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。

土壤呼吸是草地生态系统碳循环过程中的关键环节,也是草地生态系统中碳素向大气输出的主要途径。土壤中碳素的释放能够显著增加大气中CO2的浓度,增强温室效应,从而对全球气候和环境变化产生重要影响。文章综合介绍了国内外有关土壤呼吸的各种测定方法,特别是分析了影响草地土壤呼吸的主要环境因素,并就草地土壤呼吸与根系呼吸的区分方法等进行了详细的讨论。

草地生态系统在区域气候变化及全球碳循环中扮演着重要的角色,草地土壤呼吸的区分是定量评价草地植被和土壤碳平衡的基础,有助于理解和预测草地生态系统对气候变化的响应。文章中论述了稳定碳同位素13C和放射性碳同位素14C在草地土壤呼吸区分中的应用。用于区分土壤微生物呼吸和根呼吸的方法主要有:13C自然丰度法、FACE实验法、13C脉冲标记法;用于区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的方法主要有:同位素稀释法、模拟根际沉积物法、14CO2动态模型法、根系分泌物洗涤法。碳同位素法几乎不对草地土壤和植物根系产生干扰,可提高对土壤呼吸各组分的测算精度,在区分草地土壤微生物呼吸、纯根呼吸和根际微生物呼吸等组分方面有较大...

根据中国科学院禹城综合试验站牧草生态试验场土壤呼吸测定数据,分析了刈割前后3年生和6年生苜蓿、白三叶及小黑麦4种人工草地土壤呼吸日变化特征及刈割对草地土壤呼吸速率的影响。结果表明:①刈割前不同牧草地的土壤呼吸强度差异明显,依次为3年生苜蓿>6年生苜蓿>白三叶>小黑麦,刈割后不同牧草地的土壤呼吸强度相差不大,土壤呼吸速率在3.0～3.5μmol CO2.m-2.s-1之间;②刈割前不同牧草地的土壤呼吸日变化不相同,6年生苜蓿与小黑麦草地刈割前土壤呼吸速率由9:00开始逐渐增强,在12:00～16:00之间持续较高,以后逐渐下降,3年生苜蓿与白三叶草草地土壤呼吸速率在9:00～12:00之间逐渐升...

土壤呼吸及其对温度的敏感性是预测碳循环过程的重要参数,近年来受到了广泛关注。但在黄土高原地区,不同深度土壤微生物呼吸特征及其对温度变化响应的相关研究尚未见报道。本研究选取黄土高原云雾山草原自然保护区围封30年的典型草地作为研究地点,采集了不同深度的土壤样品(0-10、10-20、20-30、30-40、40-50、50-60cm),在室内25和35℃条件下对土壤样品进行培养,探讨不同深度土层的土壤呼吸及其对温度敏感性的变化。结果表明,土壤有机碳、全氮、有效氮、速效磷,全磷及微生物生物量碳氮含量均随土层深度

按照5个土壤含水量(0·20、0·25、0·30、0·35、0·40kg·kg-1)和5个温度(15、20、25、30、35℃)梯度设计试验,对取自北亚热带-暖温带过渡区锐齿栎(Quercusalienavar.acuteserrata)天然林中0~20cm的原状土柱进行恒温培养和呼吸速率测定。结果表明:土壤温度、含水量及二者的交互作用都对土壤呼吸速率产生显著影响(P<0·01);土壤呼吸速率与土壤温度呈正相关,随土壤含水量增高的变化规律为单峰曲线,含水量为0·20~0·35kg·kg-1时土壤呼吸速率随含水量的增加而增加,0·35kg·kg-1时土壤呼吸速率最高,0·35~0·40kg·kg...

林木根系呼吸受多种环境和人为因素影响,对温度(包括大气、土壤温度)的响应呈正相关,温度通过影响根系活性从而促进或抑制根系呼吸二氧化碳释放量。土壤湿度对林木根系呼吸的影响效应与温度相似。适宜的温度能够促进根系呼吸的进行。不同的森林类型的根系组织中氮元素和还原性糖等化学成分含量不同,这从生理的角度解释了不同物种间根系呼吸的差异,包括施肥和采伐等在内的人为因素,通过改变土壤理化性质,也在一定程度上影响着根系呼吸二氧化碳释放量的大小。森林生态系统内根系呼吸对全球变化的响应积极。在大气温度和二氧化碳浓度增加的趋势下,植物光合能力增强,更多的光合产物分配到地下,根系呼吸也出现相应的增强。就林木根系呼吸的主...

土壤呼吸和氮矿化对气候变暖的响应是影响陆地生态系统碳收支的主要因素之一,也是当前全球变化研究的主要内容之一。短期内温度升高能明显提高土壤呼吸速率,随着温度的进一步升高和升温时间的延长,土壤呼吸速率对温度升高的敏感性可能逐渐降低。由于土壤呼吸的温度敏感性与土壤水分含量、气候、植被、凋落物等多种因素有关,并随时间和空间的变化而变化,因此,用一个固定的Q10(土壤呼吸的温度敏感系数)来计算土壤呼吸对温度升高响应的量,会给研究结果带来很大的不确定性。生态系统对气候变暖的响应除了直接的反应外,还具有复杂的适应性。尽管模拟研究表明未来气候变暖将使土壤呼吸增加,但是有关土壤呼吸对气候变化适应性的试验数据比较少.对未来气候变化背景下土壤呼吸的模拟仍有很大的不确定性。气候变暖将促进土壤氮素的矿化速率,其影响程度的强弱不仅与温度有关,而且与土壤基质的质量与数量、土壤水分、升温持续的时间等有关,这使目前有关研究结果出现了很大的不确定性。针对上述研究中存在的问题,今后应统一土壤呼吸的测定方法,区分土壤呼吸各组分对温度升高的响应,在研究土壤呼吸和氮矿化对温度升高的响应时结合考虑其它因素能在一定程度上减少研究结果的不确定性。

明确土地利用方式变化条件下引起土壤呼吸差异性的因素,对预测黄土区退耕还草条件下土壤碳循环变化有重要意义。基于建立于1984年的长期定位试验,于2011年3月至2012年12月,利用Li-8100系统(Li-COR,Lincoln,NE,USA)监测了退耕还草(苜蓿)处理和农田(冬小麦)土壤呼吸季节变化以及土壤表层(0~5 cm)温度和含水量,研究了土地利用变化下土壤呼吸变化特征及其与土壤温度、水分以及有机碳特性之间的关系。结果发现,退耕27 a来(自1984年麦地转化为苜蓿地),土壤呼吸速率苜蓿地(3.55μmol·m-2·s-1)达小麦地(1.36μmol·m-2·s-1)的2.61倍,累积...

为揭示贵州绥阳双河洞国家地质公园白云岩地区表层土壤呼吸作用昼夜变化特征及其影响因素。研究利用土壤呼吸测量系统(SRS-SD2000,ADC,UK),在无降水影响下监测了双河洞国家地质公园岩溶地区灌木林地、竹林、旱地和人工草地4种不同土地利用方式的表层土壤呼吸通量昼夜变化特征,结合土壤温湿度和大气温湿度等环境参数,探究影响土壤呼吸昼夜变化的关键因素。结果表明:4种不同土地利用方式土壤呼吸速率变化均呈"昼高夜低"的单峰型变化规律,日变化最大值出现在12∶00～14∶00之间,最低值出现在5∶00～7∶00之间;各样地土壤呼吸速率和土壤温度均呈现显著的正相关关系(P<0.001),灌木林地、竹林和旱地土壤呼吸速率与土壤湿度有显著负相关关系(P<0.001),人工草地土壤呼吸与土壤湿度之间有低度相关性(P<0.05);气温是影响土壤呼吸速率变化的关键因子,实测数据表明土壤呼吸在达到峰值后不会随着气温的升高而增大;不同样地类型的土壤呼吸速率对土壤温度和湿度的昼夜响应特征存在差异。

森林土壤是大气CO_2重要的排放源。施肥、采伐、火烧、林下植被管理和土地利用方式改变等人为措施改变了土壤理化性质和土壤微气候,显著影响森林土壤CO_2的产生与排放。人为干扰对森林土壤呼吸的影响已积累了丰富的研究结果,但因森林类型、土壤状况、地域差异以及气候因素的不同,即使同一种干扰因素对土壤呼吸的影响也存在促进、降低或者未改变等不同的结论。论文利用相关论文数据库查询森林土壤呼吸的文献,在简要分析影响森林土壤呼吸自然因素(土壤温度、含水量)的基础上,重点论述了施肥、采伐、火烧、林下植被管理以及土地利用方式改

森林土壤是大气CO_2重要的排放源。施肥、采伐、火烧、林下植被管理和土地利用方式改变等人为措施改变了土壤理化性质和土壤微气候,显著影响森林土壤CO_2的产生与排放。人为干扰对森林土壤呼吸的影响已积累了丰富的研究结果,但因森林类型、土壤状况、地域差异以及气候因素的不同,即使同一种干扰因素对土壤呼吸的影响也存在促进、降低或者未改变等不同的结论。论文利用相关论文数据库查询森林土壤呼吸的文献,在简要分析影响森林土壤呼吸自然因素(土壤温度、含水量)的基础上,重点论述了施肥、采伐、火烧、林下植被管理以及土地利用方式改变等人为因素对森林土壤呼吸的影响,系统揭示了人为干扰对森林土壤呼吸影响的作用机制,并探讨今后需要加强的研究方向,以期为气候变化背景下我国林地的合理、可持续经营起到借鉴和启示的作用。

为探究宁夏东部荒漠草原灌丛引入过程中土壤呼吸响应特征,选取封育草地、放牧地及不同灌丛年限(22、12、3年)和间距(40、6、2 m)的柠条灌丛地(Caragana korshinskii),开展草原–放牧–灌丛引入中土壤呼吸、水分、碳氮、微生物及相关研究。结果表明:0–10 cm土层土壤水分具有明显季节变化,灌丛引入加剧深层土壤水分消耗。土壤呼吸响应表层土壤水分的季节变化,灌丛引入后土壤呼吸减弱,不同年限灌丛地与封育、放牧草地无显著差异(P>0.05),但随间距的缩小差异显著(P 0.05)。灌丛引入使各菌群数量显著增加(P <0.05)。

区分草原土壤呼吸的主要目的在于准确估算草原生态系统土壤碳蓄积和碳源、汇潜力,为预测气候变化提供科学依据。论文主要论述了稳定同位素13C在草原土壤呼吸区分方面的应用。主要在以下几个方面进行了阐述:①碳同位素区分土壤呼吸的两种主要标记方法——脉冲标记法和持续标记法,其中脉冲标记法包括单次脉冲标记法和重复脉冲标记法,持续标记法包括FACE实验标记法和13C自然丰度标记法,也介绍了利用核爆产生的14C标记;②应用碳稳定同位素区分土壤呼吸的理论依据和计算方法;③土壤呼吸稳定同位素组成的取样方法和测定,包括静态箱-Keeling Plot法、静态箱平衡状态法和动态箱连接红外分析仪法等;④指出了减小静态箱-...

【目的】分析不同强度酸雨对湿地松人工林土壤总呼吸速率(R_s)及其组分(微生物异养呼吸速率R_h和根系自养呼吸速率R_a)的影响规律,进一步了解森林土壤呼吸过程,为酸沉降胁迫下的森林管理提供科学依据。【方法】以亚热带湿地松人工林为对象,采用壕沟法分离土壤呼吸组分,设置3种酸沉降水平(CK:pH 6.5、低酸LA:pH 4.5,强酸HA:pH 2.5),参照研究区降雨比例分次喷洒,运用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统原位测定土壤呼吸速率,同时测定土壤温湿度和土壤生化性质等指标。【结果】不同酸处理下,R_s、R_a和R_h均呈夏季高、冬季低的单峰模式,土壤温度是导致土壤呼吸季节变化的主要驱动因素;酸雨可显著降低R_s(P<0.05),LA和HA处理后分别降低25.83%和30.95%,其中,R_h分别降低29.60%和35.20%,R_a分别降低19.15%和23.40%,但这种抑制效应仅体现在生长季,非生长季LA可显著促进R_a(P<0.05);CK样地R_h在R_s中占比63.94%,LA和HA处理后该比例显著降低(P<0.05),同时R_a响应强度随酸雨增强而增加;R_s、R_h、R_a与土壤温度均呈极显著指数关系(P<0.01),酸处理后其温度敏感系数(Q_(10))均降低;土壤湿度与R_s、R_h、R_a在HA处理下极显著相关(P<0.01),土壤温湿度的协同作用极显著影响土壤呼吸速率(P<0.01);R_h变异主要与土壤脲酶、蔗糖酶、表层土壤总有机碳(TOC)含量和土壤pH有关,而R_a变异则主要与土壤脲酶、土壤温度和TOC有关,以上因素可共同解释R_s变异的83.9%。【结论】土壤总呼吸速率及各组分呼吸速率的季节变化特征相似,主要受土壤温度控制;酸雨造成土壤酸化,引发土壤酶、土壤有机碳含量显著变化或呈一定变化趋势,其共同作用导致R_h和R_a被抑制,进而显著降低R_s,土壤水热因子促使这种抑制效应在生长季更显著;R_h在R_s中的占比随酸雨强度增加而逐渐降低,但短期内R_h仍是R_s的主导组分。