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基于组分区分的南方红壤丘陵土壤呼吸对植被类型转换的响应 被引量:18
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作者 肖胜生 熊永 +2 位作者 段剑 齐玉春 林圣玉 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第14期123-131,共9页
土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一。长时期的水土保持生态建设导致南方红壤丘陵区植被类型转换非常普遍。探讨植被转换对土壤呼吸及其关键组分的影响,不仅对深入了解土壤呼吸与碳循环的内在机制有着重要的理论价值,还可以为... 土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一。长时期的水土保持生态建设导致南方红壤丘陵区植被类型转换非常普遍。探讨植被转换对土壤呼吸及其关键组分的影响,不仅对深入了解土壤呼吸与碳循环的内在机制有着重要的理论价值,还可以为科学评价水土保持生态建设在应对气候变化方面的作用提供科学依据。依托江西水土保持生态科技园对侵蚀退化裸地及其恢复承建后的百喜草地、柑橘果园和湿地松人工林进行了一年尺度的土壤呼吸速率监测。结果表明,土壤呼吸速率月变化呈夏高冬低的曲线模式,最大值出现在8月份或9月份,最小值出现在1月份,植被转换没有改变土壤呼吸的季节变化模式。土壤呼吸速率的季节变化主要受浅层土壤温度的控制,与土壤含水率没有显著关系,5 cm深度土壤温度能解释总呼吸速率和异养呼吸速率季节变异的83.3%和86.0%。随着植被类型由裸地向草地、果园和林地转换,土壤呼吸的温度敏感性系数Q10值由1.86增大到2.20、2.72和2.75,即土壤呼吸对土壤温度的变化越来越敏感。异养呼吸占土壤总呼吸的比例呈现出单峰曲线模式,平均达到72.3%,且随土壤呼吸速率的增大而增大。南方红壤丘陵区侵蚀裸地向人工草地、果园和湿地松人工林转换的过程中土壤呼吸速率有所增强,草地与裸地之间土壤总呼吸速率存在显著性差异,草地与裸地、草地与林地之间土壤异养呼吸速率差异显著。在区域或生态系统尺度上,植被类型是土壤呼吸的重要影响因子。 展开更多
关键词 土壤 植被 土壤总呼吸 异养呼吸 植被类型转换 红壤区
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气候变化对净生态系统生产力的影响 被引量:44
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作者 周涛 史培军 +1 位作者 孙睿 王绍强 《地理学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期357-365,共9页
基于生态系统碳平衡方程以及净第一性生产力(NPP) 和气候资料反演了1km分辨率的中国土壤异养呼吸系数(aij),结果表明:aij总体上是东南和东北地区高,西北地区低;和NPP相比,东南沿海和华南的大部分地区的aij值并不大,而在东北北部和东部... 基于生态系统碳平衡方程以及净第一性生产力(NPP) 和气候资料反演了1km分辨率的中国土壤异养呼吸系数(aij),结果表明:aij总体上是东南和东北地区高,西北地区低;和NPP相比,东南沿海和华南的大部分地区的aij值并不大,而在东北北部和东部有大面积的aij高值区。这表明当气候适宜时,这些地区的土壤异养呼吸将具有较大的增长潜力。在假定气温平均升高1.5 oC,降水平均增加5%的情景下,对中国净生态系统生产力(NEP) 的研究表明:生态系统与大气的碳通量都有所增加,其中NPP平均增加了6.2%,土壤异养呼吸平均增加了5.5%,不同生态系统的NEP存在很大的差异,其中最稳定最有潜力的自然生态系统的碳汇是北方落叶针叶林;对人工植被而言,最多最稳定的碳汇是一年一熟作物;而双季稻连作喜温作物和单(双) 季稻连作喜凉作物生态系统起着较稳定的碳源作用。 展开更多
关键词 气候变化 净生态系统生产力 生态系统碳平衡方程 气候资料 中国
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格氏栲天然林与人工林土壤异养呼吸特性及动态 被引量:32
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作者 杨玉盛 陈光水 +4 位作者 谢锦升 王小国 牛志鹏 韩永刚 张有利 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期53-61,共9页
通过用静态碱吸收法对中亚热带福建三明格氏栲自然保护区内的格氏栲天然林和33年生的格氏栲人工林及杉木人工林的土壤异养呼吸进行为期2年的定位研究。结果表明,三种森林枯枝落叶层呼吸和无根土壤呼吸速率季节变化均呈单峰曲线,最大... 通过用静态碱吸收法对中亚热带福建三明格氏栲自然保护区内的格氏栲天然林和33年生的格氏栲人工林及杉木人工林的土壤异养呼吸进行为期2年的定位研究。结果表明,三种森林枯枝落叶层呼吸和无根土壤呼吸速率季节变化均呈单峰曲线,最大峰值出现在5月至6月,最小值出现在12月至1月。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层呼吸速率平均值分别为CO2 79.88、44.37和21.02mgm^-2h^-1,无根土壤呼吸速率平均值分别为CO2 217.4、85.85和94.04mg m^-2h^-1。2002年枯枝落叶层呼吸速率和无根土壤呼吸速率主要受土壤温度影响,但在极端干旱的2003年则主要受土壤湿度的影响。双因素关系模型(R=ae^bTW^c)拟合结果优于仅考虑土壤温度或土壤湿度的单因素关系模型,土壤温度和土壤湿度共同解释不同年份枯枝落叶层呼吸和无根土壤呼吸速率季节变化的82%~85%和85%~92%。不同森林枯枝落叶层呼吸对土壤温度和湿度的敏感性均高于无根土壤呼吸的。格氏栲天然林、格氏栲人工林和杉木人工林枯枝落叶层呼吸年通量分别为C3.76、2.63和1.23t hm^-2a^-1,无根土壤呼吸年通量则分别为C3.44、2.79和1.49t hm^-2a^-1。不同森林土壤异养呼吸通量的差异主要与枯落物数量和质量、土壤有机质数量和质量的差异有关。杉木林枯枝落叶层呼吸对干旱敏感性高于格氏栲(天然林和人工林)的,而人工林(杉木和格氏栲)的土壤有机C对干旱敏感性则要高于格氏栲天然林。 展开更多
关键词 天然林 人工林 土壤异养呼吸 土壤温度 土壤湿度
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玉米农田生态系统土壤呼吸作用季节动态与碳收支初步估算 被引量:31
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作者 韩广轩 周广胜 许振柱 《中国生态农业学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期874-879,共6页
从2005年4月底到9月底对玉米农田生态系统的土壤呼吸作用进行了连续观测。结果表明:2005年玉米生长季土壤呼吸速率均值为3.16μmol(CO2)·m-2·s-1,最大值为4.77μmol(CO2)·m-2·s-1,出现在7月28日,最小值为1.31μmol(... 从2005年4月底到9月底对玉米农田生态系统的土壤呼吸作用进行了连续观测。结果表明:2005年玉米生长季土壤呼吸速率均值为3.16μmol(CO2)·m-2·s-1,最大值为4.77μmol(CO2)·m-2·s-1,出现在7月28日,最小值为1.31μmol(CO2)·m-2·s-1,出现在5月4日。通过建立土壤呼吸速率与玉米根系生物量的回归方程,对土壤异养呼吸作用占土壤呼吸作用的比例进行间接估算。玉米生长季中,土壤异养呼吸作用占土壤呼吸作用的比例在36.4%~56.9%之间波动,均值为45.5%。假定玉米果实和秸秆中的碳在收获期间未从农田中转移走,2005年整个生长季中玉米农田生态系统的碳收支为-1127.0g(C)·m-2,碳交换速率在0.52~-18.05g(C)·m-2·d-1之间波动。玉米生长初期,玉米农田生态系统表现为碳的弱源;玉米播种后36d一直到收获,玉米农田生态系统表现为碳汇。 展开更多
关键词 土壤呼吸 季节动态 土壤异养呼吸 碳收支 玉米农田生态系统
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西藏高原草原化小嵩草草甸生长季土壤微生物呼吸测定 被引量:28
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作者 张东秋 石培礼 +3 位作者 何永涛 徐玲玲 张宪洲 钟志明 《自然资源学报》 CSCD 北大核心 2006年第3期458-464,共7页
以西藏当雄县草原化小嵩草草甸生态系统为研究为对象,利用Li6400-09对生长季土壤微生物异养呼吸进行了测定。土壤异养呼吸R(h)动态与土壤温度T()变化趋势一致,尤其与5cm地温相关性最强,说明5cm地温是土壤微生物异养呼吸的主要限制因子... 以西藏当雄县草原化小嵩草草甸生态系统为研究为对象,利用Li6400-09对生长季土壤微生物异养呼吸进行了测定。土壤异养呼吸R(h)动态与土壤温度T()变化趋势一致,尤其与5cm地温相关性最强,说明5cm地温是土壤微生物异养呼吸的主要限制因子。在生长季中土壤异养呼吸与5cm土壤温度呈现不同的函数关系:在降水比较集中的雨季(6~8月),函数关系是Rh=0.106exp0.133T;在降水相对较少的旱季(5月,9~10月),函数关系是Rh=0.18exp0.0833T。在生长季中,雨季土壤日异养呼吸量为2.4g CO2.m-2,雨季异养呼吸总量为219.6g CO2.m-2,Q 10为3.8;旱季日异养呼吸量为1.8g CO2.m-2,呼吸总量为160.2gCO 2.m-2,Q 10值为2.3。结果表明,土壤异养呼吸在降水集中的雨季对土壤温度反应更敏感,在生长季不同时期由于降水格局的影响,土壤水分对土壤微生物异养呼吸对温度的响应有调节作用。2004年生长季(5~10月)土壤异养呼吸总量达379.8gCO2.m-2。 展开更多
关键词 西藏高原 土壤异养呼吸 土壤温度 土壤湿度 Q10
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土壤异养呼吸温度敏感性(Q10)的影响因子 被引量:22
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作者 盛浩 杨玉盛 +4 位作者 陈光水 高人 曾宏达 杜紫贤 张静 《亚热带资源与环境学报》 2006年第1X期74-83,共10页
首先对国内外土壤异养呼吸Q10的研究成果进行了全面的综合述评.影响土壤异养呼吸Q10的因子主要包括环境因子(主要是温度和湿度)、呼吸底物和土壤生物等.较多的研究表明土壤异养呼吸的Q10在低温时较高,高温时较低,但Q10也可随温度... 首先对国内外土壤异养呼吸Q10的研究成果进行了全面的综合述评.影响土壤异养呼吸Q10的因子主要包括环境因子(主要是温度和湿度)、呼吸底物和土壤生物等.较多的研究表明土壤异养呼吸的Q10在低温时较高,高温时较低,但Q10也可随温度升高而增加,或随温度变化而保持稳定;通常土壤异养呼吸的Q10与土壤水分成正相关,但极端水分条件下(干旱胁迫或渍水)Q10较低;有限的研究表明呼吸底物和土壤生物对土壤异养呼吸Q10的影响还具有很大的不确定性;调控土壤异养呼吸Q10的机理目前还不清楚.然后从温度、水分、呼吸底物、土壤微生物对土壤异养呼吸Q10的影响等方面对影响土壤异养呼吸温度敏感性的原因进行了深入的探讨,并提出未来应重点开展的研究:(1)加强不同尺度土壤异养呼吸Q10的影响因子及调控机理研究;(2)扩大土壤异养呼吸Q10的野外研究;(3)扩大热带、亚热带土壤异养呼吸Q10的研究;(4)深入探讨呼吸底物有效性和土壤生物对土壤异养呼吸Q10的影响;(5)加强其他因子对土壤异养呼吸Q10影响的研究. 展开更多
关键词 土壤异养呼吸 温度敏感性 Q10 温度 水分 呼吸底物 土壤生物
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农牧交错带半干旱草地生态系统土壤呼吸对短期不同放牧强度的响应 被引量:14
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作者 董斅晓 薄元超 +3 位作者 张晓琳 贺婷婷 王常慧 董宽虎 《草地学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期53-62,共10页
放牧对生态脆弱区的半干旱草地生态系统的群落结构以及生产力的改变更加敏感。通过研究土壤呼吸各组分在不同放牧强度下的变化,得到最适宜的放牧强度的固碳效应。本研究以位于山西省右玉县农牧交错带的半干旱草地生态系统为研究对象,探... 放牧对生态脆弱区的半干旱草地生态系统的群落结构以及生产力的改变更加敏感。通过研究土壤呼吸各组分在不同放牧强度下的变化,得到最适宜的放牧强度的固碳效应。本研究以位于山西省右玉县农牧交错带的半干旱草地生态系统为研究对象,探究短期不同放牧强度对土壤呼吸的影响。2017-2018年每年5月开始进行不同强度的放牧实验,共设置了4个放牧强度:不放牧(对照)、轻度放牧、中度放牧和重度放牧(分别表示为G0_,G_1,G_2和G_3)。采用静态箱法测定不同处理的土壤总呼吸(Soil total respiration,SR_(tot))和土壤异养呼吸(Soil heterotrophic respiration,SR_h),同时监测10cm表层土壤温度和含水量。实验结果表明:短期不同放牧强度对农牧交错带半干旱草地SR_(tot)、SR_h和土壤自养呼吸(Soil autotrophic respiration,SR_a)在生长季均呈单峰型变化趋势,各放牧强度均使SR_(tot)和SR_h有所降低。土壤温度(10cm)与SR_(tot)和SR_h呈显著正相关(r^2>0.1,P<0.05)。 展开更多
关键词 放牧强度 农牧交错带 半干旱草地 土壤呼吸 土壤异养呼吸 土壤自养呼吸
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青藏高原东缘不同林龄云杉林冬季土壤呼吸特征 被引量:11
8
作者 周非飞 林波 +1 位作者 刘庆 李维民 《应用与环境生物学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期761-767,共7页
采用动态密闭气室红外CO2分析法(IRGA),连续定位测定青藏高原东部4种不同恢复阶段的人工云杉林和原始云杉林在冬季(2007.11.01~2008.03.31)的土壤呼吸,用挖壕沟法同步区分土壤自养呼吸和异养呼吸,并同步测定土壤5cm温度和水分.结果表明... 采用动态密闭气室红外CO2分析法(IRGA),连续定位测定青藏高原东部4种不同恢复阶段的人工云杉林和原始云杉林在冬季(2007.11.01~2008.03.31)的土壤呼吸,用挖壕沟法同步区分土壤自养呼吸和异养呼吸,并同步测定土壤5cm温度和水分.结果表明,土壤5cm温度与冬季土壤呼吸速率具有显著的正指数相关关系,土壤含水量与冬季土壤呼吸的相关性不明显.亚高山针叶林冬季土壤呼吸温度系数Q10值为3.1803~6.5469,不同年龄阶段针叶林的Q10值大小依次为:35a人工云杉林>47a人工云杉林>65a人工云杉林>22a人工云杉林>原始云杉林.22a、35a、47a、65a人工云杉林和原始云杉林冬季土壤总呼吸碳释放通量别为200.16、196.23、166.71、228.47、261.75g(C)m-2,随着森林恢复更新,冬季土壤呼吸通量呈现出先下降后升高的趋势,这种变化趋势的拐点出现在47a人工林附近.温度是影响土壤自养呼吸贡献率和异养呼吸贡献率的主要因子,温度与异养呼吸贡献率成负相关.22a、35a、47a、65a人工云杉林和原始云杉林冬季土壤的自养呼吸和异养呼吸碳释放通量平均值分别为133.44、134.04、115.97、166.05、199.07g(C)m-2和66.71、62.20、50.73、62.43、62.68g(C)m-2. 展开更多
关键词 人工云杉林 土壤呼吸 土壤自养呼吸 土壤异养呼吸 土壤温度 土壤水分
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亚热带毛竹人工林土壤呼吸组分动态变化及其影响因素 被引量:13
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作者 杨文佳 李永夫 +2 位作者 姜培坤 周国模 刘娟 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2937-2945,共9页
利用Li-8100土壤碳通量测量系统,研究了2013年4月—2014年3月浙江临安市毛竹人工林土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸速率的动态变化规律.结果表明:毛竹人工林土壤总呼吸速率、异养呼吸速率和自养呼吸速率均呈现出明显的季节变化特征,最高... 利用Li-8100土壤碳通量测量系统,研究了2013年4月—2014年3月浙江临安市毛竹人工林土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸速率的动态变化规律.结果表明:毛竹人工林土壤总呼吸速率、异养呼吸速率和自养呼吸速率均呈现出明显的季节变化特征,最高值出现在7月,最低值出现在1月,年平均值分别为2.93、1.92和1.01μmol CO2·m-2·s-1.毛竹林土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸年累积CO2排放量分别为37.25、24.61和12.64 t CO2·hm-2·a-1.土壤呼吸各组分均与土壤5 cm温度呈显著指数相关,土壤总呼吸、异养呼吸和自养呼吸的温度敏感系数Q10值分别为2.05、1.95和2.34.土壤总呼吸速率、异养呼吸速率与土壤水溶性有机碳(WSOC)含量均呈显著相关,而自养呼吸与WSOC无显著相关性;土壤呼吸各组分与土壤含水量以及微生物生物量碳均无显著相关性.土壤温度是影响毛竹人工林土壤呼吸及其组分季节变化的主要驱动因子,土壤WSOC含量是影响土壤总呼吸和异养呼吸的重要环境因子. 展开更多
关键词 毛竹 土壤呼吸 土壤自养呼吸 土壤异养呼吸 活性有机碳
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青藏高原东缘亚高山针叶林人工恢复过程中的土壤呼吸特征 被引量:12
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作者 周非飞 林波 刘庆 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1783-1790,共8页
采用动态密闭气室红外CO2分析法,对青藏高原东缘云杉人工林的土壤呼吸进行连续定位测定,并用挖壕沟法区分土壤自养呼吸和异养呼吸.结果表明:4种云杉林的土壤呼吸速率与土壤5cm层温度有显著的正指数关系,与土壤含水量的相关性不显著.4种... 采用动态密闭气室红外CO2分析法,对青藏高原东缘云杉人工林的土壤呼吸进行连续定位测定,并用挖壕沟法区分土壤自养呼吸和异养呼吸.结果表明:4种云杉林的土壤呼吸速率与土壤5cm层温度有显著的正指数关系,与土壤含水量的相关性不显著.4种云杉林土壤呼吸年通量在792.08~1070.20gC.m-2.a-1,大小依次为:天然云杉林>22年生云杉人工林>65年生云杉人工林>35年生云杉人工林,随着人工林的恢复呈先降低后升高的趋势.在森林恢复过程中,人工云杉土壤自养和异养呼吸年通量均先减少后增加,在253.36~357.05gC.m-2.a-1和538.69~703.82gC.m-2.a-1范围变化.22年生、35年生、65年生云杉人工林和天然云杉林非生长季(2007-11—2008-03)和生长季(2008-04—2008-10)的Q10值分别为:4.59、6.54、4.77、3.18和4.17、4.66、3.11、2.74.除22年生云杉人工林,Q10值随云杉林的恢复更新而逐渐降低,且非生长季节Q值均明显高于生长季节. 展开更多
关键词 云杉林 土壤呼吸 土壤自养呼吸 土壤异养呼吸
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千烟洲马尾松人工林生态系统的碳循环模拟及模型参数的敏感性分析 被引量:13
11
作者 王媛 张娜 于贵瑞 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第7期1656-1666,共11页
应用改进后的碳水循环过程模型——景观尺度生态系统生产力过程模型(ecosystem productivity process model for landscape,EPPML)模拟了2003和2004年千烟洲马尾松人工林生态系统的碳循环过程,并对模型参数的敏感性进行了分析.结果表明:... 应用改进后的碳水循环过程模型——景观尺度生态系统生产力过程模型(ecosystem productivity process model for landscape,EPPML)模拟了2003和2004年千烟洲马尾松人工林生态系统的碳循环过程,并对模型参数的敏感性进行了分析.结果表明:EPPML可用于模拟千烟洲马尾松人工林的碳循环过程,不仅总初级生产力(GPP)、生态系统净生产力(NEP)和生态系统总呼吸(Re)的年总值和季节变化与实测值十分吻合,而且也能反映极端天气对碳流的重要影响;千烟洲马尾松人工林生态系统具有较强的净碳吸收能力,但2003年生长最旺季的高温和重旱天气的耦合作用使其碳吸收能力明显低于2004年,2003和2004年平均NEP分别为481.8和516.6gC.m-2.a-1;马尾松生长初期的光照、生长旺期的干旱、生长末期的降水量是改变碳循环季节变化的关键气象条件;自养呼吸(Ra)与净初级生产力(NPP)的季节进程一致;异养呼吸(Rh)在年尺度上受土壤温度控制,而在月尺度上则受土壤含水量波动的影响;在生长季的丰水期,土壤含水量越大,Rh越小;而在生长季的枯水期,前两个月的降雨量越大,Rh也越大.EPPML参数中,25℃时的最大RuBP羧化速率(Vm25)、比叶面积(SLA)、最大叶N含量(LNm)、平均叶含N量(LN)、生物量与碳的转换率(C/B)对年NEP的影响最大;不同碳循环过程变量对敏感参数变化的响应也不尽相同,其中,Vm25和LN的增加能有效促进植物的碳吸收和呼吸;LN/LNm越小,对碳吸收和呼吸的抑制作用越强;C/B和SLA的增大会促进碳吸收,抑制呼吸.将全年区分为生长季与非生长季时得到的最敏感参数的结论与全年不尽相同. 展开更多
关键词 碳循环 基于过程的模型 异常天气 生态系统净生产力 土壤异养呼吸
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黄河流域净生态系统生产力的时空分异特征及其驱动因子分析 被引量:10
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作者 曹云 孙应龙 +1 位作者 姜月清 万君 《生态环境学报》 CSCD 北大核心 2022年第11期2101-2110,共10页
净生态系统初级生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)及影响因素的定量评估研究,有助于深入理解区域碳循环及其驱动机制。作为气候变化敏感区域,黄河流域净生态系统生产力的时空变化特征及其气候驱动因子的研究,对阐明中国北方陆地... 净生态系统初级生产力(Net Ecosystem Productivity,NEP)及影响因素的定量评估研究,有助于深入理解区域碳循环及其驱动机制。作为气候变化敏感区域,黄河流域净生态系统生产力的时空变化特征及其气候驱动因子的研究,对阐明中国北方陆地碳汇格局特征具有重要意义。因此,该研究基于NEP的估算模型,采用趋势分析、相关分析、聚类分析等分析方法,对2000—2020年黄河流域NEP时空演变特征及其驱动机制进行分析。结果表明,(1)黄河流域年均NEP为92.7 g·m^(−2),总体上表现为碳汇。在空间分布上,NEP呈现从西向东逐步递增的分布特征,并存在明显的空间聚集效应,高值和低值聚集区域分别占流域面积的32.6%、41.7%。(2)2000年以来黄河流域NEP总体呈增加趋势,平均每年增加4.7 g·m^(−2),其中有62.4%的地区NEP增加趋势达到显著水平,植被固碳能力提升明显。在不同分区中,黄河中游地区NEP增加速率最大,平均每年增加7.8 g·m^(−2);在不同植被类型中,常绿林NEP提升最为显著,具有显著增加趋势的面积占比最高,达到82.8%。(3)从未来变化特征看,黄河流域NEP的Hurst指数平均为0.74,未来变化趋势具有强可持续性特征。其中NEP呈显著增加趋势,且未来保持强持续性的区域面积占比达到56.2%,说明未来黄河流域大部地区固碳能力仍将保持提升趋势。(4)从气候相关分析看,流域NEP多与降水呈正相关性,与日照时数呈负相关性,而气温影响不显著。在关键气候因子的影响范围方面,降水影响面积最大,占比达到70%;日照时数次之(19.3%);气温影响范围最小(10.7%)。因此,降水是影响黄河流域NEP空间分布的最主要气候因子。 展开更多
关键词 净生态系统生产力 碳汇 时空特征 气候响应 土壤异养呼吸 黄河流域
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毛乌素沙地油蒿灌丛生态系统的土壤呼吸特征 被引量:7
13
作者 刘鹏 贾昕 +3 位作者 杨强 查天山 王奔 马景永 《林业科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期10-17,共8页
【目的】探究毛乌素沙地半干旱区典型油蒿灌丛生态系统土壤呼吸速率特征,揭示土壤温湿度对土壤呼吸速率的影响,以期为预估半干旱区土壤碳排放提供科学依据。【方法】在宁夏盐池选取典型油蒿群落,采用切根法剖分土壤呼吸组分,于2014年4... 【目的】探究毛乌素沙地半干旱区典型油蒿灌丛生态系统土壤呼吸速率特征,揭示土壤温湿度对土壤呼吸速率的影响,以期为预估半干旱区土壤碳排放提供科学依据。【方法】在宁夏盐池选取典型油蒿群落,采用切根法剖分土壤呼吸组分,于2014年4—10月利用自动气室法对切根处理与对照样地的土壤呼吸速率进行连续观测,采用指数方程拟合土壤呼吸组分对土壤温度的响应,并运用线性回归分析温度响应函数残差(观测值/预测值)与土壤含水率间的关系。【结果】在日尺度、自养呼吸速率最大值出现时间(11:00)早于土壤温度最大值出现时间(15:00),而异养呼吸速率最大值出现时间基本与土壤温度最大值出现时间一致;在生长季中期(6—8月),土壤总呼吸速率,自养呼吸速率和异养呼吸速率的温度敏感性(Q10)分别为1.51,1.40和1.88;自养呼吸速率对温度的响应受水分的影响,当土壤含水率小于8%时,土壤温度仅能解释自养呼吸速率季节变异的36%(Q10=1.10),自养呼吸速率的温度响应函数残差随土壤含水率升高而增加(R2=0.59,P<0.05);当土壤含水率大于8%时,自养呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加(R2=0.75,Q10=1.88),自养呼吸速率的温度响应函数残差与土壤含水率无显著关系;与自养呼吸速率不同,异养呼吸速率对温度的响应受水分的影响较小,在不同土壤水分条件下均随土壤温度升高呈指数增加(R2>0.65);自养呼吸贡献率(自养呼吸速率/土壤总呼吸速率)在日尺度上存在中午降低的现象;在季节尺度,RA/RT呈现出明显的季节性波动,在5—8月平均为54%,9—10月平均为69%。【结论】在日尺度,自养呼吸速率受土壤温度的影响较小,而异养呼吸速率主要受土壤温度调节;在季节尺度,异养呼吸速率主要受土壤温度调节,其Q10高于自养呼吸速率;而自养呼吸速率对温度的响应受水分的调节,其Q10随土壤含水率� 展开更多
关键词 土壤温度 土壤水分 Q10 土壤自养呼吸 土壤异养呼吸 毛乌素沙地 油篙
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基于静态箱式法和生物量评估海北金露梅灌丛草甸碳收支 被引量:8
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作者 李红琴 李英年 +3 位作者 张法伟 刘晓琴 吴启华 毛绍娟 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期925-932,共8页
高寒灌丛是青藏高原重要植被类型,因特殊生物学性质致使其系统碳功能较难评估。采用静态箱式法测定高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸的生态系统呼吸,结合生物量收获法估测生态系统净初级碳量。结果表明,高寒金露梅灌丛草甸生... 高寒灌丛是青藏高原重要植被类型,因特殊生物学性质致使其系统碳功能较难评估。采用静态箱式法测定高寒金露梅(Potentilla fruticosa)灌丛草甸的生态系统呼吸,结合生物量收获法估测生态系统净初级碳量。结果表明,高寒金露梅灌丛草甸生态系统呼吸、土壤呼吸和植物呼吸具有明显的季节动态变化,其年总量分别为886.28、444.93 gC/m2和441.36 gC/m2;灌丛区、草本区以及土壤区的呼吸均与5 cm地温具有极显著的指数关系(R2分别为0.95、0.94和0.83),各区温度敏感系数Q10分别为4.40、4.13和3.16;8a(2003—2010)植被净初级生产力平均为468.55 gC/m2。结合系统土壤呼吸,生态系统年均净固碳量为27.19 gC/m2,即高寒金露梅灌丛草甸生态系统为碳汇。对比涡度相关标准方法连续观测数据表明该方法评估生态系统碳功能具有较大可信度。 展开更多
关键词 金露梅灌丛 生态系统呼吸 土壤呼吸 净初级生产力 碳汇能力
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华北平原冬小麦-夏玉米农田生态系统土壤自养和异养呼吸模型构建 被引量:3
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作者 吴丹咏 王秀君 雷慧闽 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2364-2378,共15页
土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要过程,准确估算土壤呼吸对估算陆地生态系统碳源汇具有重要意义。通过在华北平原典型农田内开展土壤呼吸及其组分的原位观测实验,构建了适用于华北平原冬小麦-夏玉米轮种制农田生态系统的半经验半机... 土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要过程,准确估算土壤呼吸对估算陆地生态系统碳源汇具有重要意义。通过在华北平原典型农田内开展土壤呼吸及其组分的原位观测实验,构建了适用于华北平原冬小麦-夏玉米轮种制农田生态系统的半经验半机理土壤异养呼吸和土壤自养呼吸模型。结果表明,冬小麦-夏玉米农田土壤异养呼吸模型可表达为土壤温度和土壤水分的函数,其中,土壤温度对土壤异养呼吸的影响适合用Arrhenius方程描述,而土壤水分的影响适合用对称的倒抛物线描述。验证表明,该模型的R^(2)和RMSE分别为0.68和0.52μmol m^(-2)s^(-1)。土壤自养呼吸模型包括维持呼吸和生长呼吸两个模块,其中,维持呼吸表达为土壤温度和叶面积指数的函数,其形式分别为Van′t Hoff指数方程和米氏方程;生长呼吸表达为总初级生产力与维持呼吸之差的线性函数。冬小麦季和夏玉米季土壤自养呼吸模型的结构相同,但是两种作物的模型参数差异较大。验证表明,冬小麦季土壤自养呼吸模型的R2和RMSE分别为0.64和0.50μmol m^(-2)s^(-1),夏玉米季土壤自养呼吸模型的R2和RMSE分别为0.67和0.37μmol m^(-2)s^(-1)。相比于不区分土壤异养呼吸和土壤自养呼吸的土壤总呼吸模型,本研究构建的土壤异养呼吸和土壤自养呼吸模型能够更加准确地模拟土壤呼吸的季节变化和年际变化过程,可为华北平原冬小麦-夏玉米轮种制农田生态系统的土壤呼吸估算提供方法依据。 展开更多
关键词 土壤异养呼吸 土壤自养呼吸 半经验半机理模型 冬小麦-夏玉米 华北平原
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施肥对油茶园土壤呼吸和异养呼吸及其温度敏感性的影响 被引量:7
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作者 邵蕊 赵苗苗 +4 位作者 赵芬 沈瑞昌 刘丽香 张丽云 徐明 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第7期2315-2322,共8页
油茶是中国南方重要的木本食用油料树种,研究施肥对油茶园土壤呼吸及其温度敏感性的影响,对于估算中国南方典型种植园林温室气体排放及其对气候变化的响应具有重要意义。设置对照(CK)、施肥(OF)、断根(CK-T)和断根施肥(OF-T)4个处理,采... 油茶是中国南方重要的木本食用油料树种,研究施肥对油茶园土壤呼吸及其温度敏感性的影响,对于估算中国南方典型种植园林温室气体排放及其对气候变化的响应具有重要意义。设置对照(CK)、施肥(OF)、断根(CK-T)和断根施肥(OF-T)4个处理,采用静态箱-气相色谱法,通过多年观测,分析探讨施肥对油茶园土壤呼吸和异养呼吸及其温度敏感性的影响。结果表明:(1)施肥对油茶园土壤呼吸和异养呼吸无显著影响。研究期间,各处理(OF、CK、OF-T、CK-T)土壤CO_2通量依次为(77.91±2.59)、(73.71±0.97)、(66.82±1.02)mg C m^(-2)h^(-1)和(66.84±3.94)mg C m^(-2)h^(-1);(2)各处理土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))表现为OF-T(1.96±0.01)>CK-T(1.79±0.03)>OF(1.77±0.01)>CK(1.75±0.03),其中,OF-T处理下Q_(10)显著高于其他3个处理,即施肥显著增加了断根处理土壤呼吸Q_(10);(3)施肥显著增加了土壤表层NH_4^+-N和NO_3^--N含量,Q_(10)与土壤表层NH_4^+-N和NO_3^--N含量表现出显著的正相关关系。 展开更多
关键词 油茶园 施肥 土壤呼吸 土壤异养呼吸 温度敏感性
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施肥方式对紫色土土壤异养呼吸的影响 被引量:6
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作者 花可可 王小国 朱波 《生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第13期3602-3611,共10页
采用静态暗箱-气相色谱法于2010年12月至2011年10月对不同施肥方式下的紫色土土壤呼吸进行了研究,以揭示施肥方式对紫色土异养呼吸的影响。结果表明:施肥可对土壤异养呼吸产生激发效应。施肥后第5天出现峰值,猪厩肥处理的异养呼吸峰值为... 采用静态暗箱-气相色谱法于2010年12月至2011年10月对不同施肥方式下的紫色土土壤呼吸进行了研究,以揭示施肥方式对紫色土异养呼吸的影响。结果表明:施肥可对土壤异养呼吸产生激发效应。施肥后第5天出现峰值,猪厩肥处理的异养呼吸峰值为2356.8 mg CO2m-2h-1,显著高于秸秆配施氮磷钾(970.1 mgCO2m-2h-1)和常规氮磷钾处理(406.8 mgCO2m-2h-1)(P<0.01);小麦季常规氮磷钾、猪厩肥和秸秆配施氮磷钾处理的平均土壤异养呼吸速率为212.9、285.8和305.8mgCO2m-2h-1,CO2排放量为255.1、342.3和369.5 gC/m2,玉米季为408.2、642.8和446.4 mgCO2m-2h-1,CO2排放量为344.7、542.8和376.9 gC/m2,玉米季土壤异养呼吸平均速率及CO2排放量均高于小麦季。全年平均土壤异养呼吸速率分别为310.6、446.3和377.4 mg CO2m-2h-1,CO2排放总量分别为599.8、885.1和746.4 gC/m2。猪厩肥对土壤异养呼吸速率和CO2排放量的影响最大,秸秆配施氮磷钾肥次之,氮磷钾肥最小,说明有机物料的投入是紫色土土壤异养呼吸速率的主要调控措施,低碳氮比的有机物料能促进土壤异养呼吸和CO2的排放。猪厩肥和秸秆配施氮磷钾肥处理相应地表和地下5 cm温度的Q10值分别为2.64、1.88和2.77、1.99,表明低碳氮比的有机物料还能增加土壤异养呼吸Q10值,使土壤异养呼吸速率对温度的敏感性加强。 展开更多
关键词 土壤异养呼吸 土壤温度 碳氮比 施肥方式 紫色土
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内蒙古克氏针茅草原土壤异养呼吸对土壤温度和水分变化的响应 被引量:6
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作者 李悦 刘颖慧 +2 位作者 申卫军 徐霞 田玉强 《植物生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期238-248,共11页
土壤异养呼吸在野外自然条件下除受温湿度影响外,还受其他多种因子的综合影响,很难利用野外观测数据确定土壤异养呼吸对温湿度变化的响应方程形式,以及温湿度间是否存在交互作用。该研究在严格控制温湿度的条件下对内蒙古克氏针茅(Stipa... 土壤异养呼吸在野外自然条件下除受温湿度影响外,还受其他多种因子的综合影响,很难利用野外观测数据确定土壤异养呼吸对温湿度变化的响应方程形式,以及温湿度间是否存在交互作用。该研究在严格控制温湿度的条件下对内蒙古克氏针茅(Stipa krylovii)(西北针茅(Stipa sareptana var.krylovii))草原土样进行室内培养实验,旨在解决上述问题。该研究的正交实验包括5个温度梯度(9、14、22、30、40℃)和5个湿度梯度(土壤持水力(water holding capacity,WHC)分别为20%、40%、60%、80%、100%)。室内培养实验持续71天,土壤异养呼吸速率测定为2天(后期为1周)一次,土壤可溶性有机碳和微生物生物量碳含量测定约为18天一次。研究结果显示:土壤异养呼吸与温度呈显著正相关(p<0.001)且温度间差异显著(p=0.001),呼吸温度敏感性(Q10)与土壤水分含量呈正相关(p<0.001);呼吸与土壤水分二项式拟合效果较好,在80%WHC时呼吸速率最大,且最适湿度随温度上升而增加。土壤温度和水分的交互作用显著(p<0.05),土壤异养呼吸最适响应方程为lnRh=0.914+0.098T+0.046M+0.001TM–0.002T2–0.001M2(Rh为异养呼吸,T为温度,M为湿度),这说明加和形式的温湿度响应模型可能优于乘积形式。微生物生物量碳与土壤异养呼吸的相关性随培养时间发生变化,土壤可溶性有机碳与土壤异养呼吸无显著相关(培养第20天除外),原因可能是培养期间微生物死亡或群落结构改变导致微生物总体代谢活性的变化。 展开更多
关键词 室内培养 土壤异养呼吸 土壤湿度 土壤温度 克氏针茅(西北针茅)草原
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施石灰对杉木人工林土壤呼吸及其温度敏感性的影响 被引量:4
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作者 田宁 黄雪梅 +2 位作者 陈龙池 黄苛 陶晓 《应用生态学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1194-1202,共9页
我国酸沉降主要分布区域与杉木人工林主要分布区域重合,石灰添加是改良酸化土壤的有效措施。为探究酸沉降背景下施石灰对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,本研究以杉木人工林土壤为对象,在2018年6月一次性添加0、1和5 t·hm^(-2)的氧... 我国酸沉降主要分布区域与杉木人工林主要分布区域重合,石灰添加是改良酸化土壤的有效措施。为探究酸沉降背景下施石灰对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,本研究以杉木人工林土壤为对象,在2018年6月一次性添加0、1和5 t·hm^(-2)的氧化钙,于2020年6月开始进行为期一年的原位土壤呼吸速率观测。结果表明:与不施石灰相比,施石灰显著提高了土壤pH值和交换性Ca^(2+)含量,不同石灰施用量之间无显著差异。杉木人工林土壤呼吸及其组分具有明显的季节差异,表现为夏季最高,冬季最低,施石灰未显著改变其季节动态特征。施石灰显著降低了土壤异养呼吸速率,提高了自养呼吸速率,最终导致施石灰对土壤呼吸无显著影响。土壤呼吸月动态变化与温度月动态变化基本保持一致,土壤呼吸与土壤温度呈显著的指数关系,施石灰后土壤呼吸及自养呼吸的温度敏感性(Q_(10))呈上升趋势,土壤异养呼吸的Q_(10)呈下降趋势。综上,施石灰提高了杉木人工林土壤自养呼吸,显著降低了土壤异养呼吸,这有利于杉木人工林土壤固碳。 展开更多
关键词 施石灰 土壤呼吸 温度敏感性 土壤异养呼吸 杉木人工林
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中国陆地生态系统近 2 0年碳空间动态的初步研究(英文) 被引量:4
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作者 CONGPeng XUMing 《地学前缘》 EI CAS CSCD 2002年第1期55-61,共7页
陆地生态系统的净生产力 (NEP)是生态系统净初级生产力 (NPP)和异氧呼吸 (Rh)之差。在全球尺度上 ,反映NPP和Rh之差的NEP直接揭示陆地生态系统与大气系统之间的二氧化碳交换 ,即碳平衡 ,因此 ,意义重大。文章简短回顾了关于中国陆地生... 陆地生态系统的净生产力 (NEP)是生态系统净初级生产力 (NPP)和异氧呼吸 (Rh)之差。在全球尺度上 ,反映NPP和Rh之差的NEP直接揭示陆地生态系统与大气系统之间的二氧化碳交换 ,即碳平衡 ,因此 ,意义重大。文章简短回顾了关于中国陆地生态系统碳平衡的研究状况。由于植物根部呼吸很难从土壤表面总二氧化碳 (CO2 )通量中分开 ,因此直接从野外测量土壤异氧呼吸几乎是不可能的。虽然由于像诸如火灾、森林砍伐、土地利用变化及气候和大气变化等干扰因素 ,全球陆地生态系统很大程度上处于非平衡态 ,利用生态系统在平衡态时NPP等于Rh这一事实 ,我们估算了全球和中国森林生态系统的土壤异氧呼吸。利用遥感和地面的NPP观测数据 ,我们也估算了中国森林生态系统逐月的净生产力 (1982— 1998)。NPP的估算主要采用NOAA卫星AVHRR 8km的NDVI数据 ,结合地面气候数据完成。土壤呼吸是通过地面观测数据与温度和降水的关系得到的。在此基础上我们得到了中国陆地生态系统在过去近 2 0年中碳的动态变化 ,并给出了初步结果。 展开更多
关键词 中国 陆地生态系统 碳空间动态 生态系统净生产力 净初级生产力 土壤异氧呼吸
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