼吸速率从大至小表现为JG>LD>YS>CK。(2)有机物添加下土壤SOC含量随时间的增加有上升的趋势,在2014年8月,添加JG后显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加BC显著提高了土壤MBC含量,添加LD和YS显著提高了土壤SOC和MBC含量。在2014年10月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加LD显著提高了土壤MBC和ROC含量,添加YS显著提高了土壤SOC、MBC含量。在2015年3月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC和ROC含量,添加LD显著提高了土壤ROC含量。2015年5月,添加JG显著增加了土壤MBC含量。(3)与对照相比,添加BC后土温10℃时的土壤呼吸速率(R10)显著降低了18.01%,添加YS后R10显著增加了30.88%,添加其他有机物对温度敏感性系数(Q10)和R10没有显著影响。(4)土壤呼吸速率与土壤温度、SOC、MBC、ROC和DOC含量显著正相关。【结论】添加有机物显著影响土壤碳动态和土壤温湿度,这些都会对土壤CO_(2)排放产生显著影响,添加JG对土壤有机碳及其碳组分的提高效果最显著,但土壤呼吸速率最高,不利于碳的储存;添加LD可增加土壤活性有机碳含量,短期内可明显改善土壤有机碳库质量;添加BC可在短期内提高土壤微生物生物量碳含量,并显著降低土壤呼吸速率,减少土壤CO_(2)排放的效果最好。

摘要：量化土壤呼吸的时间变化(包括热时刻)并阐明不同土壤水分条件下(“干旱”和“湿润”)氮沉降增加和放牧干扰对自养呼吸和异养呼吸的影响,有助于准确估算区域生态系统的CO_(2)通量。本研究于2016年在松嫩草甸草原进行了氮添加和放牧处理试验,于2020年6~8月对土壤呼吸及其组分进行连续测定,并同步测定了土壤理化性质、土壤微生物特征和植物生物量。研究发现,在观测期间的“湿润”时期,所有处理的土壤呼吸和自养呼吸均高于“干旱”时期。各处理对土壤呼吸的影响受土壤水分条件调控,即在“干旱”条件下,放牧处理以及氮添加和放牧共同处理显著降低了土壤呼吸,而氮添加显著增加了土壤呼吸和自养呼吸,对异养呼吸无显著影响。在“湿润”条件下,放牧以及氮添加和放牧共同处理增加了土壤呼吸,单独氮添加对土壤呼吸及其组分均无显著影响。研究结果阐明了氮沉降增加和放牧干扰对自养呼吸和异养呼吸影响的水分条件依赖性。

摘要：【目的】比较不同间伐强度下杉木Cunninghamia lanceolata人工林土壤呼吸速率,解释影响土壤呼吸速率的主要因子,为森林经营及碳汇管理提供科学依据。【方法】采用随机区组设计,设置对照(间伐0%)、中度间伐(间伐45%)、重度间伐(间伐70%)3种间伐处理,采用静态箱-气象色谱法对杉木人工林土壤呼吸速率进行短期原位监测。【结果】间伐显著增加了杉木林土壤呼吸速率(P<0.05),与对照相比,中度和重度间伐的土壤呼吸速率分别增加了23.30%和44.94%。土壤呼吸速率与5 cm土壤温度呈显著指数相关,而与土壤含水量无关。不同间伐处理下,土壤呼吸温度敏感性系数(Q_(10))为1.77~2.16,对照处理下Q_(10)最高,间伐降低了杉木林土壤呼吸的温度敏感性。杉木人工林土壤呼吸速率与土壤水溶性有机碳、微生物生物量碳和易氧化有机碳呈显著正相关(P<0.01)。【结论】间伐初期,间伐对杉木林土壤呼吸速率有促进作用,且随着间伐强度的增加而增加。土壤温度是土壤呼吸速率变化的主要影响因子,土壤活性有机碳是重要因子。

摘要：针对传统开放气室需要将气体取样至红外气体分析仪(IRGA)测量CO_(2)浓度的不便,设计了一种土壤呼吸监测装置,并提出了补偿气体CO_(2)浓度不稳定时的修正计算方法。通过计算流体力学仿真分析,将一种小巧、轻便、低成本的非色散红外传感器模块布置于气室内部的合适位置,替代IRGA。控制气体流量为3、4、5 L·min^(-1),根据仿真软件获得土壤呼吸速率为0.5、2、5、10μmol·m^(-2)·s^(-1)时气室内的CO_(2)体积分数场。以气室底面中心点为原点建立笛卡尔坐标系,结合传感器模块尺寸分析,发现对于所述气室,由点(-0.0465,0.0717,0.2090)(单位为m)为球心、直径0.05 m确定的球形区域内,测量CO_(2)浓度计算土壤呼吸速率的平均误差不超过15%。将布置传感器后的装置与LI-8100开路式土壤碳通量测量系统,以及自制的密闭气室进行实地对比测验,平均误差为10.8%,与仿真分析结果一致。

摘要：为明确夏玉米前茬冬小麦的灌溉对其籽粒灌浆特性、土壤呼吸速率和产量的影响,在黑龙港流域大田环境下冬小麦季设置5种灌溉制度(W0,W1,W2,W3,W4),夏玉米季不作水分处理,分析夏玉米灌浆特性、产量和土壤呼吸速率及其影响因素。结果表明:夏玉米对土壤水的消耗量和全生育期总耗水量随冬小麦灌溉次数的增加而增加;通过Logistic模型拟合得出夏玉米的粒重与时间拟合效果良好,夏玉米的灌浆持续时间随灌溉次数的增加而延长,W0处理较W1、W2、W3和W4处理提前达到最大灌浆速率且持续时间最短,W2处理最大灌浆速率(V_(m))和平均灌浆速率(V_(a))均最大,分别为1.17 g/d和0.57 g/d;夏玉米的土壤呼吸速率与土壤体积含水率和土壤温度均呈正相关,与不同处理土壤体积含水率相关性均达到显著,与W0和W1处理土壤温度相关性达到显著,夏玉米全生育期平均土壤呼吸速率和总排放量均在W2处理最小,分别为5.78μmol/(m^(2)·s)和2260.75 g/m^(2);前茬灌溉制度对夏玉米农艺性状、产量和产量构成要素无显著影响,但夏玉米产量随冬小麦季灌水次数的增加而增加。综上所述,W2处理在保证产量和节水的同时还可以有效降低温室气体的排放,达到节水减排不减产的目的,为最佳的灌溉制度。