森林生态系统中土壤呼吸研究进展

土壤呼吸是土壤微生物活性和土壤肥力的一个重要指标，是土壤碳流通的一个重要过程，也是陆地生态系统碳循环的一个关键部分，对研究全球变化有非常重要影响。文章综述了森林生态系统土壤呼吸的各种测量方法，比较了静态气室法和动态气室法的优缺点，认为动态红外气体分析法是最可靠的方法之一；探讨了影响土壤呼吸速率的各种因素，指出在各生物和非生物因素中，温度对土壤呼吸的影响最大；最后提出了土壤呼吸研究过程中存在的一些问题及今后的发展方向。     

福建省森林植被NEP时空变化及影响因子分析

不断加剧的气候变化和人类活动增加了区域生态系统碳循环研究的不确定性。净生态系统生产力(NEP)能够定量描述陆地生态系统与大气之间的碳交换量,探究区域生态系统NEP的时空变化及对气象、植被等因子的响应有助于明晰区域生态系统碳收支状况和应对气候变化。基于TEC模型和生态系统呼吸模型评估了福建省森林2000-2020年NEP时空格局,并借助地理探测器和贡献率方法探究了福建省NEP时空变化的主要驱动因子。结果表明：(1)2000-2020年福建省森林多年年均NEP为528 g·m^-2,呈极显著的增强趋势。空间分布规律为“高值主要分布在福建南部的内陆地区,低值主要分布在中北部和南部沿海地区”,约48.3%的地区NEP呈显著上升趋势,主要分布在福建省的中部偏西南地区,而仅有1.00%的地区呈显著下降趋势;(2)空间分布上,影响福建省森林NEP的空间分异的主要因子为植被、地形和气象要素。归一化植被指数对森林NEP空间分布的影响最大,是影响福建省森林NEP空间分异的主要驱动因子,其次是地形和太阳辐射,高程的最适区间为891-1 491 m,而辐射的最适区间为128-130 W·m...     

酸沉降对森林生态系统碳循环关键过程的影响研究进展

随着经济飞速发展与能源消耗快速攀升,中国已成为全球酸沉降最严重的地区之一.酸沉降能够引起地表植被破坏、土壤酸化等一系列的环境问题,在全球范围受到普遍关注.作为全球最重要的生态系统之一,森林生态系统受到酸沉降的深刻影响.本文通过分析国内外已发表的相关文章,综述酸沉降对森林生态系统碳循环关键过程的影响及可能的机理.(1)对...     

森林净生态系统生产力及其生物影响因子研究进展

在全球大气二氧化碳浓度上升的背景下,陆地生态系统碳循环及碳汇功能研究得到了广泛的关注,日益成为今后的政治和外交的重大议题之一.净生态系统生产力(net ecosystem production, NEP)是生态系统光合固定的碳与生态系统呼吸损失的碳之间的差值;或者为生态系统净的碳积累速率.NEP 的研究整合生态系统地上和地下部分,把生态系统碳循环的影响因子有机地联系了起来.当NEP为正值时,说明生态系统为碳汇,NEP为负值则表明生态系统为碳源.随着植物和土壤相互联系及其对生态系统过程研究的深入,NEP已经成为生态系统碳循环研究的核心概念之一.以森林NEP为出发点,综述了国内外的最近的 NEP 研究进展,分析了 NEP 研究的科学意义;探讨了植物群落组成/生物多样性、土壤微生物群落、大型/土壤动物和人为的管理或干扰等生物因子对NEP的影响.根据综述研究提出未来研究应在:(1)土壤生物过程、土壤食物网及其与地上部分植物/动物相互作用对NEP的影响;(2)自然林生物多样性的竞争/共存机制与生态系统碳吸存稳定性;(3)人工林固碳潜力和不同植物功能群(灌草层)对生态系统碳动态影响等方面加强,以期为全面认识生物因子对森林生态系统系统固碳现状、机制和潜力提供理论基础.     

基于地理探测器的中国陆地生态系统土壤有机碳空间异质性影响因子分析

中国陆地生态系统土壤有机碳库对全球生态系统碳平衡具有显著影响.为揭示土壤碳库空间分布的潜在主控因子并为今后建立碳库空间分布模型提供依据,利用地理探测器对中国陆地生态系统表层土壤(0—20 cm)有机碳密度的影响因子(气温、降水量、DEM、NDVI、陆地生态系统类型、人口密度)进行空间分异性探测和定量归因.结果表明:自然...     

黄土高原人工刺槐林土壤呼吸及其与土壤因子的关系

利用Li-cor 6400-09测定了黄土高原地区人工刺槐林(Robinia pseudoacacia L)的土壤呼吸速率;同时,对土壤呼吸测定点的土壤温度(土层深度0、5、10和15 cm)、土壤含水量、土壤空隙度和土壤C和N等土壤因子进行了测定.结果表明,黄土高原人工刺槐林地土壤呼吸速率有显著的空间变异性;土壤温度、土壤水分、土壤空隙度和土壤有机C显著的影响着土壤呼吸速率变化,分别可以单独解释土壤呼吸速率变化的86、82、89和85%.偏相关分析和通径分析表明,土壤水分和土壤温度之间有较为密切的相关关系(偏相关系数为0.321),土壤水分与土壤呼吸间的正相关关系是由于温度变化所引起;土壤空隙度和有机C具有密切的相关关系(偏相关系数为0.99),空隙度和有机C对土壤呼吸速率变化具有最大的决定力(通径系数最大＞30).多元回归分析表明,包含土壤水热因子和土壤空隙度及有机C的回归模型能较好的解释土壤呼吸速率变化(R2=0.938,P＜0.001).     

城市绿地土壤呼吸时空变异及其影响因素

2012年7月-2012年12月,采用LI—COR-8100测定了柳树、圆柏和杏树3种北京绿化树木的土壤呼吸速率,并分析了生物因子和非生物因子对土壤呼吸的影响。结果表明：3个树种的土壤呼吸速率平均值为：柳树3．53μmol／（m2·s）,圆柏2．68μmol（m2·s）,杏树2．38μmol／（m2·s）;3种树木土壤呼吸速率呈现相似的月动态,与温度呈极显著指数相关,而与土壤水分相关性不显著。8月柳树和圆柏的土壤呼吸显著高于杏树;9月柳树的土壤呼吸显著高于圆柏和杏树;10—11月3种树木之间差异性不显著。8—9月土壤呼吸速率和温度、树木胸径、总碳、总氮、有机碳及硝态氮显著相关,而与碳氮比、叶面积指数呈极显著负相关。逐步回归分析表明,8—9月间3种树木的土壤呼吸主要受到树木胸径和叶面积指数的影响,模型解释率为42．0％（p=0．001）。     

不同海拔高寒放牧草甸的生态系统呼吸与环境因子的关系

在全球变化的背景下,为了研究藏北高寒放牧草甸的生态系统呼吸和土壤呼吸特征,沿着3个海拔高度（4 300、4 500和4 700 m）观测了2010年7-9月白天的呼吸通量。同时,观测了同期的土壤温度、土壤水分含量、空气温度和相对湿度,在定性分析土壤水分含量和呼吸通量关系的基础上,将其分成低、中和高3个水平,在此基础上,分析生态系统呼吸、土壤呼吸与土壤温度、土壤水分含量、空气温度以及相对湿度的关系。结果表明,空气温度是决定生态系统呼吸和土壤呼吸变异的主导因子;生态系统呼吸、土壤呼吸以及裸地的土壤呼吸的Q10值分别为1.83～3.07、1.54～4.13和1.29～2.89;总体而言,生态系统呼吸和土壤呼吸Q10值随着海拔的升高和土壤水分含量的增加而增大。     

生物环境因子对树干呼吸时空变异的影响

树干呼吸是解释森林生态系统生产力变化的关键过程之一.测定树干呼吸速率,理解其生物环境调控机制,有助于构建森林碳循环模型,提供森林碳收支的估测精度.本文比较分析了树干呼吸3种测定方法,指出活体测定法与质量平衡方法的结合使用,可以更深入地进行树十呼吸机理研究.针对树十呼吸速率时空变异,着重探讨温度、树干液流的重要影响机制,并比较分析了不同森林生态系统的维持呼吸年通量,维持呼吸年通量与林龄、维度、年均温和降水量呈显著线性相关.表4参84     

武夷山自然保护区常绿阔叶林优势种对土壤呼吸的影响

为揭示森林土壤呼吸异质性的影响因素,以武夷山自然保护区常绿阔叶林优势种甜槠(Castanopsis eyrei)、细叶青冈(Cyclobalanopsis tenuifolia)、米槠(Castanopsis carlesii)为研究对象,采用LI-8100碳通量系统测定土壤呼吸速率及其影响因子土壤温度、土壤含水量值,...     

三峡库区森林生态系统服务权衡与协同分析

科学理解生态系统服务权衡与协同关系是维持森林生态系统结构、功能和健康的前提,有利于推动实现经济发展和生态保护的"双赢"目标.采用生态系统服务变化指数(IESC)、相关系数和空间分析等方法,综合分析了1990—2015年三峡库区森林生态系统服务时空动态、空间聚集特征及生态系统服务权衡与协同关系.结果表明,(1)涵养水源、...     

稻田综合种养模式对土壤生态系统的影响研究进展

稻田综合种养模式可实现稳产增收,粮渔共赢,同时也对稻田土壤生态系统产生了显著影响。该文总结了近年来国内外有关稻-鱼、稻-虾、稻-蟹、稻-鳖和稻-鸭等稻田综合种养模式的研究进展,分析了稻田综合种养模式对农田土壤理化性质、土壤动物、土壤微生物和农田生态系统服务功能的影响及作用机制。结果表明,稻田综合种养模式降低了土壤容重,提高了土壤孔隙度,改善了土壤团聚体的稳定性,增加了土壤养分含量;改变了土壤动物的丰度和群落结构,提高了土壤微生物的数量和活性,调节了微生物群落的组成和多样性;促进了农田生态系统的文化服务功能。然而,稻田综合种养模式也可能造成土壤潜育化、重金属污染等潜在风险。此外,不同的稻田综合种养模式对农田粮食供给和温室气体排放功能的影响各异。未来应进一步加强长期稻田综合种养模式对土壤物理、化学和生物学特性的影响研究;阐明不同稻田种养模式下土壤物质、能量和信息流过程以及土壤生态系统服务功能的差异及其作用机制;集成应用科学合理的稻田综合种养模式,实现农业的可持续发展。     

施用城市污泥对土壤生态系统影响的研究进展

城市污泥的合理处置已成为目前环境科学研究领域中的重要课题。因污泥富含有机质和有效营养成分,对土壤改良有积极的促进作用,所以污泥的土地利用普遍被认为是一种积极、有效的处置方式。鉴于此,本文就国内外施用城市污泥对土壤生态系统的．影响及相关的过程和机理进行了综述。结果显示,施用污泥可改善土壤理化性质,提高土壤有机质和氮、磷等养分元素的含量,其改良作用因污泥类型而异。污泥对土壤重金属的积累有所影响,特别是在酸雨频发地区或者长期施用污泥,可能会带来重金属Gu污染的环境风险。污泥普遍有利于提高土壤酶活性,譬如土壤淀粉酶、脲酶和蔗糖酶活性,但污泥施用过量或时间延长,则会抑制多酚氧化酶和磷酸酶的活性,而污泥对过氧化氢酶的影响则不大。污泥对土壤微生物特性短期内有积极的影响,但长期则有负面作用。施用污泥可导致土壤动物活性的增加,但也会对一些土壤动物产生毒性,譬如异壳介虫属和弹尾目昆虫,而且污泥毒性不仅取决于污泥用量,土壤类型也起着重要作用。基于上述分析和评述,提出了未来研究展望如下：（1）针对污泥施用后土壤生态系统生物、物理和化学过程和机理进行系统、综合的基础研究;（2）对污泥土地利用进行长期的系统定位试验和环境监测,并对之进行环境风险评价;（3）对污泥稳定化处理技术的创新及其应用研究。     

小流域森林生态系统土壤发生与元素地球化学特性

本文研究了广东五华县牛角塘综合治理试验区几种典型森林生态系统土壤的物质迁移、肥力特性及元素迁移与富集传性，结果表明，生态类型的差异不仅会影响到土壤的肥力状况，同时由于水土流失等因素的影响，还会造成土壤机械组成、元素迁移富集特点以及其它发生学特性的差异，林地、半林地及光山地之间在这些方面也存在着明显的差异性．     

区域农田生态系统生产力的时空格局及其影响因子研究——以山东省为例

在统计数据的基础上,以山东省为例,利用模型量化了农田生态系统净初级生产力（NPP）,并研究了农田生态系统NPP的时空格局及其影响因素。研究发现,2000—2006年间,山东省农田生态系统NPP在时间序列上整体呈上升的趋势,由2000年的476.5g·m-2·a-1（以C计）上升到2006年的544.2g·m-2·a-1（以C计）。空间格局中以鲁东、鲁中和鲁南较高,鲁西南和鲁北较低。各地市中以枣庄最高,为691g·m-2·a-1（以C计）;东营最低,约424.4g·m-2·a-1（以C计）。另外,莱芜、临沂及菏泽等地也相对偏低。通过对影响农田生态系统NPP的自然因子和人为因子分别进行主成分分析发现：气候因子中对山东省农田生态系统NPP贡献最大的为降水;人为因子中以农膜的贡献最大,其次为农药、机械、化肥,而劳动力的贡献则随着科技的发展而降低,人口密度的过大对农田生态系统生产力具有较大的负面影响。     

长期施肥对华北平原农田土壤呼吸及碳平衡的影响

在具有21年历史的长期定位试验地,研究了土壤温度变化、不同施肥处理对土壤释放CO2及小麦(Triticum aestivumL.)、玉米(Zea mays L.)吸收CO2的影响,进而明确在华北平原小麦-玉米轮作制的农田生态系统中碳素平衡问题.研究表明:土壤释放CO2的量与土壤温度呈明显的正相关,相关系数分别达到r=0.717**(5 cm地温)和r=0.764**(10 cm地温).进一步研究表明:在小麦生育期,施氮、磷各处理土壤释放CO2的数量随气温而增加,氮、磷肥配合的各处理与对照和单施氮、磷肥处理之间有显著的差异(P<0.05);但是2个处理组合(氮、磷肥配合、单施氮、磷肥)之内各处理之间差异不显著.土壤温度在10～20℃之间单施氮、磷肥无助于改变土壤释放CO2的量,而氮、磷肥配合施用可以明显地增加土壤释放CO2的量.不施肥与单施氮、磷肥处理麦田土壤呼吸释放的CO2量大于小麦固定的CO2量,向大气净排放的CO2量达0.83～3.73 t hm-2,而氮、磷肥配合处理的麦田从大气中净吸收的CO2量达7.89～12.49 t hm-2.在玉米生育期,土壤释放CO2的量在7月中旬达到最高值(12.40～22.52 g·m-2·d-1),9月中旬降到最低(6.19～8.20 g·m-2·d-1).施用N 540 kg·hm-2·a-1,P2O5 135kg·hm-2·a-1的处理(N2P2)释放的CO2量与施用N 270 kg·hm-2·a-1的处理(N1)之间差异不显著.与其它各处理之间差异显著(P<0.05),表明在玉米生育期长期施用高量氮、磷肥明显地影响到土壤释放CO2的量.玉米不但可以吸收土壤释放的CO2,还要从大气中吸收大量CO2,即在玉米生育期的农田生态系统可以降低大气中CO2的含量.总之,在华北平原小麦一玉米轮作制的农田生态系统土壤呼吸不会增加大气中CO2的含量,相反则有可能减少其含量.     

菌根真菌对土壤呼吸的影响

土壤是陆地生态系统的重要组成部分,是地球最大的碳库之一。土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放CO2的主要途径之一,其微小的变化将导致大气CO2浓度的较大波动。菌根是土壤真菌与植物根系形成的共生体,存在于绝大多数植物(90%)的根系和生境中。菌根共有7种类型,其中,在自然界中以丛枝菌根和外生菌根为主。众多研究表明,菌根对土壤呼吸有着至关重要的影响,是预测土壤CO2释放速率必须考虑,但却是难以估算的因素。文章总结了有关菌根(包括丛枝菌根和外生菌根)对土壤呼吸影响的研究进展,对目前所得到的研究结果进行了分析,表明菌根真菌侵染植物根系形成菌根后,能提高土壤呼吸的速率,其可能的途径有3条:(1)增强了根系的呼吸,(2)菌根真菌自身呼吸的组分,(3)根外菌丝促进了非根际区土体的呼吸。但是,菌根侵染对根系呼吸敏感性(Q10)影响的研究,大多数则表现为不显著。同时,菌根对土壤呼吸的影响受到各种因素的制约。通过对不同温度下菌根真菌呼吸速率的分析,表明菌根真菌对温度的升高具有适应性。从目前已发表的报道来看,目前关于菌根对土壤呼吸影响的研究还非常少,但可喜的是,近年来,越来越多的研究已经意识到了菌根在土壤呼吸中的重要作用。准确评估菌根在土壤呼吸中的贡献,将有助于预测未来在气候变化下,土壤CO2的排放量。     

菌根真菌对土壤呼吸的影响

土壤是陆地生态系统的重要组成部分,是地球最大的碳库之一。土壤呼吸是陆地生态系统向大气释放CO2的主要途径之一,其微小的变化将导致大气CO2浓度的较大波动。菌根是土壤真菌与植物根系形成的共生体,存在于绝大多数植物（90％）的根系和生境中。菌根共有7种类型,其中,在自然界中以丛枝菌根和外生菌根为主。众多研究表明,菌根对土壤呼吸有着至关重要的影响,是预测土壤CO2释放速率必须考虑,但却是难以估算的因素。文章总结了有关菌根（包括丛枝菌根和外生菌根）对土壤呼吸影响的研究进展,对目前所得到的研究结果进行了分析,表明菌根真菌侵染植物根系形成菌根后,能提高土壤呼吸的速率,其可能的途径有3条：（1）增强了根系的呼吸,（2）菌根真菌自身呼吸的组分,（3）根外菌丝促进了非根际区土体的呼吸。但是,菌根侵染对根系呼吸敏感性（Q10）影响的研究,大多数则表现为不显著。同时,菌根对土壤呼吸的影响受到各种因素的制约。通过对不同温度下菌根真菌呼吸速率的分析,表明菌根真菌对温度的升高具有适应性。从目前已发表的报道来看,目前关于菌根对土壤呼吸影响的研究还非常少,但可喜的是,近年来,越来越多的研究已经意识到了菌根在土壤呼吸中的重要作用。准确评估菌根在土壤呼吸中的贡献,将有助于预测未来在气候变化下,土壤cO2的排放量。     

福建省县域森林损失时空演变特征及其影响因素分析

森林是陆地生物圈重要的生态资源,厘清区域长期森林损失状况及其影响因素,对森林资源保护和社会经济协调发展具有重要意义。基于全球森林变化(Global Forest Change)数据集,利用ArcGIS 10.8空间分析技术,对2001—2019年福建省58个县域森林损失的时空演变特征进行分析,并结合时空地理加权回归模型,探究县域森林损失的主要影响因素及其时空分异特征。结果表明：(1)2001—2019年福建省县域森林损失率呈波动上升的基本态势,森林损失面积累计达112.89万hm²,森林损失情况可划分为显著上升阶段、先降后升阶段和显著下降阶段。(2)整体上,福建省县域森林损失具有较强的空间正相关性和空间集聚性特征,相邻区域森林损失率的空间相关性显著,而其空间集聚效应呈现西北低、东南高的基本态势。(3)城镇化率、人均GDP、公路通车里程、人口密度和木材产量对福建省县域森林损失均具有一定的影响,但存在明显的时空异质性特征。该研究有效揭示了福建省县域森林损失时空动态特征及其影响因素,可为森林资源可持续经营提供理论依据。     

不同放牧强度对高寒草甸生态系统呼吸的早期影响

放牧是高寒草甸一种重要的利用方式,对土壤理化性质和植被会产生重要影响,研究放牧对高寒草甸生态系统呼吸的影响对估算碳交换和制定合理放牧政策具有重要意义.利用静态箱-气象色谱法,于2012年8月到2013年7月在青藏高原东缘高寒草甸对轻度、中度和重度3种放牧强度下的生态系统呼吸进行每月至少一次的连续观测,以估算高寒草甸生态系统呼吸,并探讨放牧强度对生态系统呼吸的作用.结果显示:轻度、中度和重度放牧条件下,年均生态系统呼吸(以C计)分别为226.33±62.30、213.63±53.22和215.15±53.19 mg m~(-2) h~(-1),三者之间无显著差异(P0.05);在生长季生态系统呼吸分别为367.97±47.86、324.62±44.95和348.37±43.10 mg m~(-2) h~(-1),在非生长季生态系统呼吸分别为105.81±22.13、96.55±14.69和110.61±16.89 mg m~(-2) h~(-1),在不同放牧强度下生态系统呼吸均表现出明显的季节特征,但在相同季节不同放牧强度间生态系统呼吸差异不显著;月累积降水量与生态系统呼吸呈显著正相关关系;该区域放牧地生态系统平均年累积呼吸为472.63 g m~(-2) h~(-1).本研究表明,在试验初期不同放牧强度对生态系统呼吸无显著作用.