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全球变暖增加寒潮天气发生的频率和强度,影响土壤呼吸及其各组分,但有关增温和寒潮对亚热带森林土壤呼吸及其各组分的影响研究仍十分缺乏。通过壕沟法分离土壤呼吸,并利用土壤呼吸高频自动监测系统研究增温对寒潮期间亚热带常绿阔叶天然林土壤总呼吸、根呼吸与微生物呼吸的影响。结果表明：(1)寒潮发生时,对照和增温处理中土壤总呼吸速率分别显著下降45.93%和25.68%,土壤微生物呼吸速率分别显著下降51.25%和35.54%。但寒潮并没有影响增温处理中根呼吸速率,而对照处理中根呼吸速率在寒潮时显著下降39.72%。(2)观测期间,增温对总呼吸和根呼吸的日动态模式的影响在寒潮不同阶段具有明显差异,增温导致寒潮发生前后土壤总呼吸和根呼吸日峰值出现时间分别提前1,2 h,而寒潮发生时,对照和增温处理中土壤总呼吸和根呼吸的日峰值出现时间同步。(3)观测期间,增温后土壤总呼吸、根呼吸和微生物呼吸的温度敏感性(Q10值)均下降,而根呼吸的Q10值均高于微生物呼吸。因此,准确了解寒潮等极端天气下的土壤总呼吸、根呼吸和微生物呼吸的变化及其对增温的响应,对于提高气候变暖后土... 相似文献
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为探讨干旱区不同天气条件下荒漠草原土壤呼吸作用日变化特征及影响因子,在生长季连续观测禁牧封育(简称Ec)荒漠草原和放牧未封育(简称Gz)荒漠草原土壤呼吸速率及环境因子。结果表明,不同天气Ec和Gz荒漠草原土壤呼吸速率日变化均呈单峰曲线变化趋势,在日尺度上,土壤呼吸速率均表现为晴天阴天,8月6月10月,且EcGz。不同天气Ec和Gz荒漠草原土壤呼吸速率与空气、土壤温度均呈显著指数相关(P0.05),且随着土层深度增加相关性逐渐变小;温度敏感性系数Q10表现为阴天(2.743)晴天(1.712),且晴天Q10为Ec(1.508)Gz(1.915),阴天Q10为Ec(3.145)Gz(2.340)。不同天气Ec和Gz荒漠草原土壤呼吸速率与土壤湿度一元二次模型达到极显著水平,与光照强度和风速呈显著线性正相关,与空气CO2浓度呈极显著线性负相关。主成分分析表明,0~20cm土壤水热状况是不同天气荒漠草原土壤呼吸的主要驱动因子。综上,阴天增加了温度敏感性系数,晴天增加了土壤呼吸作用,禁牧封育亦增加土壤呼吸作用。本研究为当地及中国北方干旱半干旱地区荒漠草原不同天气碳排放提供了理论依据,同时也为荒漠草原生态系统碳汇功能提供了科学参考。 相似文献
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探讨冻融期土壤呼吸和土壤异养呼吸如何响应降雨变化和氮沉降增加,对于准确预估未来全球变化背景下陆地生态系统土壤碳动态有着重要意义。选择内蒙古温带典型草地开展增雨和氮沉降增加野外模拟实验,分析水氮变化条件下冻融期土壤呼吸及土壤异养呼吸的日变化特征。冻融期,土壤呼吸及土壤异养呼吸通量（CO2排放速率）最大值出现在温度最高的午后或是土壤发生冻融后的早晨,最小值则出现在昼夜内温度最低的时间段。在秋季和春季两个昼夜观测日期内,水氮增加对呼吸通量的促进效应均不显著（P > 0.05）,但却促使土壤呼吸累积通量分别增加了约145 mg m?2和70 mg m?2。由于异养呼吸在土壤呼吸中占比高（> 70.3%）,因此,这两个观测时段内,水氮增加促使土壤异养呼吸日累积通量增加的值与土壤呼吸增加的值十分接近。呼吸通量与土壤水分、氮含量以及5 cm和10 cm地温的相关性不显著（P > 0.05）,与气温和表层地温的相关性显著,且呈现显著的一元二次非线性拟合关系（P < 0.01）,其中,气温可以解释呼吸通量日变化的53% ~ 84%。温度是控制呼吸通量日变化的主要因子,水氮添加在昼夜观测尺度上对土壤呼吸和土壤异养呼吸的日累积通量的促进效应不容忽视。 相似文献
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气温对祁连山不同植被状况土壤呼吸的影响 总被引：14，自引：3，他引：14
通过对祁连山不同植被类型2 0 0 3年生长季节土壤呼吸的季节动态、日变化及土壤呼吸对气温变化响应的研究发现,指数模型能够较好地揭示不同植被类型对温度变化的响应,且低温时模型的拟合效果更好;各群落土壤呼吸的季节动态与温度变化不完全同步,表明温度并不是影响土壤呼吸的唯一因子,但能在一定程度上解释土壤呼吸的季节变化;不同植被类型的Q10 值介于2 16～4 92之间,青海云杉林(海拔2 75 0m)群落的Q10 值高于其它植被类型,说明不同的植被覆盖状况会影响到土壤呼吸对温度变化的敏感程度 相似文献
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喀斯特峡谷不同植被类型土壤的呼吸及其温度敏感性 总被引：2，自引：0，他引：2
[目的]了解喀斯特地区植被恢复对土壤碳释放的影响,为精确估计区域土壤碳收支变化提供参考。[方法]以喀斯特峡谷地区典型植被类型(草地、稀灌草丛、灌丛和乔木林地)为研究对象,采用Li-8100便携式土壤呼吸仪对其土壤呼吸、土壤温度和土壤水分进行定位连续观测,系统研究土壤温度(T)和土壤湿度(W)对土壤呼吸速率(Rs)的影响。[结果](1)草地、稀灌草丛、灌丛和乔木林4种植被类型土壤呼吸均呈单峰型季节动态,土壤呼吸速率的最大值均出现在夏季,最小值出现在冬季,其土壤呼吸速率变化范围分别为0.73~1.21,1.20~1.48,1.54~2.41,1.86~2.95μmol/(m2·s);观测期内,土壤呼吸速率均值分别为1.65,2.76,2.45,3.43μmol/(m2·s)。(2)土壤温度是影响土壤呼吸速率的主导因素,单因素指数模型显示土壤温度对土壤呼吸速率变化的解释能力为72.37%;三次项模型表明土壤水分的贡献率为43.9%。双因素关系模型较好地反映了土壤温度、湿度对土壤呼吸的影响,二者可共同解释土壤呼吸变化的81.5%~91.2%。(3)土壤呼吸的温度敏感性指数Q10值与土壤温度和湿度均呈显著负相关(p0.05)。[结论]4种植被类型土壤呼吸及其温度敏感性同时受土壤温度和水分影响,当土壤含水量过低或过高时,土壤温度的主导作用相对减弱,土壤湿度的影响作用加强。 相似文献
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川西高寒土壤酶的动力学及热力学特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
土壤酶动力学与热力学特征对于揭示土壤生物化学过程及其对环境变化的响应具有重要意义。本文采用微孔板荧光法,分析了川西高寒森林土壤中磷酸单酯酶(PME)、β-葡萄糖苷酶(BG)、β-N-乙酰氨基葡萄糖酶(NAG)、纤维二糖水解酶(CBH)的动力学及热力学特征。结果表明,在酶动力学方面,这4种酶活性均随底物浓度(0~0.28 mmol/L)的增加而升高,当底物浓度为0.28 mmol/L时,PME、BG、CBH和NAG活性分别达到109.01、52.53、6.51和6.63μmol/(g·h);土壤酶热力学方面,这4种土壤酶活性随着温度升高呈现出两种变化趋势,即持续增长型(NAG)和先升高后稳定型(PME、BG、CBH);4种酶的温度敏感性(Q10值)随着温度升高而降低,在10~20℃时Q10最高,PME、BG、CBH、NAG的最大Q10值分别为3.25、3.80、10.22和6.31。高寒土壤这4种酶在低温区间(0~20℃)具有较高的温度敏感性,土壤升温将导致酶活性显著升高,因此全球变暖导致的高寒土壤升温,将对这些酶参与的相关土壤生态与生化过程产生重要影响。 相似文献
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对韩国广陵树木园的阔叶林、针叶林和针阔混交林的土壤呼吸排放量进行观测、分析和比较 ,研究土壤呼吸与环境因子之间的相互关系 ,从中探究各森林植被类型之间产生土壤呼吸差别的原因。利用Q10 模型计算出阔叶林、针叶林和针阔混交林的土壤呼吸Q10 值为 3 6、3 8和 3 2 ,再根据对当地各观测站土壤温度的连续观测数据 ,计算出阔叶林、针叶林和针阔混交林的土壤呼吸日均排放量 ,依次分别为CO2 15 12、15 10和 13 99gm-2 。 相似文献
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华北低山丘陵区冬小麦田土壤呼吸变化规律及其影响机制 总被引：1，自引：0，他引：1
利用2005年11月-2006年6月由Li-8100土壤呼吸自动观测系统及AR5土壤温度湿度自动观测系统观测数据,分析了华北低山丘陵区冬小麦田土壤呼吸变化规律及其影响机制。结果表明:(1)冬小麦返青前后的土壤呼吸速率(SRR)在晴或多云天气条件下都要高于阴天,SRR的日变化都表现为单峰变化趋势。(2)冬小麦生育期SRR的日际变化特征为:返青前SRR保持在较低水平,平均为0.63μmol.m-.2s-1;返青后SRR迅速增加,至抽穗期达到最大,此后保持稳定,平均为2.18μmol.m-.2s-1;收割后SRR降低。整个生育期SRR的平均值为1.28μmol.m-.2s-1。(3)冬小麦田浅层土壤温度(包括地表温度、地下5cm、10cm、15cm、20cm土壤温度,p<0.01)与SRR间都存在显著的指数关系,其中20cm土壤温度与SRR相关性最好,Q10值(5~20℃间气温每增加10℃呼吸增加的倍数)从表层至地下20cm依次为:2.09、2.29、2.39、2.51、2.63;土壤含水量过低对土壤呼吸有抑制,当土壤含水率在20%~30%时,SRR主要受土壤温度影响,与土壤含水量的关系不显著。 相似文献
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喀斯特地区3种林型土壤呼吸及其影响因子 总被引：4，自引：1，他引：3
以黔中喀斯特地区的灌木林、阔叶混交林和针阔混交林3种林型为对象,采用LI-6400-09便携式土壤呼吸室对其土壤呼吸速率进行了连续定位观测.结果表明,3种林型土壤呼吸速率均呈现明显的季节性变化,表现出夏季>秋季>春季>冬季,土壤呼吸速率全年平均值分别为2.51,2.23,2.06μmol/(m2·s),变异幅度达5.99～7.32,但3种林型土壤呼吸速率差异不明显;3种林型的土壤呼吸速率均与5 cm,10 cm,15 cm处土温和林内气温具具很强的正相关关系,且均与5 cm,10 cm和15 cm处土温呈较高的指数正相关,从土壤呼吸速率与10cm处土温的回归方程的拟合度来看,模型的拟合表现为针阔混交林最好,阔叶混交林次之,灌木林相对较差;3种林型的土壤呼吸速率均与地表0-10 cm的土壤体积含水率呈负相关关系,且表现为灌木林(-0.686)>阔叶混交林(-0.646)>针阔混交林(-0.599),与10-20 cm和20-30 cm两层的关系表现各异,3种林型的土壤呼吸对温度的敏感系数(Q10值)存在差异,表现为阔叶混交林(3.19)>针阔混交林(2.69)>灌木林(2.02),且与其它森林生态系统Q10值相符. 相似文献
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城市绿地土壤呼吸特点及影响因素 总被引：2，自引：0，他引：2
随着城市化进程的加剧,城市绿地土壤呼吸对城市及全球碳循环的影响越来越明显。为研究城市土壤呼吸特点及其影响因素,选取城市主要绿地类型(校园绿地、公园绿地、居住区绿地、工厂绿地)土壤为研究对象,对其土壤呼吸、土壤温度、土壤含水率及土壤理化性质进行近两年的动态观测。结果表明,研究期内土壤呼吸变幅为0.72~5.59μmol m~(-2)s~(-1),其中居住区绿地土壤呼吸范围为0.72~2.39μmol m~(-2)s~(-1),工厂绿地土壤呼吸范围为1.73~4.10μmol m~(-2)s~(-1),公园绿地土壤呼吸范围为1.95~5.59μmol m~(-2)s~(-1),校园绿地土壤呼吸范围为1.85~5.09μmol m~(-2)s~(-1);绿地类型,月份及土壤温度对土壤呼吸影响显著(P0.05);持续降水后,土壤含水率对土壤呼吸产生显著影响(P0.05)。0~10 cm土壤有机碳、NO3-N,全P含量及细根生物量(R2 mm)与土壤呼吸呈显著正相关(P0.05),土壤溶解性有机碳含量与土壤呼吸呈显著负相关(P0.05)。 相似文献
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Soil respiration (CO2 evolution), soil temperature (1 dm) and water content (0–1dm) were determined over a 2 yr period in a grassland soil of the arid shrub-steppe. Respiration was due primarily to decomposition of plant roots by soil organisms. Although respiration rate was generally limited by soil temperature in the fall, winter and early spring and by soil water content in the late spring and summer, temperature and water content were interdependent in their effects on soil respiration rate. Soil organisms responded to changes in soil temperatures at water contents as low as 1–2 per cent (106-88 bar suction). Above approximately 6° C, increased soil water content resulted in increased soil respiration rate. but the extent of the increase was non-linear and dependent upon soil temperature. Respiration rate approached a maximum at soil water contents of 6–10 per cent (35-13 bar suction) depending upon soil temperature and was generally optimum at temperatures above 15° C. The mutual regulation of soil respiration rate by temperature and moisture during this study was best described by a soil temperature-water interaction or multiplicative term, and regression equations which included this term served to accurately predict seasonal changes in soil respiration rate. Using a simple regression equation which included only the interaction term, it was possible to account for 70 per cent of the total variation in soil respiration rate during the monitoring period. 相似文献
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采用模拟增降温法研究了温度变化对麦田地温、土壤水分变化和水分利用效率的影响。结果表明:模拟增温麦田、降温麦田在全生育期5 cm平均地温分别较常规麦田平均升高0.85℃和降低2.57℃,其中模拟增温麦田的增温效应以冬季>秋季>春季,模拟降温麦田的降温效应以春季>秋季>冬季;模拟增温麦田、降温麦田在全生育期5 cm土层的平均容积含水率分别较常规麦田降低3.76%、提高4.84%。对模拟增温麦田、降温麦田和常规麦田0-200 cm土层水分变化研究表明,模拟增温麦田和常规麦田(除成熟期外)各生育期的贮水量均低于模拟降温麦田;全生育期0-200 cm土层土壤耗水量模拟增温麦田大于模拟降温麦田和常规麦田,其中0-100 cm土层耗水量占0-200 cm土层耗水量的比例模拟增温麦田(55.72%)和常规麦田(55.14%)均低于模拟降温麦田(63.45%),而100-200 cm土层耗水量占0-200 cm土层耗水量的比例模拟增温麦田(44.28%)和常规麦田(44.86%)麦田均高于模拟降温麦田(36.55%);水分利用效率模拟增温麦田低于常规麦田和模拟降温麦田。研究结果可为气候变暖对小麦生产系统的影响提供理论依据和技术支撑。 相似文献
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14.
Soil surface communities composed of cyanobacteria, algae, mosses, liverworts, fungi, bacteria and lichens (biocrusts) largely affect soil respiration in dryland ecosystems. Climate change is expected to have large effects on biocrusts and associated ecosystem processes. However, few studies so far have experimentally assessed how expected changes in temperature and rainfall will affect soil respiration in biocrust-dominated ecosystems. We evaluated the impacts of biocrust development, increased air temperature and decreased precipitation on soil respiration dynamics during dry (2009) and wet (2010) years, and investigated the relative importance of soil temperature and moisture as environmental drivers of soil respiration, in a semiarid grassland from central Spain. Soil respiration rates were significantly lower in the dry than in the wet year, regardless of biocrust cover. Warming increased soil respiration rates, but this response was only significant in biocrust-dominated areas (>50% biocrust cover). Warming also increased the temperature sensitivity (Q10 values) of soil respiration in biocrust-dominated areas, particularly during the wet year. The combination of warming and rainfall exclusion had similar effects in low biocrust cover areas. Our results highlight the importance of biocrusts as a modulator of soil respiration responses to both warming and rainfall exclusion, and indicate that they must be explicitly considered when evaluating soil respiration responses to climate change in drylands. 相似文献
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为了揭示森林演替和气候变暖及交互过程对森林土壤自养呼吸和森林不同层次植物根系呼吸的影响,以关帝山不同演替阶段4种天然次生林(杨桦阔叶落叶林、油松针阔混交林、华北落叶松林和云杉林)为研究对象,于2016—2019年利用Li—6400便携式分析仪观测每种林型不同层次植物根系呼吸和土壤自养呼吸生长季的变化规律;同时采用温室加热法,模拟增温对土壤自养呼吸及各组分的影响。结果表明:(1)根系呼吸速率和土壤自养呼吸速率随演替的进行而降低。乔木层根系呼吸对土壤自养呼吸的贡献率随演替进行则显著上升,而灌木层和草本层的贡献率则显著下降。(2)增温显著提高了不同演替阶段自养呼吸速率,提高幅度为8.48%~8.76%,并随演替进行而升高。森林不同层次植物根系呼吸速率对增温的响应程度不同,其中增温显著提高了草本层和灌木层植物根系呼吸速率,提高幅度分别为10.88%~14.00%和8.37%~15.26%,而[JP]对乔木层植物根系呼吸速率作用则不显著。增温降低了土壤自养呼吸和乔木层根系呼吸的贡献率,则提高了草本层根系呼吸对土壤自养呼吸的贡献率。(3)增温和演替没有改变土壤自养呼吸及各组分在生长季变化规律,但演替和增温对土壤自养呼吸、草本层和灌木层植物根系呼吸有显著的耦合效应。综上所述,森林土壤自养呼吸和根系呼吸速率随演替进行具有降低的趋势,土壤自养呼吸速率、灌木层和草本层植物根系呼吸速率对增温响应程度显著,并且对演替和增温的交互过程有显著的耦合效应,为气候变暖背景下森林更新过程对森林土壤碳排放影响的研究提供数据支持和理论依据。 相似文献
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冬小麦是世界主要粮食作物之一，气候变暖可能显著影响冬小麦籽粒蛋白质含量，但其影响机制还不明确。针对该问题，该研究在中国冬小麦主产区华北平原开展连续3 a（2017-2019）免耕（No Tillage，NT）和常规耕作（Conventional Tillage，CT）下的田间增温试验。结果表明，增温提前了冬小麦返青期，延长了冬小麦营养生长阶段时长，提高了冬小麦叶面积指数和群体净光合速率。2019年增温处理下冬小麦开花期茎叶氮素积累量提升了20.17%（CT）、99.21%（NT），花后茎叶氮素转移量提升了24.62%（CT）、134.21%（NT），茎叶氮素对籽粒的贡献率提升了2.43%（CT）、46.10%（NT）。增温影响了冬小麦产量构成，增温下冬小麦有效小穗数略减，部分年限千粒质量略增。NT处理增温增产，CT处理增温增产不明显，总的趋势为NT处理连续3 a平均产量低于CT处理。增温还显著提升了冬小麦籽粒蛋白质含量（P<0.05），连续3 a平均籽粒蛋白质含量提升了14.28%（CT）、17.39%（NT）。综上，研究表明增温会通过改变冬小麦生理特征显著促进氮素向籽粒转化，并且增温下冬小麦有效小穗数减少使得原本将进入更多籽粒中去的氮素都进入到最终有效籽粒中去，进而显著增加籽粒蛋白质含量。研究结果可为气候变化对冬小麦籽粒蛋白质含量的影响提供科学依据。 相似文献
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Placement of seeds on a firm, moist seedbed bottom has proved important for crop establishment in spring in Sweden. However, most modern seed drills can place the seed at the desired depth independent of a firm seedbed bottom. This was not the case with older equipment. In this work, the importance of a firm seedbed bottom was evaluated, where germination of spring barley (Hordeum vulgare L.) under dry weather conditions was studied on a clay, a silty clay loam and a sandy loam with or without a firm seedbed bottom. The experiments were carried out in lysimeters protected from precipitation. Time-domain reflectometry was used for soil water content measurements, and thermocouples to monitor soil temperature. A firm seedbed bottom greatly improved seed germination on the clay soil with a small content of plant available water, but not on the other soils. On all soils, a loose seedbed bottom increased maximum surface soil temperature. 相似文献
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黄土高原旱塬区高产玉米田土壤干燥化与产量波动趋势模拟研究 总被引：10，自引：0，他引：10
为研究黄土高原旱作高产玉米田土壤干燥化与产量波动趋势,利用EPIC模型对黄土高原南部旱塬区玉米水分生产潜力和土壤水分动态进行中期(12a)和长期(30a)定量模拟研究。结果表明,在12a实时气象条件下的模拟时段内,旱塬地玉米水分生产潜力随降水量变化呈现波动性降低趋势,3m土层土壤有效含水量也表现为剧烈波动性和逐渐下降趋势,土壤干燥化趋势明显;在30a模拟气象条件下的模拟时段内,旱塬地玉米水分生产潜力呈现明显波动性轻微降低趋势,3m土层土壤有效含水量季节性和年际间波动性剧烈,从长时段看土壤有效含水量呈现略微上升趋势;在降水量减少幅度不显著的情况下,旱塬玉米地土壤干燥化现象只是一种短期过程,通常不会导致长期性土壤强烈干燥化现象发生,但玉米产量随降水量变化的波动性不可避免。 相似文献