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模拟增温对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸的影响

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环境科学 2012年第12期33卷 4205-4211页

作者：刘艳陈书涛胡正华任景全沈小帅南京信息工程大学江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室南京210044 南京信息工程大学环境科学与工程学院南京210044

为研究模拟增温对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸的影响,设置了随机试验,观测增温和对照处理的农田土壤呼吸速率.采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率进行观测,并采用气压过程分离技术(BaPS)测定土壤CO2产生速率.在观... 详细信息

为研究模拟增温对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸的影响,设置了随机试验,观测增温和对照处理的农田土壤呼吸速率.采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率进行观测,并采用气压过程分离技术(BaPS)测定土壤CO2产生速率.在观测土壤呼吸速率的同时,观测了两处理的土壤温度、湿度.结果表明,不同增温处理下土壤呼吸速率的季节变异趋势基本一致,其季节变异与土壤温度的变异具有一致性.冬小麦田增温和对照处理的平均土壤呼吸速率分别为(3.54±0.60)μmol·(m2·s)-1和(2.49±0.53)μmol·(m2·s)-1,大豆田增温和对照处理平均土壤呼吸速率分别为(4.80±0.46)μmol·(m2·s)-1和(4.14±0.29)μmol·(m2·s)-1.模拟增温显著促进了冬小麦田和大豆田的土壤呼吸作用,在冬小麦生长后期(抽穗-成熟期)增温和对照处理的土壤呼吸速率差异最为明显(P增温与对照的土壤呼吸速率分别存在极显著性(P模拟增温和对照处理土壤呼吸均与土壤温度存在极显著(P增温处理的土壤呼吸的温度敏感性明显高于对照,小麦生长季增温和对照处理的土壤呼吸温度系数Q10值分别为1.83和1.26,大豆生长季两处理的土壤呼吸温度系数Q10值分别为2.85和1.70.本研究表明,增温显著促进了农田土壤呼吸作用。

关键词：模拟增温土壤呼吸土壤温度土壤湿度农田

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模拟增温对高寒灌丛生长季土壤呼吸的影响

生态学杂志 2021年第4期40卷 1038-1048页

作者：刘美陈亚梅崔宁洁马志良绵阳师范学院生态安全与保护四川省重点实验室四川绵阳621000 西华师范大学生命科学学院四川南充637009 四川省林业和草原调查规划院成都610081

以青藏高原东部窄叶鲜卑花高寒灌丛为对象,研究了高寒灌丛生长季土壤呼吸不同组分对开顶式生长室(OTC)模拟增温的响应。结果表明:模拟增温使窄叶鲜卑花高寒灌丛空气温度和土壤温度平均增加了0.6℃和1.2℃,使土壤水分含量显著降低了2.7... 详细信息

以青藏高原东部窄叶鲜卑花高寒灌丛为对象,研究了高寒灌丛生长季土壤呼吸不同组分对开顶式生长室(OTC)模拟增温的响应。结果表明:模拟增温使窄叶鲜卑花高寒灌丛空气温度和土壤温度平均增加了0.6℃和1.2℃,使土壤水分含量显著降低了2.7个百分点;模拟增温在灌丛生长季分别使土壤总呼吸、异养呼吸、根源呼吸、细根呼吸和根际微生物呼吸速率显著增加了54.3%~99.2%、60.8%~80.3%、30.0%~165.0%、37.6%~110.1%和96.7%~215.3%;土壤酶活性、土壤温度和土壤pH是影响土壤呼吸各组分速率的主要因子,这些因子可以解释土壤呼吸速率49.2%以上的变异;土壤微生物生物量、土壤无机氮含量和土壤水分对土壤呼吸速率的影响不显著;根源呼吸和细根呼吸速率与细根生物量呈显著相关。全球气候变暖将通过改变植物、土壤生物与非生物环境因子显著促进青藏高原东部高寒灌丛生态系统土壤呼吸过程,从而加速土壤碳循环。

关键词：高寒灌丛模拟增温土壤呼吸组分土壤碳循环

模拟增温对土壤呼吸影响机制的研究进展与展望

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应用生态学报 2016年第10期27卷 3394-3402页

作者：孙宝玉韩广轩中国科学院烟台海岸带研究所中国科学院海岸带环境过程与生态修复重点实验室山东烟台264003 中国科学院大学北京100049

土壤呼吸是土壤碳库向大气碳库输入的主要途径,而温度升高会影响土壤呼吸从而改变全球碳平衡.据预测在21世纪末,全球平均地表温度将升高0.3~4.8℃,因此野外自然条件下的模拟增温试验对土壤呼吸的影响是全球变化研究的热点之一.本文综述... 详细信息

土壤呼吸是土壤碳库向大气碳库输入的主要途径,而温度升高会影响土壤呼吸从而改变全球碳平衡.据预测在21世纪末,全球平均地表温度将升高0.3~4.8℃,因此野外自然条件下的模拟增温试验对土壤呼吸的影响是全球变化研究的热点之一.本文综述了不同时空格局下土壤呼吸对模拟增温的响应特征,指出短期增温能提高土壤呼吸,而长期增温下无统一规律,并且不同生态系统之间也存在差异;重点讨论了模拟增温对土壤呼吸的影响机制,指出增温能直接影响土壤呼吸,同时增温也能通过影响土壤水分、盐分、土壤理化性质等环境因子以及光合作用、凋落物等生物因子对土壤呼吸产生间接影响;另外,分析了土壤呼吸对增温产生适应性的形成机制,主要包括微生物、根、酶的温度适应性、水分限制、氮素过量以及呼吸底物限制.在此基础上对今后的研究方向加以展望：加强根际微生态系统的研究;重点研究不对称增温下土壤呼吸的特征及机制;关注典型物候期和不同季节典型天气土壤呼吸的测定;构建土壤呼吸响应模拟增温试验的研究网络,进行联网试验.

关键词：模拟增温土壤呼吸适应性

模拟增温对青藏高原高寒草甸根系生物量的影响

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生态学报 2016年第21期36卷 6812-6822页

作者：徐满厚刘敏翟大彤薛娴彭飞尤全刚太原师范学院地理科学学院晋中030619 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所沙漠与沙漠化重点实验室兰州730000

在青藏高原高寒草甸布设模拟增温实验样地,采用土钻法于2012—2013年植被生长季获取5个土层的根系生物量,探讨增温处理下根系生物量在生长季不同月份、不同土壤深度的变化趋势及其与相应土层土壤水分、温度的关系。结果表明:(1)根系生... 详细信息

在青藏高原高寒草甸布设模拟增温实验样地,采用土钻法于2012—2013年植被生长季获取5个土层的根系生物量,探讨增温处理下根系生物量在生长季不同月份、不同土壤深度的变化趋势及其与相应土层土壤水分、温度的关系。结果表明:(1)根系生物量在2012年随月份呈增加趋势,其中7—9月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为3810.88 g/m^2和4468.08 g/m^2;在2013年随月份呈减小趋势,其中5—6月较大,其平均值在对照、增温处理下分别为4175.39 g/m^2和4141.6 g/m^2。增温处理下的总根系生物量高出对照处理293.97 g/m^2,而各月份总根系生物量在处理间的差值均未达到显著水平。表明在增温处理下根系生物量略有增加,但在生长季不同月份其增加的程度不同,致使年际间的增幅出现差异。(2)根系生物量主要分布在0—10 cm深度,所占百分比为50.61%。在增温处理下,0—10 cm深度的根系生物量减少,减幅为8.38%;10—50 cm深度的根系生物量增加,增幅为2.1%。相对于对照处理,增温处理下0—30 cm深度的根系生物量向深层增加,30—50 cm深度的根系生物量增加趋势略有减缓。可见,在增温处理下根系生物量的增幅趋向于土壤深层。(3)根系生物量与土壤水分呈极显著的递减关系,在增温处理下线性关系减弱;与土壤温度呈极显著的递增关系,在增温处理下线性关系增强。表明土壤水分、温度都可极显著影响根系生物量,但在增温处理下土壤温度对根系生物量的影响较土壤水分更为敏感而迅速。

关键词：青藏高原高寒草甸根系生物量模拟增温

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模拟增温对土壤电导率的影响

干旱区研究 2020年第3期37卷 598-606页

作者：姚世庭芦光新王军邦黄彩霞王志慧赵丽蓉青海大学青海西宁810016 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

为研究模拟增温对土壤电导率的影响,为气候变化背景下高寒草地土壤盐渍化趋势动态研究提供理论基础。本研究选择位于青藏高原腹地的三江源草地生态系统监测定位站开展试验,自2015年9月至2017年9月对OTC增温室内外0~15 cm和15~30 cm土壤... 详细信息

为研究模拟增温对土壤电导率的影响,为气候变化背景下高寒草地土壤盐渍化趋势动态研究提供理论基础。本研究选择位于青藏高原腹地的三江源草地生态系统监测定位站开展试验,自2015年9月至2017年9月对OTC增温室内外0~15 cm和15~30 cm土壤温度、含水量以及电导率进行同步测定并分析其变化特征。结果表明:①OTC的模拟增温效果明显,与未采用OTC的对照相比,0~15 cm和15~30 cm土壤温度分别增加2. 41℃和1. 27℃;增温导致0~15 cm和15~30 cm的土壤含水量分别增加27. 65%和32. 17%;0~15 cm土壤电导率,增温处理和对照的观测值分别为45. 67μS·m^-1和45. 75μS·m^-1,而15~30 cm土壤电导率增温比对照高158. 09%。②相关性分析表明,在土壤冻结期,土壤温度对土壤电导率的贡献大于土壤湿度,与对照相比,模拟增温条件下土壤含水量与电导率的相关性增加;在土壤消融期,与对照相比,模拟增温条件下0~15 cm和15~30 cm土层土壤温度与电导率的相关性增加,土壤含水量与电导率的相关性随土层深度而不同,0~15 cm土层土壤含水量与电导率的相关性增加,15~30 cm土层土壤含水量与电导率的相关性变化不大。土壤温度对土壤电导率的贡献率高于土壤含水量。

关键词：模拟增温电导率土壤水分土壤温度三江源区

模拟增温对东北黑土农田作物生长季土壤呼吸的影响

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生态学杂志 2017年第3期36卷 601-608页

作者：付微张兴义赵军杜书立侯美亭中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土区农业生态院重点实验室哈尔滨150081 中国气象局气象干部培训学院北京100081

东北地区是我国乃至全球对气候变化响应比较敏感的地区之一,土壤呼吸的温度敏感性对该地区农田生态系统碳循环与全球气候变化之间的反馈关系产生重要影响。本文采用红外辐射加热装置模拟土壤增温,研究了模拟增温对黑土农田大豆生长季土... 详细信息

东北地区是我国乃至全球对气候变化响应比较敏感的地区之一,土壤呼吸的温度敏感性对该地区农田生态系统碳循环与全球气候变化之间的反馈关系产生重要影响。本文采用红外辐射加热装置模拟土壤增温,研究了模拟增温对黑土农田大豆生长季土壤呼吸作用的影响。结果表明:1)模拟增温导致10 cm深处平均土壤温度显著提高了2.76℃。2)在大豆生长期间,土壤呼吸速率呈现显著的季节性变化规律,峰值出现在开花-结荚期。3)模拟增温后,黑土农田大豆生长季的土壤呼吸速率(3.20μmol·m^(-2)·s^(-1))略高于对照处理(2.96μmol·m^(-2)·s^(-1)),但差异未达到显著水平,并且增温未显著影响大豆各生育期的土壤呼吸水平。4)虽然增温处理显著增加了大豆地上生物量,但未显著改变根系生物量和土壤含水量,说明根系生物量和土壤含水量是调控土壤呼吸对增温响应的主导因子。连续两年增温对黑土农田大豆生长季土壤呼吸没有明显的促进作用,表明土壤呼吸作用对增温环境产生了一定的适应性。

关键词：模拟增温土壤呼吸黑土生物因素非生物因素

模拟增温对青藏高原高寒草甸土壤C、N、P化学计量特征的影响

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干旱区研究 2020年第4期37卷 908-916页

作者：秦瑞敏温静张世雄杨晓艳徐满厚太原师范学院地理科学学院山西晋中030619

高寒草甸生态系统对气候变化响应极为敏感,其中土壤C、N、P化学计量特征能更深刻地反映生态系统变化的过程。本文在青藏高原北麓河地区采用红外线辐射器对高寒草甸进行了8 a的模拟增温试验,于每年9月初采集试验区土壤样品,测定土壤有机... 详细信息

高寒草甸生态系统对气候变化响应极为敏感,其中土壤C、N、P化学计量特征能更深刻地反映生态系统变化的过程。本文在青藏高原北麓河地区采用红外线辐射器对高寒草甸进行了8 a的模拟增温试验,于每年9月初采集试验区土壤样品,测定土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量,从短期增温(3 a)和长期增温(8 a)两个时间尺度分析其化学计量特征,以探究模拟增温对高寒草甸土壤养分的影响。结果表明∶(1)增温显著提高了0 cm和5 cm的土层温度(P增温效果随土层深度增加而减弱,空气温度变化仅在短期增温下达到显著水平(P增温下C、N、P含量分别减小1.53%、0.25%、2.59%,C∶P和N∶P分别增大2.10%和3.18%(P>0.05);长期增温下C、N含量分别增加1.89%、2.68%,P含量减小2.81%,C∶P和N∶P分别增大6.02%和6.12%(P>0.05)。因此,长期增温下C、N、P化学计量特征的变化幅度大于短期增温。(3)从各土层的C、N、P含量来看,短期增温下0~20 cm土层各元素含量呈减小趋势,20~30 cm土层各元素含量均呈增加趋势,表明短期增温下C、N、P有向下层转移的趋势;长期增温下0~30 cm各土层C、N含量总体呈增加趋势,P含量呈减小趋势,但20~30 cm土层各元素增幅较短期增温减小,表明长期增温下C、N、P向下层转移的趋势有所减弱。(4)从各土层的化学计量比来看,短期增温下0~20 cm土层C∶P和N∶P整体呈减小趋势,20~30 cm土层呈增加趋势,长期增温下各土层C∶P和N∶P均呈增加趋势。由此可见,随增温时间的延长,总土层C、N、P及其化学计量比变化幅度增大,但在不同土层变化趋势不一致,C、N、P总体呈现出向下层转移的趋势。

关键词：高寒草甸土壤模拟增温化学计量青藏高原

模拟增温和功能群去除对岷江冷杉幼苗存活和生长的影响

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应用生态学报 2018年第3期29卷 687-695页

作者：庞晓瑜袁秀锦王奥李迈和刘兴良潘红丽于飞海雷静品中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育重点实验室北京100091 南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京210037 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业局森林生态环境重点实验室北京100091 北京林业大学自然保护区学院北京100083 中国科学院沈阳应用生态研究所沈阳110016 瑞士联邦森林、雪和景观研究院瑞士苏黎世CH-8903 四川林业科学研究院成都610081

通过模拟增温和功能群去除试验,研究不同功能群的草本植物在岷江冷杉幼苗更新定植过程的作用,分析其在温度升高条件下生理指标的变化.结果表明:增温提高了岷江冷杉幼苗的存活率和植物体内非结构性碳水化合物含量,但抑制了幼苗的生长和... 详细信息

通过模拟增温和功能群去除试验,研究不同功能群的草本植物在岷江冷杉幼苗更新定植过程的作用,分析其在温度升高条件下生理指标的变化.结果表明:增温提高了岷江冷杉幼苗的存活率和植物体内非结构性碳水化合物含量,但抑制了幼苗的生长和根冠比.岷江冷杉幼苗的非结构性碳水化合物含量,尤其是可溶性糖含量与存活率呈显著正相关.不增温处理中,草本植物降低了幼苗的存活率,促进幼苗的株高生长和地上生物量积累,禾本科植物和杂类草抑制了幼苗根系生长和地下生物量的积累;增温处理中,杂类草的存在提高了幼苗的存活率,莎草科则显著抑制了幼苗根系生长和地下生物量的积累,禾本科植物和杂类草抑制了幼苗的高生长和地上生物量积累.模拟增温提高了林线树种岷江冷杉幼苗的存活率,但使其面临来自草本植物更剧烈的竞争,抑制其生长.

关键词：模拟增温岷江冷杉功能群去除非结构性碳水化合物

模拟增温和氮沉降的耦合作用对高寒泥炭湿地土壤碳激发效应的影响

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环境化学 2021年第8期40卷 2430-2438页

作者：李赟王春梅高士杰王鹏邱景琮商帅帅北京林业大学环境科学与工程学院北京100083 北京林业大学生态与自然保护学院北京100083

土壤碳激发效应是影响有机质转化的关键机制,全球气候变暖和大气氮沉降对其的影响关系到土壤碳库的稳定性。本研究基于已进行4年氮添加的高寒泥炭湿地土壤,在5℃、15℃条件下,将对照以及不同水平的氮添加土壤培养60 d,结合13C标记的葡... 详细信息

土壤碳激发效应是影响有机质转化的关键机制,全球气候变暖和大气氮沉降对其的影响关系到土壤碳库的稳定性。本研究基于已进行4年氮添加的高寒泥炭湿地土壤,在5℃、15℃条件下,将对照以及不同水平的氮添加土壤培养60 d,结合13C标记的葡萄糖来探究模拟增温和氮沉降的耦合作用对土壤碳激发效应的影响。结果表明,增温显著地增加土壤碳矿化速率(P增温显著提升激发效应强度,在对照样地,15℃处理中土壤碳激发效应比5℃处理平均增加37.5%。不同温度中的氮添加均使土壤激发效应强度由正向转变为负向,低氮、中氮、高氮相比于对照碳激发效应强度分别平均降低71.1%、90.8%、113.3%。不同氮水平在5℃处理对土壤碳激发效应的影响不显著,而15℃处理土壤碳激发效应的强度随着氮添加水平的增加而减弱。外源碳添加水平影响土壤碳激发效应强度,与高碳添加水平相比,低碳添加使土壤碳激发效应平均增加23.9%。这些结果表明,温度的增加使正向的土壤碳激发效应更易发生,即在气候变暖的情况下导致土壤有机碳矿化的加速,进而加速气候变暖;氮添加则会导致负向的土壤碳激发效应发生,缓冲气候变暖导致的土壤碳库不稳定性的增加。实验结果表明温度越高,氮添加使土壤碳激发效应的强度降低的越显著,即气候变暖增强的背景下,大气氮沉降的加剧有可能导致土壤碳激发效应强度的降低,部分抵消升温而导致的正向碳激发效应。在未来气候变暖和大气氮沉降的共同作用下,究竟土壤激发效应和土壤碳库将会如何响应仍需进一步的量化研究和模型预测。

关键词：土壤碳激发效应模拟增温氮添加同位素标记