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高寒草甸土壤呼吸及其组分对氮添加的响应

生态学杂志 2024年第1期43卷 41-49页

作者：史嘉炜廖家强魏春雪彭逸飞李婷婷胡健汪金松周青平西南民族大学四川若尔盖高寒湿地生态系统国家野外科学观测研究站成都610041 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观测与模拟重点实验室北京100101 河北农业大学资源与环境科学学院河北保定071000

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... 详细信息

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。

关键词：高寒草甸土壤呼吸自养呼吸异养呼吸温度敏感性

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亚热带次生林土壤自养和异养呼吸研究

环境科学 2011年第11期32卷 3181-3187页

作者：沈小帅陈书涛胡正华史艳姝张勇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 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室北京100029

以南京市郊北亚热带次生林为研究对象,于2010年设置挖沟断根和不断根处理小区,观测了土壤呼吸、异养呼吸的季节变异规律,并以此计算了自养呼吸速率,同时,观测了土壤温度、湿度等环境因子.结果表明,土壤呼吸、异养呼吸具有相似的季节变... 详细信息

以南京市郊北亚热带次生林为研究对象,于2010年设置挖沟断根和不断根处理小区,观测了土壤呼吸、异养呼吸的季节变异规律,并以此计算了自养呼吸速率,同时,观测了土壤温度、湿度等环境因子.结果表明,土壤呼吸、异养呼吸具有相似的季节变化规律,季节平均土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸速率分别为3.42、2.36和1.06μmol.(m2.s)-1.回归分析表明,异养呼吸随土壤呼吸增大而增加,异养呼吸(y)与土壤呼吸(x)之间的关系可用对数回归方程描述,该方程可解释异养呼吸90.5%(R2=0.905)的季节变异.进一步的分析表明,土壤呼吸不同组分与温度间均存在指数回归关系,描述土壤呼吸、异养呼吸、自养呼吸与温度间关系的指数回归方程可分别解释78.4%、76.4%和65.6%的变异,P值均达到极显著水平(P呼吸、异养呼吸和自养呼吸温度系数Q10值分别为1.97、1.76和3.31.本研究表明,在树木生长的3～10月,土壤呼吸自养和异养组分的比例分别为69%和31%,且异养呼吸的温度敏感性显著小于自养呼吸的温度敏感性.

关键词：次生林土壤呼吸自养呼吸异养呼吸温度敏感性

冬小麦返青-拔节期土壤的自养和异养呼吸研究

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环境科学学报 2008年第5期28卷 937-944页

作者：陈书涛古敏贾刘敏黄耀南京农业大学资源与环境科学学院南京210095

以种植了4个不同密度冬小麦的土壤为研究对象,在返青-拔节期应用根生物量外推法定量研究了土壤呼吸的各组分,即自养呼吸（根呼吸）和异养呼吸.2006年2月27日、3月6日、3月13日、3月20日4次的测定结果表明,土壤的异养呼吸速率分别为68.5,... 详细信息

以种植了4个不同密度冬小麦的土壤为研究对象,在返青-拔节期应用根生物量外推法定量研究了土壤呼吸的各组分,即自养呼吸（根呼吸）和异养呼吸.2006年2月27日、3月6日、3月13日、3月20日4次的测定结果表明,土壤的异养呼吸速率分别为68.5,62.8,76.8,119.6mg.m^-2.h^-1;由于小麦生长的补偿效应使得不同种植密度下的根生物量差异减小,在3月27日的试验中,根生物量外推法不能确定出土壤异养呼吸的数值.进一步的分析结果表明,在每个采样日不同种植密度下的小麦根呼吸系数均无显著差异;而所有小麦种植密度的平均根呼吸系数随作物生长呈下降趋势.可将根呼吸系数（R rc）表示为根系氮含量（N）和土壤体积含水量（W）两因子的指数影响函数,其表达式为：R rc=0.001 e（0.375W＋5.503N）.式中,W,N分别为土壤体积含水量和根系氮含量,R rc为根呼吸系数,决定系数R2=0.966.应用根系氮含量和土壤湿度这两个因子可较好的模拟根呼吸系数的动态变化.对于与田间实际小麦种植密度接近的处理而言,在返青-拔节期根呼吸占土壤呼吸的比例在28%~81%之间变异.

关键词：根生物量外推法自养呼吸异养呼吸氮含量土壤湿度

冬小麦返青-拔节期土壤的自养和异养呼吸研究

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冬小麦返青-拔节期土壤的自养和异养呼吸研究

长期施氮对暖温带油松林土壤呼吸及其组分的影响

中国气象学会2008年年会大气环境监测、预报与污染物控制分会场

作者：陈书涛黄耀南京信息工程大学环境科学与工程学院中国科学院大气物理研究所

以种植了4个不同密度冬小麦的土壤为研究对象,在返青–拔节期应用根生物量外推法定量研究了土壤呼吸的各组分,即自养呼吸（根呼吸）和异养呼吸。2006年2月27日、3月6日、3月13日、3月20日4次的测定结果表明,土壤的异养呼吸速率分别为68.... 详细信息

以种植了4个不同密度冬小麦的土壤为研究对象,在返青–拔节期应用根生物量外推法定量研究了土壤呼吸的各组分,即自养呼吸（根呼吸）和异养呼吸。2006年2月27日、3月6日、3月13日、3月20日4次的测定结果表明,土壤的异养呼吸速率分别为68.5,62.8,76.8,119.6mg·m-2·h-1;由于小麦生长的补偿效应使得不同种植密度下的根生物量差异减小,在3月27日的试验中,根生物量外推法不能确定出土壤异养呼吸的数值。进一步的分析结果表明,在每个采样日不同种植密度下的小麦根呼吸系数均无显著差异;而所有小麦种植密度的平均根呼吸系数随作物生长呈下降趋势。可将根呼吸系数（Rrc）表示为根系氮含量（N）和土壤体积含水量（W）两因子的指数影响函数,其表达式为:Rrc=0.001e（0.375W+5.503N）。式中,W,N分别为土壤体积含水量和根系氮含量,Rrc为根呼吸系数,决定系数R2=0.966。应用根系氮含量和土壤湿度这两个因子可较好的模拟根呼吸系数的动态变化。对于与田间实际小麦种植密度接近的处理而言,在返青–拔节期根呼吸占土壤呼吸的比例在28%1%之间变异。

关键词：根生物量外推法自养呼吸异养呼吸氮含量土壤湿度

来源： cnki会议评论

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林业科学 2021年第1期57卷 1-11页

作者：杨璐汪金松赵博赵秀海北京林业大学国家林业和草原局森林经营工程技术研究中心北京100083 中国科学院地理科学与资源研究所生态系统网络观察与模拟重点实验室北京100101

【目的】比较长期施氮下不同氮水平间暖温带油松天然林土壤呼吸速率、自养呼吸速率和异养呼吸速率差异,揭示土壤呼吸各组分变化的主要影响因子,以期为评价区域森林长期施氮对土壤呼吸的影响提供科学依据。【方法】在山西太岳山油松天然... 详细信息

【目的】比较长期施氮下不同氮水平间暖温带油松天然林土壤呼吸速率、自养呼吸速率和异养呼吸速率差异,揭示土壤呼吸各组分变化的主要影响因子,以期为评价区域森林长期施氮对土壤呼吸的影响提供科学依据。【方法】在山西太岳山油松天然林进行10年(2009—2018)的氮添加试验,设置4个氮添加处理:对照(CK,0 kg N·hm-2 a-1)、低氮(LN,50 kg N·hm-2 a-1)、中氮(MN,100 kg N·hm-2 a-1)和高氮(HN,150 kg N·hm-2 a-1),于2016—2018年生长季对土壤呼吸速率、自养呼吸速率和异养呼吸速率进行监测。【结果】在长期(8~10年)施氮下,相比对照,LN、MN和HN处理的年均土壤呼吸速率分别降低21.9%、27.3%和29.1%,年均异养呼吸速率分别降低21.8%、36.6%和31.4%,而土壤自养呼吸速率未改变,土壤pH值下降0.07、0.37、0.78个单位,微生物生物量碳含量下降了11.3%、14.5%、14.7%,但长期施氮未改变土壤有机碳、全氮和细根生物量;异养呼吸速率与土壤微生物生物量碳及自养呼吸速率与细根生物量均呈显著的线性正相关(P自养呼吸速率和异养呼吸速率与土壤温度均呈显著的指数正相关(P自养呼吸的温度敏感性(Q10)(CK=2.19、LN=2.90、MN=2.86、HN=2.34),但会降低土壤异养呼吸的Q10值(CK=2.72、LN=2.23、MN=2.12、HN=2.27);土壤呼吸速率与土壤湿度的关系不显著;土壤温度和土壤湿度双因子模型可分别解释自养呼吸速率和异养呼吸速率的28.7%~42.0%(P自养呼吸速率。长期施氮通过抑制土壤异养呼吸使土壤总呼吸降低。长期氮添加对自养呼吸和异养呼吸Q10的影响不一致,而呼吸底物的可利用性和土壤微生物活性的变化是主要因素。为提高土壤呼吸及其组分预测模型的精度,应综合考虑细根生物量及呼吸底物的长期变化。

关键词：长期施氮油松天然林自养呼吸异养呼吸温度敏感性

氮磷添加下黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸速率日变化特征

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中国环境科学 2021年第12期41卷 5779-5792页

作者：陈阳周俊杰陈志飞简春霞赖帅彬徐炳成西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

为探究黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分日变化对氮磷添加的响应,采用裂区试验设计,主区施氮[0,50和100kg N/(hm^(2)·a)]和副区施磷[0,40和80kg P_(2)O_(5)/(hm^(2)·a)],于2019年5~8月每月测定各处理下土壤呼吸速率、异养呼吸速率... 详细信息

为探究黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分日变化对氮磷添加的响应,采用裂区试验设计,主区施氮[0,50和100kg N/(hm^(2)·a)]和副区施磷[0,40和80kg P_(2)O_(5)/(hm^(2)·a)],于2019年5~8月每月测定各处理下土壤呼吸速率、异养呼吸速率及土壤温度和含水量日变化.结果表明,土壤呼吸速率及其组分日变化均呈单峰曲线,峰值出现在12:00~14:00.与不施肥相比,土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸速率在单施氮下分别增加7.31%~13.13%,1.12%~12.43%和7.64%~46.26%,单施磷下分别增加16.84%~18.42%,11.48%~14.22%和17.15%~29.59%,氮磷配施下分别增加24.17%~27.30%,21.94%~32.43%和34.05%~41.26%.不同氮磷添加下土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸碳排放量昼占比分别为52.68%~61.37%,50.92%~58.70%和51.39%~76.35%.50kg N/(hm^(2)·a)和80kg P_(2)O_(5)/(hm^(2)·a)配施处理的土壤累积CO_(2)排放量(2012g/m^(2))最高,不施肥处理的土壤累积CO_(2)排放量(1531g/m^(2))最低.各处理的土壤呼吸,异养呼吸和自养呼吸均与土壤温度呈显著指数正相关关系,其温度敏感性(Q_(10))变化范围分别为1.19~1.86,1.08~1.81和1.11~3.67,氮磷添加降低异养呼吸的Q_(10)值,但提高自养呼吸的Q_(10)值.总体表明,氮磷添加增加土壤呼吸及其组分速率,降低异养呼吸的温度敏感性,氮磷添加对土壤呼吸及其组分速率的促进效果与氮磷添加量及其配比有关.

关键词：土壤呼吸自养呼吸异养呼吸氮磷添加温度敏感性

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添加有机物料对豫中烟田土壤呼吸的影响

环境科学 2022年第7期43卷 3825-3834页

作者：鲁琪飞叶协锋韩金潘昊东张明杰王晶杨佳豪姚鹏伟李雪利河南农业大学烟草学院国家烟草栽培生理生化研究基地郑州450002 中国烟草总公司职工进修学院郑州450008

采用田间试验,设置不施肥(NF)、单施化肥(NPK)、化肥+黑麦草(NPKG)、化肥+小麦秸秆(NPKS)和化肥+烟秆生物炭(NPKB)这5个处理,通过测定烤烟生育期土壤总呼吸速率(R_(s))及其组分以及环境因子的动态变化,探讨了添加不同有机物料对烟田土... 详细信息

采用田间试验,设置不施肥(NF)、单施化肥(NPK)、化肥+黑麦草(NPKG)、化肥+小麦秸秆(NPKS)和化肥+烟秆生物炭(NPKB)这5个处理,通过测定烤烟生育期土壤总呼吸速率(R_(s))及其组分以及环境因子的动态变化,探讨了添加不同有机物料对烟田土壤呼吸的影响.结果表明:(1)与NPK相比,NPKG和NPKS降低了土壤总呼吸和异养呼吸温度敏感性(Q_(10)),NPKB提高了异养呼吸Q_(10);土壤呼吸与土壤水热因子的双因素拟合模型能解释土壤呼吸变化50%~80%.(2)添加有机物料显著提高了土壤可溶性有机碳(DOC)含量和根系干物质量,土壤异养呼吸(R_(h))与DOC含量呈显著线性回归关系,土壤自养呼吸(R_(a))与根系生物量呈显著抛物线型关系,R^(2)为0.327~0.634.(3)烤烟生育期土壤呼吸呈先增加后降低趋势.与NF相比,NPK处理显著增加了土壤呼吸及其组分;与NPK相比,NPKG、NPKS和NPKB处理R_(s)速率分别显著提高20.08%、10.32%和9.88%,R_(h)速率分别显著提高24.21%、16.51%和11.68%,且NPKG处理R_(a)速率显著提高15.12%.综上所述,秸秆还田和添加生物炭主要通过提高土壤DOC促进R_(h)和R_(s);翻压黑麦草既提高了R_(h),同时也通过促进根系生长发育而提高R_(a),进而提高R_(s).

关键词：有机物料土壤呼吸自养呼吸异养呼吸植烟土壤

黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分对氮磷添加的响应

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环境科学 2020年第1期41卷 479-488页

作者：周俊杰陈志飞杨全赖帅彬王智徐炳成西北农林科技大学水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 中国科学院水利部水土保持研究所杨凌712100

为探究不同氮磷添加水平对黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分的影响,于2018年5~9月采用田间试验的方法,设置3个施氮(以N计)主区[0、50和100 kg·(hm2·a)-1]和3个施磷(以P2O5计)副区[0、40和80 kg·(hm2·a)-1].测定每月各处理下土壤... 详细信息

为探究不同氮磷添加水平对黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分的影响,于2018年5~9月采用田间试验的方法,设置3个施氮(以N计)主区[0、50和100 kg·(hm2·a)-1]和3个施磷(以P2O5计)副区[0、40和80 kg·(hm2·a)-1].测定每月各处理下土壤总呼吸和异养呼吸速率,以及土壤温度和土壤含水量.结果表明,氮磷添加对土壤温度和土壤水分的影响均不显著(P> 0. 05).土壤呼吸速率具明显月份变化特征,在7月达到峰值.未施肥处理的月平均土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸分别为0. 69、0. 39和0. 29 g·(m2·h)-1.未施氮条件下,施磷对土壤呼吸及其组分无显著影响(P> 0. 05).施氮条件下,磷添加显著提高土壤呼吸及其组分的呼吸速率(P 呼吸、异养呼吸和自养呼吸最大值分别为0. 93、0. 50和0. 47 g·(m2·h)-1.未施肥的土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸的Q10值分别为1. 86、2. 36和2. 24;氮磷添加降低了土壤呼吸及其组分的Q10值.总体上,氮磷添加对黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分的影响与施氮磷量有关.

关键词：土壤呼吸自养呼吸异养呼吸氮磷添加温度敏感性

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连作对杨树人工林土壤呼吸及各组分的影响

中国水土保持科学 2017年第1期15卷 105-112页

作者：程学刚张彩虹杨焕祥刘浩栋付战勇张光灿李传荣泰山森林生态系统国家定位观测研究站山东农业大学农业生态与环境重点实验室山东泰安271018

土壤呼吸是整个陆地生态系统碳循环的关键过程之一。以山东大汶河沿岸沙地不同连作代数杨树人工林(1代林、2代林和3代林)为研究对象,利用ACE自动土壤呼吸监测系统(UK),对3种林分一个生长季(4—10月)的土壤呼吸速率及温湿度进行测定,同... 详细信息

土壤呼吸是整个陆地生态系统碳循环的关键过程之一。以山东大汶河沿岸沙地不同连作代数杨树人工林(1代林、2代林和3代林)为研究对象,利用ACE自动土壤呼吸监测系统(UK),对3种林分一个生长季(4—10月)的土壤呼吸速率及温湿度进行测定,同时采用壕沟法对3种林分的土壤呼吸进行组分分离,并对土壤呼吸及各组分与土壤温湿度的关系进行模型模拟。结果表明:3种林分的土壤呼吸速率(RS)、自养呼吸速率(R_A)和异养呼吸速率(RH)的月变化均为明显的单峰格局;生长季内,3种林分R_A贡献率月差异明显,平均贡献率为40.04%;RS及其组分与5 cm处土壤温度存在显著指数关系,与土壤体积含水量没有相关性,土壤温度与土壤体积含水量的复合模型对土壤呼吸速率变化解释能力为80%~94%;3种林分生长季平均土壤呼吸速率分别为3.12、3.08和2.66μmol/(m2·s),3代林RS和RH均显著低于1代林和2代林。连作导致杨树人工林地土壤呼吸速率减弱,土壤理化性质和微生物量的差异是导致林分间土壤呼吸速率差异的主要原因。揭示连作对杨树人工林土壤呼吸及各组分的影响,以及作用机制,为全面探究杨树人工林连作效应及土壤碳循环,提供数据支撑。

关键词：自养呼吸连作异养呼吸壕沟法