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斯洛文尼亚岩溶区草地生长季土壤co变化及其降雨效应

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地球学报 2024年

作者：章程肖琼汪进良孙平安苗迎郭永丽 Mitja PRELOVSEK Martin KNEZ Sa?a MILANOVI? 中国地质科学院岩溶地质研究所/联合国教科文组织国际岩溶研究中心自然资源部/广西岩溶动力学重点实验室斯洛文尼亚科学与艺术院岩溶研究所塞尔维亚贝尔格莱德大学水文地质系岩溶水文地质中心

土壤co2是岩溶作用的核心驱动因子,也是研究土壤呼吸及其与大气co2源汇关系的核心指标。快速的岩溶动力学和碳循环过程及其对生态系统的敏感性,暗示其在现今全球碳循环中仍在发挥积极作用。本文以斯洛文尼亚第纳尔岩溶区典型草地土壤生... 详细信息

土壤co2是岩溶作用的核心驱动因子,也是研究土壤呼吸及其与大气co2源汇关系的核心指标。快速的岩溶动力学和碳循环过程及其对生态系统的敏感性,暗示其在现今全球碳循环中仍在发挥积极作用。本文以斯洛文尼亚第纳尔岩溶区典型草地土壤生态系统为例,开展不同深度土壤温度、水分和土壤co2含量等指标高分辨率在线监测。监测工作在2021年6—9月草地生长季进行,每10 min记录一组数据。结果表明,土下20 cm、30 cm和50 cm土温均值分别为19.69℃、18.54℃和17.42℃,暗示土温随深度增加逐渐变小。土下20 cm、30 cm和50 cm水分含量均值分别为23.2%、21.7%和24.9%。土壤水分变化主要受降雨控制,降雨强度越大,水分上升幅度越大。土下20cm、30cm和50cm土壤co2变化范围分别为(1 884～6 705)×10–6、(2 088～5 516)×10–6、(2 771～3 606)×10–6,均值分别为3 578×10–6、3 468×10–6、3 174×10–6。无雨期间土壤水分显示出白天下降,夜晚基本保持不变的阶梯状下降趋势,受土壤水分控制,土壤co2多日总体变化呈现锯齿状持续降低趋势。不同降雨条件下均出现土壤co2向下迁移现象,从强降雨过程初期产生的土壤co2含量快速下降看,表明雨水入渗产生的脉冲效应导致co2快速向下迁移,进一步进入下伏岩溶含水层,可为碳酸盐岩溶蚀提供co2驱动力,比较下降幅度与雨前co2含量,暗示降雨过程中12%～33%的土壤co2进入岩溶含水层并参与碳酸盐岩溶蚀。监测结果暗示岩溶作用是陆地生态系统碳循环的横向延伸,具有土壤co2汇效应,也就是说,岩溶作用过程具有缓解土壤co2向大气释放功能,即减源效应。因此,在研究岩溶区碳循环及其碳汇效应时,应把植被-土壤-碳酸盐岩溶蚀作为一个整体,从岩溶关键带角度,系统开展监测与研究,以期获得岩溶区碳循环过程的完整认识,揭示其碳汇效应,进一步评估岩溶区碳循环在全球碳循环的作用和应对气候变化中的地位。

关键词：土壤co 土壤水分降雨过程岩溶作用减源效应斯洛文尼亚

外源氮输入对寒温带兴安落叶松林土壤co通量的影响

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内蒙古农业大学学报(自然科学版) 2024年

作者：阿拉木斯张秋良张欣菅亚男刘智东王新宇王彦军 1.内蒙古农业大学林学院 2.内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站 3.内蒙古大学生态与环境学院内蒙古农业大学林学院内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站内蒙古大学生态与环境学院

外源氮输入影响森林土壤理化性质的稳定性，进而影响其co2通量。本研究以寒温带兴安落叶松林土壤为研究对象，设置3个氮输入水平（低氮N1：10kg/ha、中氮N2：20 kg/ha、高氮N3：30 kg/ha）和对照组（CK）。于5-9月采用静态箱-气相色谱... 详细信息

外源氮输入影响森林土壤理化性质的稳定性，进而影响其co2通量。本研究以寒温带兴安落叶松林土壤为研究对象，设置3个氮输入水平（低氮N1：10kg/ha、中氮N2：20 kg/ha、高氮N3：30 kg/ha）和对照组（CK）。于5-9月采用静态箱-气相色谱法测定土壤co2通量，建立通径方程，分析土壤TS10、MS10、TN、NH4+-N和NO3--N与土壤co2通量的关系，阐明外源氮输入对寒温带兴安落叶松林土壤co2通量的影响。结果表明：（1）土壤TS10、MS10、TN、NH4+-N和NO3--N含量的均呈现先升高后降低的趋势，土壤NO3--N含量整体呈现下降趋势；随氮输入水平增加，TS10、TN、NH4+-N和NO3--N含量逐渐升高，MS10逐渐降低。（2）土壤co2通量随季节变化呈明显的单峰变化特征，峰值出现在8月；适量的氮输入可显著提升土壤co2通量，反之则会抑制土壤co2排放。（3）对照组土壤co2通量均与土壤TS10、MS10呈极显著正相关关系；不同氮输入水平土壤co2通量均与土壤TN和NH4+-N含量密切相关，与土壤NO3--N含量不相关。

关键词：氮输入土壤co 通量影响因子兴安落叶松林

滨海防护林土壤co排放和土壤因子对计划火烧的响应

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水土保持学报 2022年

作者：沈健何宗明董强林宇郜士垒国家林业和草原局杉木工程技术研究中心福建省闽侯白沙国有林场福建农林大学林学院

为研究林火对滨海沙地森林生态系统碳循环的干扰作用,以尾巨桉防护林(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis)和木麻黄防护林(Casuarina equisetifolia)为研究对象,利用LI-8100土壤co通量全自动测量系统测定不同防护林火烧迹地和对... 详细信息

为研究林火对滨海沙地森林生态系统碳循环的干扰作用,以尾巨桉防护林(Eucalyptus urophylla×Eucalyptus grandis)和木麻黄防护林(Casuarina equisetifolia)为研究对象,利用LI-8100土壤co通量全自动测量系统测定不同防护林火烧迹地和对照样地的土壤co通量,同时测定样地内土壤温湿度和土壤pH、全量碳氮和矿质氮含量,并分析不同林地土壤co通量与水热因子关系以及土壤理化特性的变化。结果表明:2种防护林火烧迹地土壤co通量均显著低于对照样地,尾巨桉林火烧迹地和对照样地土壤co通量月平均值分别为2.47,3.32μmol/(m~2·s),木麻黄林分别为2.48,3.28μmol/(m~2·s)。林火干扰后2种防护林土壤温度和湿度均高于对照样地,在指数函数模型中尾巨桉林和木麻黄林10cm处土壤温度解释土壤总呼吸的10.4%～21.4%,在二项式函数模型中尾巨桉林和木麻黄林10cm处土壤湿度解释土壤总呼吸的15.8%～29.4%,在双变量回归模型中土壤温湿度以及其交互作用共同解释土壤总呼吸的33.1%～66.8%。轻度火干扰对尾巨桉和木麻黄林地土壤pH、全量碳氮和矿质氮含量的影响较小,2种防护林火烧迹地土壤pH均有所升高,NH~+-N、NO~--N含量均有所下降。综上所述,林火干扰会导致本研究区内2种防护林土壤碳排放显著降低,不同样地土壤温度、湿度的双变量模型拟合效果均优于单因素模型,土壤碳排放受到两者的共同影响,为气候变暖背景下林火干扰对滨海沙地防护林土壤碳平衡影响的研究提供参考数据和理论支持。

关键词：滨海沙地林火干扰土壤co 通量土壤温湿度土壤性质

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半干旱区深层土壤co浓度对降雨事件的响应

中国生态农业学报(中英文) 2023年

作者：王晓璐张宁贺高航林晓华陈岩王蕊郭胜利西北农林科技大学资源环境学院西北农林科技大学水土保持研究所中国科学院水利部水土保持研究所

降雨是干旱半干旱地区土壤co2产生、传输或扩散的重要影响因素，并进一步影响土壤和大气中的co2浓度。目前大量研究集中在地表co2通量变化与降雨的关系，深层土壤有机碳储量巨大，但深层土壤co2浓度变化对降雨事件的响应机制尚不清... 详细信息

降雨是干旱半干旱地区土壤co2产生、传输或扩散的重要影响因素，并进一步影响土壤和大气中的co2浓度。目前大量研究集中在地表co2通量变化与降雨的关系，深层土壤有机碳储量巨大，但深层土壤co2浓度变化对降雨事件的响应机制尚不清楚。本研究通过对10 cm、50 cm和100 cm处土壤co2浓度进行原位连续监测，分析不同深度土壤co2浓度对降雨事件的响应过程及其影响因素。结果表明: 试验期间， 78%的降雨事件能迅速引起10 cm处土壤co2浓度发生改变，且随着降雨量增大，土壤co2浓度发生变化的深度逐渐增加。当降雨量在10～25 mm时， 50 cm处土壤co2浓度在91 h后降低; 降雨量>25 mm时， 100 cm处土壤co2浓度在121h后降低。当土壤由干变湿时，降雨量>25 mm的降雨事件促进10 cm处土壤co2浓度升高30%后开始降低，而50 cm和100 cm处土壤co2浓度随水分的升高分别降低16.3%和10.9%。在半干旱区，当土壤含水量较低时，降雨可以对10 cm处土壤co2浓度变化产生短暂的正激发效应，而深层土壤含水量往往高于田间持水量，水分升高会导致该处土壤co2浓度降低。降雨对不同深度土壤co2浓度变化的影响存在差异，这在很大程度上取决于土壤含水量状况。

关键词：土壤co 浓度深层土壤降雨事件半干旱区

斯洛文尼亚岩溶区草地昼夜尺度土壤co与土温滞后效应

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第四纪研究 2022年

作者：章程肖琼汪进良苗迎 Mitja Prelovsek 孙平安郭永丽 Martin Knez 中国地质科学院岩溶地质研究所/联合国教科文组织国际岩溶研究中心自然资源部/广西岩溶动力学重点实验斯洛文尼亚科学与艺术院岩溶研究所

土壤co含量及其变化规律研究,关系到土壤呼吸co排放通量估算的准确性,昼夜尺度土壤co与土温滞后效应形成机理与影响因素是其核心研究内容。本研究以斯洛文尼亚典型岩溶区草地土壤系统为例,开展土壤co、土温与土壤水分高分辨率监测,分析... 详细信息

土壤co含量及其变化规律研究,关系到土壤呼吸co排放通量估算的准确性,昼夜尺度土壤co与土温滞后效应形成机理与影响因素是其核心研究内容。本研究以斯洛文尼亚典型岩溶区草地土壤系统为例,开展土壤co、土温与土壤水分高分辨率监测,分析昼夜尺度土壤co与土温滞后效应及其产生原因,讨论滞后程度的多日演变规律及其与土壤水分的关系。结果表明,生长季土壤co含量、土壤温度和土壤水分变化分别为1986～6689ppm、14.69～23.55℃和16.4%～33.3%,均值分别为3578ppm、19.69℃和23.3%。土壤温度和土壤co均呈现出白天上升夜间下降的昼夜变化特征,后者昼夜变幅为176～780 ppm,均值425 ppm。土壤co与土温昼夜滞后环呈顺时针方向演变,土壤干化阶段滞后环呈螺旋式下降,降雨期间则表现为螺旋式上升。滞后环的出现主要受光合有效辐射和土壤温度控制,也与土壤微生物种类密切相关,滞后程度受土壤水分含量控制,水分越高滞后效应越显著,水分大于25%时,滞后环宽度值高达300～800 ppm;低水分时滞后效应减弱,此时土壤co与土温接近于线性相关。降雨期间土壤co有快速下降现象,暗示部分co随雨水脉冲过程向下运移,成为下伏碳酸盐岩溶蚀驱动力,为准确估算岩溶区土壤呼吸排放通量和评价岩溶作用的土壤co减源效应提供了科学依据。

关键词：土壤co 土温滞后效应土壤水分岩溶草地斯洛文尼亚

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增温和降水改变对土壤co释放影响研究进展

地球科学 2023年

作者：赵光帅普政功黄奇波朱义年吴华英联合国教科文组织国际岩溶研究中心/岩溶动力系统与全球变化国际联合研究中心中国地质科学院岩溶地质研究所/自然资源部广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室桂林理工大学环境科学与工程学院

全球变暖正在扩大严重干旱和强降雨事件发生的频率、范围、持续时间和严重程度。高温、干旱、强降水等极端气候事件显著改变了土壤有机碳矿化和无机碳释放的速率和强度。土壤co2输出释放作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分，对气候... 详细信息

全球变暖正在扩大严重干旱和强降雨事件发生的频率、范围、持续时间和严重程度。高温、干旱、强降水等极端气候事件显著改变了土壤有机碳矿化和无机碳释放的速率和强度。土壤co2输出释放作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分，对气候变化高度敏感，探究土壤co2释放与气候变化的关系与响应机制，可为深入理解全球变暖背景下土壤碳循环和源汇机制提供理论支撑。本文系统分析了前人在全球变暖引起增温和降水改变对土壤呼吸(Rs)、碳酸盐矿物溶蚀影响的研究成果与结论，从Rs和碳酸盐矿物溶蚀两个方面解析增温和降水改变对土壤co2释放的影响。未来应加强气候变化与土壤性质、营养物质含量和有效性、微生物生物量和活性等其他多种因子耦合作用对Rs影响的研究，构建极端气候条件下多变量因子耦合的Rs速率模型。深入探究碳酸盐岩基岩土壤区Rs、碳酸盐矿物溶蚀对极端强降水事件的响应阈值，并精准量化极端强降水下两者间碳迁移转化通量。

关键词：增温降水改变土壤co 土壤呼吸碳酸盐矿物溶蚀

咸淡水组合灌溉模式对棉田土壤co日排放特征影响

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灌溉排水学报 2023年

作者：李会文管瑶贺兴宏范德宝王育强塔里木大学水利与建筑工程学院塔里木大学南疆岩土工程研究中心

【目的】探究咸淡水组合灌溉对棉田co2日排放通量的影响。【方法】采用4种水质，即淡水(CK)和矿化度分别为2(S1)、3(S2)、5 g/L(S3)的微咸水；4种咸水淡水灌溉配比，即微咸水∶淡水为1∶1(P1)、1∶4(P2)、4∶1(P3)和1∶0(P4)，分析各处... 详细信息

【目的】探究咸淡水组合灌溉对棉田co2日排放通量的影响。【方法】采用4种水质，即淡水(CK)和矿化度分别为2(S1)、3(S2)、5 g/L(S3)的微咸水；4种咸水淡水灌溉配比，即微咸水∶淡水为1∶1(P1)、1∶4(P2)、4∶1(P3)和1∶0(P4)，分析各处理棉田在灌水前后土壤co2日排放特征。【结果】①与CK相比，S1、S2、S3处理土壤co2日平均排放通量分别显著降低了12.64%～24.35%、18.30%～26.69%、22.16%～28.57%(P土壤co2累计排放量显著高于其他各处理，S1处理与S2、S3处理土壤co2累计排放量存在显著差异(P0.05)。③相同微咸水矿化度条件下，4种咸水淡水灌溉配比对土壤co2日平均排放通量影响为P2处理土壤co2排放通量与土壤含水率、土壤温度正相关，与箱内气体温度、土壤pH值、土壤电导率负相关。【结论】选用2 g/L微咸水与淡水按1∶4施配比例灌溉对土壤盐分积累和co2气体排放影响较小，是灌区合理利用微咸水的一种灌溉方案。

关键词：微咸水水质组合灌溉灌溉配比土壤co 日排放通量

陆地生态系统土壤co排放对模拟增温的响应特征及影响因素分析

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生态学报 2023年

作者：田茜杨芳王召欢张庆印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西北农林科技大学资源环境学院

全球变暖已经成为不争的事实，陆地生态系统碳循环的研究受到了各界广泛关注，是当前全球变化研究中的重点。土壤co2排放是陆地生态系统与大气间二氧化碳交换的最大通量之一，当前陆地生态系统中土壤co2排放如何响应全球气候变暖及其影... 详细信息

全球变暖已经成为不争的事实，陆地生态系统碳循环的研究受到了各界广泛关注，是当前全球变化研究中的重点。土壤co2排放是陆地生态系统与大气间二氧化碳交换的最大通量之一，当前陆地生态系统中土壤co2排放如何响应全球气候变暖及其影响因素仍不清楚，限制了对土壤碳循环过程及影响机制的深入认识。旨在明确全球变暖背景下陆地生态系统中土壤co2排放格局及影响因素。基于Web of Science、PubMed和中国知网等中英文期刊数据库，充分收集全球范围内的相关野外试验文献81篇，提取出65个研究位置和213组相关研究数据，采用Meta分析方法探讨陆地生态系统土壤co2排放对增温的响应特征，分析其与海拔、气候、土壤含水量、容重(BD)、pH、全氮(TN)和土壤有机碳(SOC)的相关关系。结果表明：陆地生态系统中土壤co2排放对增温整体有显著的正向响应，在农、林、草生态系统中，增温使土壤co2排放分别显著增加13.1%、18.0%、5.9%(P土壤呼吸，但随着增温持续时间增加，土壤呼吸对温度的敏感性会降低，对温度变化产生适应性，从而使其对增温的响应能力减弱；响应特征受到环境因子、土壤特性以及其他试验条件等的影响，绝大多数条件下对增温表现出显著的正响应特征，不同影响因子之间共同作用、相互影响。增温通常能够改变植物生物量、土壤养分含量及微生物数量和活性，从而影响到植被根际呼吸和土壤呼吸速率。相关分析表明，海拔对土壤co2排放有显著负向影响，而年均气温、年均降水量、土壤含水量和仪器嵌入土壤深度则对土壤co2排放产生显著正向影响。这些结果对于理解全球土壤co2排放的时空变化格局有重要意义，也为准确评价全球变暖背景下土壤碳汇功能及其持续性提供理论依据。

关键词：土壤co 排放土壤呼吸陆地生态系统增温 Meta分析

青藏高原高寒生态系统土壤呼吸对氮添加的响应: Meta分析

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生态学杂志 2024年

作者：郝颖琦王玉英吴鹏飞任晓魏雪张雅娴青藏高原高寒草地生态保护与利用四川林业草原重点实验室西南民族大学草地资源学院

气候变化和人类活动加剧引起高寒生态系统外源氮输入上升，导致其碳排放增加。本研究采用Meta分析方法，基于30篇青藏高原相关文献建立数据库，评价了高寒生态系统土壤呼吸(Rs)对氮添加的响应。结果表明：氮添加对高寒生态系统Rs具有显... 详细信息

气候变化和人类活动加剧引起高寒生态系统外源氮输入上升，导致其碳排放增加。本研究采用Meta分析方法，基于30篇青藏高原相关文献建立数据库，评价了高寒生态系统土壤呼吸(Rs)对氮添加的响应。结果表明：氮添加对高寒生态系统Rs具有显著的正效应(P土壤呼吸的决定因素；即≤200 kg N·hm-2·a-1显著促进土壤呼吸，>200 kg N·hm-2·a-1对土壤呼吸的促进作用显著降低；氮添加年限对土壤呼吸的正效应存在2年临界值(P2年对土壤呼吸的正效应显著降低；氮添加对不同类型高寒生态系统土壤呼吸正效应差异显著(P高寒草甸>高寒沼泽湿地。氮添加对年均温>2 ℃，或年均降水>800 mm，或海拔≤3000 m高寒生态系统土壤呼吸增强效应最显著。本研究对我国高寒脆弱区生态保护提供理论和实践数据。

关键词：青藏高原高寒生态系统土壤co 排放氮输入 Meta分析