Short-term responses of winter soil respiration to snow removal in a Picea asperata forest of western Sichuan
YANG Kai-Jun, YANG Wan-Qin, TAN Yu, HE Ruo-Yang, ZHUANG Li-Yan, LI Zhi-Jie, TAN Bo, XU Zhen-Feng*,
Key Laboratory of Ecological Forestry Engineering of Sichuan Province, Institute of Ecology & Forestry, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China;
通讯作者: * 通信作者Author for correspondence (E-mail: sicauxzf@163.com)
Aims Seasonal snow cover is one of the most important factors that control winter soil respiration in the cold biomes. The warming-induced decreases in snowpack could affect winter soil respiration of subalpine forests. The aim of this study was to explore the effects of snow removal on winter soil respiration in a Picea asperata forest.Methods A snow removal experiment was conducted in a P. asperata forest stand in western Sichuan during the winter of 2015/2016. The snow removal treatment was implemented using wooden roof method. Soil temperatures, snow depth and soil respiration rate were simultaneously measured in plots of snow removal and controls during the experimental period.Important findings Compared to the control, snow removal increased the fluctuations of soil temperatures. The average daily temperature of the soil surface and that at 5 cm depth were 1.12 °C and 0.34 °C lower, respectively, and the numbers of freeze-thaw cycles of the soil surface and that at 5 cm depth were increased by 39 and 12, respectively, in plots of snow removal than in the controls. The average rate of winter soil respiration and CO2 efflux were 0.52 μmol·m-2·s-1 and 88.44 g·m-2, respectively. On average, snow removal reduced soil respiration rate by 21.02% and CO2 efflux by 25.99%, respectively. More importantly, the snow effect mainly occurred in the early winter. The winter soil respiration rate had a significant exponential relationship with soil temperature. However, snow removal significantly reduced temperature sensitivity of the winter soil respiration. Our results suggest that seasonal snow reduction associated with climate change could inhibit winter soil respiration in the subalpine forests of western Sichuan, with significant implications for the carbon dynamics of the subalpine forests.
YANGKai-Jun, YANGWan-Qin, TANYu, HERuo-Yang, ZHUANGLi-Yan, LIZhi-Jie, TANBo, XUZhen-Feng. Short-term responses of winter soil respiration to snow removal in a Picea asperata forest of western Sichuan. Chinese Journal of Plant Ecology, 2017, 41(9): 964-971 https://doi.org/10.17521/cjpe.2017.0015
Fig. 3 Effects of snow removal on winter soil respiration rate (mean ± SE). “*” indicates significant difference of winter soil respiration between the snow removal and control at the same period (α = 0.05).
KurganovaI, de GerenyuVL, KhoroshaevD, BlagodatskayaE (2017).
Effect of snowpack pattern on cold-season CO2 efflux from soils under temperate continental climate.
Geoderma, 304, 28-39.
[12]
LiuQ (2002). Ecological Research on Subalpine Coniferous Forests in China. Sichuan University Press, Chengdu. (in Chinese)[刘庆 (2002). 亚高山针叶林生态学研究. 四川大学出版社, 成都.]
Short-term response of winter soil respiration to simulated warming in a
Pinus armandii plantation in the upper reaches of the Minjiang River, China. Chinese Journal of Plant Ecology,34, 1369-1376. (in Chinese with English abstract)[熊沛, 徐振锋, 林波, 刘庆 (2010).
Effects of snow cover on soil temperature in broad-leaved Korean pine forest in Changbai Mountains.
Chinese Journal of Applied Ecology,21, 3015-3020. (in Chinese with English abstract)[于小舟, 袁凤辉, 王安志, 吴家兵, 关德新 (2010).
积雪对长白山阔叶红松林土壤温度的影响
. 应用生态学报, 21, 3015-3020.]
Sensitivity of soil respiration and microbial communities to altered snowfall.
2
2013
... 本研究中, 雪被去除处理使冬季平均土壤呼吸速率降低21.02%, 且前期下降尤为显著.这可能主要归因于以下几个方面: 首先, 初冬时期通常会有强的寒潮事件, 大气温度急剧下降, 而季节性雪被能在很大程度上缓冲酷寒, 在雪被去除后, 土壤冰冻更强烈, 从而限制了土壤微生物和根系活动, 进而导致土壤呼吸速率降低.其次, 雪被去除降低了冬季土壤呼吸温度敏感性, 这可能会反馈于冬季呼吸速率(Aanderud et al., 2013).研究表明雪被去除能降低冬季土壤呼吸的温度敏感性, 而雪被添加能提高冬季土壤呼吸的温度敏感性, 且雪被去除较雪被添加的冬季土壤呼吸速率显著降低(Aanderud et al., 2013; Kurganova et al., 2017).本研究中, 与对照相比, 雪被去除显著降低了冬季土壤呼吸温度敏感性Q10 (p < 0.001, t检验).再者, 在科罗拉多亚高山森林研究发现, 当温度在-3 ℃至-0.3 ℃时, 某些优势微生物与温度呈现高度的指数关系(Schmidt et al., 2009).已有研究发现, 雪被去除抑制了冬季土壤微生物和根系活性(Gaul et al., 2008; Aanderud et al., 2013), 从而可能引发土壤呼吸速率下降.本研究也发现, 雪被去除显著降低了雪被初期土壤微生物磷脂脂肪酸含量(未发表数据), 这也在一定程度引起冬季土壤呼吸速率下降. ...
... ).研究表明雪被去除能降低冬季土壤呼吸的温度敏感性, 而雪被添加能提高冬季土壤呼吸的温度敏感性, 且雪被去除较雪被添加的冬季土壤呼吸速率显著降低(Aanderud et al., 2013; Kurganova et al., 2017).本研究中, 与对照相比, 雪被去除显著降低了冬季土壤呼吸温度敏感性Q10 (p < 0.001, t检验).再者, 在科罗拉多亚高山森林研究发现, 当温度在-3 ℃至-0.3 ℃时, 某些优势微生物与温度呈现高度的指数关系(Schmidt et al., 2009).已有研究发现, 雪被去除抑制了冬季土壤微生物和根系活性(Gaul et al., 2008; Aanderud et al., 2013), 从而可能引发土壤呼吸速率下降.本研究也发现, 雪被去除显著降低了雪被初期土壤微生物磷脂脂肪酸含量(未发表数据), 这也在一定程度引起冬季土壤呼吸速率下降. ...
Reduction in snow depth negatively affects decomposers but impact on decomposition rates is substrate dependent.
2
2013
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被的调控(王娓等, 2007).全球气候变化已经并正在改变高寒地区季节性雪被的时空格局(IPCC, 2007).高寒森林冬季土壤呼吸受土壤生物(如微生物和根系)和非生物因子(如水热条件和冻融循环等)的强烈影响(Monson et al., 2006).土壤温度、生物活性、冻融循环和水状态与雪被厚度及持续时间密切相关(于小舟等, 2010; Bokhorst et al., 2013; Wang et al., 2013).未来气候变化所导致的雪被变化可能对高寒森林冬季土壤呼吸产生显著的影响. ...
... 对高寒森林而言, 季节性雪被是土壤的保温层, 能有效地减缓冬季严寒气温的影响, 显著调控土壤碳排放.本研究结果表明, 雪被覆盖减少了空气与土壤间的热量交换.进入冬季后, 雪被去除和对照组土壤都处于失热降温状态, 但雪被具有较强的绝热能力和低热传导率特性, 能有效地减缓土壤与空气之间的热量流动, 从而减缓土壤热量散失(Campbell et al., 2005).相比于土壤, 雪被热容量更大, 对温度变化的敏感性较低, 同样有利于冬季土壤温度稳定(Sun et al., 1999).本研究发现, 雪被去除降低了冬季土壤温度, 增加了土壤温度波动和冻融循环频率, 这与以往的研究(Bokhorst et al., 2013; Tan et al., 2014)类似. ...
Winter in northeastern North America: A critical period for ecological processes.
1
2005
... 对高寒森林而言, 季节性雪被是土壤的保温层, 能有效地减缓冬季严寒气温的影响, 显著调控土壤碳排放.本研究结果表明, 雪被覆盖减少了空气与土壤间的热量交换.进入冬季后, 雪被去除和对照组土壤都处于失热降温状态, 但雪被具有较强的绝热能力和低热传导率特性, 能有效地减缓土壤与空气之间的热量流动, 从而减缓土壤热量散失(Campbell et al., 2005).相比于土壤, 雪被热容量更大, 对温度变化的敏感性较低, 同样有利于冬季土壤温度稳定(Sun et al., 1999).本研究发现, 雪被去除降低了冬季土壤温度, 增加了土壤温度波动和冻融循环频率, 这与以往的研究(Bokhorst et al., 2013; Tan et al., 2014)类似. ...
Winter soil respiration during soil-freezing process in a boreal forest in northeast China.
2
2013
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
... 排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
Annual soil CO2 effluxes in the high Arctic: The role of snow thickness and vegetation type.
1
2007
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
Effects of experimental drought on the fine root system of mature Norway spruce.
2
2008
... 由于雪被覆盖期间野外调查的困难和研究方法的局限性, 以往关于高寒生态系统土壤呼吸的研究几乎都集中在生长季(Wang et al., 2010a).有限的研究多关注冬季自然雪被环境条件下的土壤呼吸动态(王娓等, 2007); Wang et al., 2014).雪被具有明显的隔离保温作用.有研究表明, 积雪厚度大于30 cm能有效地隔离寒冷气温, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005).因而, 冬季土壤呼吸主要来自异养微生物呼吸, 其主要在特定微生物群落和土壤酶参与下完成(Monson et al., 2006).水分是微生物生命活动必不可少的物质, 当土壤存在液态水时, 即使在-6 ℃也可能存在微生物活动(Mikan et al., 2002).伴随着全球气候变化加剧, 冬季季节性降雪减少, 土壤冻结强度和冻融循环加剧(Groffman et al., 2011), 植物根系和土壤微生物死亡率增加(Gaul et al., 2008), 从而可能使冬季土壤呼吸下降. ...
... 本研究中, 雪被去除处理使冬季平均土壤呼吸速率降低21.02%, 且前期下降尤为显著.这可能主要归因于以下几个方面: 首先, 初冬时期通常会有强的寒潮事件, 大气温度急剧下降, 而季节性雪被能在很大程度上缓冲酷寒, 在雪被去除后, 土壤冰冻更强烈, 从而限制了土壤微生物和根系活动, 进而导致土壤呼吸速率降低.其次, 雪被去除降低了冬季土壤呼吸温度敏感性, 这可能会反馈于冬季呼吸速率(Aanderud et al., 2013).研究表明雪被去除能降低冬季土壤呼吸的温度敏感性, 而雪被添加能提高冬季土壤呼吸的温度敏感性, 且雪被去除较雪被添加的冬季土壤呼吸速率显著降低(Aanderud et al., 2013; Kurganova et al., 2017).本研究中, 与对照相比, 雪被去除显著降低了冬季土壤呼吸温度敏感性Q10 (p < 0.001, t检验).再者, 在科罗拉多亚高山森林研究发现, 当温度在-3 ℃至-0.3 ℃时, 某些优势微生物与温度呈现高度的指数关系(Schmidt et al., 2009).已有研究发现, 雪被去除抑制了冬季土壤微生物和根系活性(Gaul et al., 2008; Aanderud et al., 2013), 从而可能引发土壤呼吸速率下降.本研究也发现, 雪被去除显著降低了雪被初期土壤微生物磷脂脂肪酸含量(未发表数据), 这也在一定程度引起冬季土壤呼吸速率下降. ...
Snow depth, soil freezing, and nitrogen cycling in a northern hardwood forest landscape.
1
2011
... 由于雪被覆盖期间野外调查的困难和研究方法的局限性, 以往关于高寒生态系统土壤呼吸的研究几乎都集中在生长季(Wang et al., 2010a).有限的研究多关注冬季自然雪被环境条件下的土壤呼吸动态(王娓等, 2007); Wang et al., 2014).雪被具有明显的隔离保温作用.有研究表明, 积雪厚度大于30 cm能有效地隔离寒冷气温, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005).因而, 冬季土壤呼吸主要来自异养微生物呼吸, 其主要在特定微生物群落和土壤酶参与下完成(Monson et al., 2006).水分是微生物生命活动必不可少的物质, 当土壤存在液态水时, 即使在-6 ℃也可能存在微生物活动(Mikan et al., 2002).伴随着全球气候变化加剧, 冬季季节性降雪减少, 土壤冻结强度和冻融循环加剧(Groffman et al., 2011), 植物根系和土壤微生物死亡率增加(Gaul et al., 2008), 从而可能使冬季土壤呼吸下降. ...
Seasonal patterns in soil surface CO2 flux under snow cover in 50 and 300 year old subalpine forests.
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2005
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被的调控(王娓等, 2007).全球气候变化已经并正在改变高寒地区季节性雪被的时空格局(IPCC, 2007).高寒森林冬季土壤呼吸受土壤生物(如微生物和根系)和非生物因子(如水热条件和冻融循环等)的强烈影响(Monson et al., 2006).土壤温度、生物活性、冻融循环和水状态与雪被厚度及持续时间密切相关(于小舟等, 2010; Bokhorst et al., 2013; Wang et al., 2013).未来气候变化所导致的雪被变化可能对高寒森林冬季土壤呼吸产生显著的影响. ...
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被调控(王娓等, 2007).本研究中, 川西亚高山森林冬季土壤CO2通量为88.44 g·m-2, 高于加拿大北方森林(40-55 g·m-2)(Winston et al., 1997)和奥地利高山森林(62 g·m-2)(Schindlbacher et al., 2007), 低于美国温带混交林(132 g·m-2)(Mcdowell et al., 2000)和亚高山森林(232 g·m-2)(Sommerfeld et al., 1996).本研究表明, 与对照相比, 雪被去除使冬季土壤碳通量下降20.6%.川西亚高山森林作为我国西南林区的主体, 土壤有机质丰富, 是我国重要的森林土壤碳库, 冬季土壤CO2通量占年通量的15.4%-16.5% (Xu et al., 2015).显然, 在未来气候变化情景下, 季节雪被变化对亚高山森林土壤碳循环有着深远的生态学意义.本研究只是一个冬季监测的结果, 季节性雪被在年际间存在明显的差异, 因此进一步监测十分必要. ...
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... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被的调控(王娓等, 2007).全球气候变化已经并正在改变高寒地区季节性雪被的时空格局(IPCC, 2007).高寒森林冬季土壤呼吸受土壤生物(如微生物和根系)和非生物因子(如水热条件和冻融循环等)的强烈影响(Monson et al., 2006).土壤温度、生物活性、冻融循环和水状态与雪被厚度及持续时间密切相关(于小舟等, 2010; Bokhorst et al., 2013; Wang et al., 2013).未来气候变化所导致的雪被变化可能对高寒森林冬季土壤呼吸产生显著的影响. ...
Responses of springtail and mite populations to prolonged periods of soil freeze-thaw cycles in a sub-Arctic ecosystem.
1
2007
... 本研究中, 雪被去除处理使冬季平均土壤呼吸速率降低21.02%, 且前期下降尤为显著.这可能主要归因于以下几个方面: 首先, 初冬时期通常会有强的寒潮事件, 大气温度急剧下降, 而季节性雪被能在很大程度上缓冲酷寒, 在雪被去除后, 土壤冰冻更强烈, 从而限制了土壤微生物和根系活动, 进而导致土壤呼吸速率降低.其次, 雪被去除降低了冬季土壤呼吸温度敏感性, 这可能会反馈于冬季呼吸速率(Aanderud et al., 2013).研究表明雪被去除能降低冬季土壤呼吸的温度敏感性, 而雪被添加能提高冬季土壤呼吸的温度敏感性, 且雪被去除较雪被添加的冬季土壤呼吸速率显著降低(Aanderud et al., 2013; Kurganova et al., 2017).本研究中, 与对照相比, 雪被去除显著降低了冬季土壤呼吸温度敏感性Q10 (p < 0.001, t检验).再者, 在科罗拉多亚高山森林研究发现, 当温度在-3 ℃至-0.3 ℃时, 某些优势微生物与温度呈现高度的指数关系(Schmidt et al., 2009).已有研究发现, 雪被去除抑制了冬季土壤微生物和根系活性(Gaul et al., 2008; Aanderud et al., 2013), 从而可能引发土壤呼吸速率下降.本研究也发现, 雪被去除显著降低了雪被初期土壤微生物磷脂脂肪酸含量(未发表数据), 这也在一定程度引起冬季土壤呼吸速率下降. ...
Effect of snowpack pattern on cold-season CO2 efflux from soils under temperate continental climate.
2017
3
... 地处青藏高原东缘的亚高山森林是我国第二大林区的主体, 在区域气候调节、水土保持和生物多样性保育等方面具有不可替代的作用(刘庆, 2002).青藏高原是世界范围内对全球气候变化最敏感的区域, 未来该地区冬季极端气候发生的几率高, 季节性降雪的时空格局可能发生巨大改变.受青藏高原隆起及季风的影响, 川西亚高山森林季节性雪被时间长达4-6个月(Wu et al., 2010).这为研究雪被对亚高山森林土壤呼吸影响提供了天然实验平台.最近研究发现川西亚高山森林冬季土壤温度约-1 ℃, 且冬季土壤微生物生物量相对较高(Tan et al., 2014); 另外, 季节性雪被时期凋落叶分解占年质量损失的60%以上(Wu et al., 2010), 这暗示季节性雪被覆盖下川西亚高山森林土壤仍存在显著的生物活性和土壤碳排放.本研究以川西亚高山地区广泛分布的云杉(Picea asperata)林为研究对象, 采用人工遮雪方法, 研究雪被去除对云杉林冬季土壤呼吸的影响.基于已有的报道, 我们假设: (1)雪被去除将降低冬季土壤温度, 增加土壤温度波动; (2)雪被去除将降低冬季土壤呼吸速率.本研究旨在为深入认识该区森林冬季土壤生态过程及其对气候变暖的响应提供基础数据. ...
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被调控(王娓等, 2007).本研究中, 川西亚高山森林冬季土壤CO2通量为88.44 g·m-2, 高于加拿大北方森林(40-55 g·m-2)(Winston et al., 1997)和奥地利高山森林(62 g·m-2)(Schindlbacher et al., 2007), 低于美国温带混交林(132 g·m-2)(Mcdowell et al., 2000)和亚高山森林(232 g·m-2)(Sommerfeld et al., 1996).本研究表明, 与对照相比, 雪被去除使冬季土壤碳通量下降20.6%.川西亚高山森林作为我国西南林区的主体, 土壤有机质丰富, 是我国重要的森林土壤碳库, 冬季土壤CO2通量占年通量的15.4%-16.5% (Xu et al., 2015).显然, 在未来气候变化情景下, 季节雪被变化对亚高山森林土壤碳循环有着深远的生态学意义.本研究只是一个冬季监测的结果, 季节性雪被在年际间存在明显的差异, 因此进一步监测十分必要. ...
Estimating CO2 flux from snowpacks at three sites in the Rocky Mountains.
3
2000
... 由于雪被覆盖期间野外调查的困难和研究方法的局限性, 以往关于高寒生态系统土壤呼吸的研究几乎都集中在生长季(Wang et al., 2010a).有限的研究多关注冬季自然雪被环境条件下的土壤呼吸动态(王娓等, 2007); Wang et al., 2014).雪被具有明显的隔离保温作用.有研究表明, 积雪厚度大于30 cm能有效地隔离寒冷气温, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005).因而, 冬季土壤呼吸主要来自异养微生物呼吸, 其主要在特定微生物群落和土壤酶参与下完成(Monson et al., 2006).水分是微生物生命活动必不可少的物质, 当土壤存在液态水时, 即使在-6 ℃也可能存在微生物活动(Mikan et al., 2002).伴随着全球气候变化加剧, 冬季季节性降雪减少, 土壤冻结强度和冻融循环加剧(Groffman et al., 2011), 植物根系和土壤微生物死亡率增加(Gaul et al., 2008), 从而可能使冬季土壤呼吸下降. ...
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
... 的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
Temperature controls of microbial respiration in arctic tundra soils above and below freezing.
1
2002
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
Seasonal and annual variations in soil respiration in a cool-temperate deciduous broad-leaved forest in Japan.
2
2005
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被的调控(王娓等, 2007).全球气候变化已经并正在改变高寒地区季节性雪被的时空格局(IPCC, 2007).高寒森林冬季土壤呼吸受土壤生物(如微生物和根系)和非生物因子(如水热条件和冻融循环等)的强烈影响(Monson et al., 2006).土壤温度、生物活性、冻融循环和水状态与雪被厚度及持续时间密切相关(于小舟等, 2010; Bokhorst et al., 2013; Wang et al., 2013).未来气候变化所导致的雪被变化可能对高寒森林冬季土壤呼吸产生显著的影响. ...
... 由于雪被覆盖期间野外调查的困难和研究方法的局限性, 以往关于高寒生态系统土壤呼吸的研究几乎都集中在生长季(Wang et al., 2010a).有限的研究多关注冬季自然雪被环境条件下的土壤呼吸动态(王娓等, 2007); Wang et al., 2014).雪被具有明显的隔离保温作用.有研究表明, 积雪厚度大于30 cm能有效地隔离寒冷气温, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005).因而, 冬季土壤呼吸主要来自异养微生物呼吸, 其主要在特定微生物群落和土壤酶参与下完成(Monson et al., 2006).水分是微生物生命活动必不可少的物质, 当土壤存在液态水时, 即使在-6 ℃也可能存在微生物活动(Mikan et al., 2002).伴随着全球气候变化加剧, 冬季季节性降雪减少, 土壤冻结强度和冻融循环加剧(Groffman et al., 2011), 植物根系和土壤微生物死亡率增加(Gaul et al., 2008), 从而可能使冬季土壤呼吸下降. ...
Winter forest soil respiration controlled by climate and microbial community composition.
1
2006
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
Increased snow depth affects microbial activity and nitrogen mineralization in two Arctic tundra communities.
1
2004
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被调控(王娓等, 2007).本研究中, 川西亚高山森林冬季土壤CO2通量为88.44 g·m-2, 高于加拿大北方森林(40-55 g·m-2)(Winston et al., 1997)和奥地利高山森林(62 g·m-2)(Schindlbacher et al., 2007), 低于美国温带混交林(132 g·m-2)(Mcdowell et al., 2000)和亚高山森林(232 g·m-2)(Sommerfeld et al., 1996).本研究表明, 与对照相比, 雪被去除使冬季土壤碳通量下降20.6%.川西亚高山森林作为我国西南林区的主体, 土壤有机质丰富, 是我国重要的森林土壤碳库, 冬季土壤CO2通量占年通量的15.4%-16.5% (Xu et al., 2015).显然, 在未来气候变化情景下, 季节雪被变化对亚高山森林土壤碳循环有着深远的生态学意义.本研究只是一个冬季监测的结果, 季节性雪被在年际间存在明显的差异, 因此进一步监测十分必要. ...
Winter soil respiration from an Austrian mountain forest.
2
2007
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
... 本研究中, 雪被去除处理使冬季平均土壤呼吸速率降低21.02%, 且前期下降尤为显著.这可能主要归因于以下几个方面: 首先, 初冬时期通常会有强的寒潮事件, 大气温度急剧下降, 而季节性雪被能在很大程度上缓冲酷寒, 在雪被去除后, 土壤冰冻更强烈, 从而限制了土壤微生物和根系活动, 进而导致土壤呼吸速率降低.其次, 雪被去除降低了冬季土壤呼吸温度敏感性, 这可能会反馈于冬季呼吸速率(Aanderud et al., 2013).研究表明雪被去除能降低冬季土壤呼吸的温度敏感性, 而雪被添加能提高冬季土壤呼吸的温度敏感性, 且雪被去除较雪被添加的冬季土壤呼吸速率显著降低(Aanderud et al., 2013; Kurganova et al., 2017).本研究中, 与对照相比, 雪被去除显著降低了冬季土壤呼吸温度敏感性Q10 (p < 0.001, t检验).再者, 在科罗拉多亚高山森林研究发现, 当温度在-3 ℃至-0.3 ℃时, 某些优势微生物与温度呈现高度的指数关系(Schmidt et al., 2009).已有研究发现, 雪被去除抑制了冬季土壤微生物和根系活性(Gaul et al., 2008; Aanderud et al., 2013), 从而可能引发土壤呼吸速率下降.本研究也发现, 雪被去除显著降低了雪被初期土壤微生物磷脂脂肪酸含量(未发表数据), 这也在一定程度引起冬季土壤呼吸速率下降. ...
Exponential growth of “snow molds” at sub-zero temperatures: An explanation for high beneath-snow respiration rates and
1
2009
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被调控(王娓等, 2007).本研究中, 川西亚高山森林冬季土壤CO2通量为88.44 g·m-2, 高于加拿大北方森林(40-55 g·m-2)(Winston et al., 1997)和奥地利高山森林(62 g·m-2)(Schindlbacher et al., 2007), 低于美国温带混交林(132 g·m-2)(Mcdowell et al., 2000)和亚高山森林(232 g·m-2)(Sommerfeld et al., 1996).本研究表明, 与对照相比, 雪被去除使冬季土壤碳通量下降20.6%.川西亚高山森林作为我国西南林区的主体, 土壤有机质丰富, 是我国重要的森林土壤碳库, 冬季土壤CO2通量占年通量的15.4%-16.5% (Xu et al., 2015).显然, 在未来气候变化情景下, 季节雪被变化对亚高山森林土壤碳循环有着深远的生态学意义.本研究只是一个冬季监测的结果, 季节性雪被在年际间存在明显的差异, 因此进一步监测十分必要. ...
Diffusional flux of CO2 through snow: Spatial and temporal variability among alpine-subalpine sites.
2
1996
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被的调控(王娓等, 2007).全球气候变化已经并正在改变高寒地区季节性雪被的时空格局(IPCC, 2007).高寒森林冬季土壤呼吸受土壤生物(如微生物和根系)和非生物因子(如水热条件和冻融循环等)的强烈影响(Monson et al., 2006).土壤温度、生物活性、冻融循环和水状态与雪被厚度及持续时间密切相关(于小舟等, 2010; Bokhorst et al., 2013; Wang et al., 2013).未来气候变化所导致的雪被变化可能对高寒森林冬季土壤呼吸产生显著的影响. ...
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被调控(王娓等, 2007).本研究中, 川西亚高山森林冬季土壤CO2通量为88.44 g·m-2, 高于加拿大北方森林(40-55 g·m-2)(Winston et al., 1997)和奥地利高山森林(62 g·m-2)(Schindlbacher et al., 2007), 低于美国温带混交林(132 g·m-2)(Mcdowell et al., 2000)和亚高山森林(232 g·m-2)(Sommerfeld et al., 1996).本研究表明, 与对照相比, 雪被去除使冬季土壤碳通量下降20.6%.川西亚高山森林作为我国西南林区的主体, 土壤有机质丰富, 是我国重要的森林土壤碳库, 冬季土壤CO2通量占年通量的15.4%-16.5% (Xu et al., 2015).显然, 在未来气候变化情景下, 季节雪被变化对亚高山森林土壤碳循环有着深远的生态学意义.本研究只是一个冬季监测的结果, 季节性雪被在年际间存在明显的差异, 因此进一步监测十分必要. ...
CO2, CH4 and N2O flux through a Wyoming snowpack and implications for global budgets.
1
1993
... 对高寒森林而言, 季节性雪被是土壤的保温层, 能有效地减缓冬季严寒气温的影响, 显著调控土壤碳排放.本研究结果表明, 雪被覆盖减少了空气与土壤间的热量交换.进入冬季后, 雪被去除和对照组土壤都处于失热降温状态, 但雪被具有较强的绝热能力和低热传导率特性, 能有效地减缓土壤与空气之间的热量流动, 从而减缓土壤热量散失(Campbell et al., 2005).相比于土壤, 雪被热容量更大, 对温度变化的敏感性较低, 同样有利于冬季土壤温度稳定(Sun et al., 1999).本研究发现, 雪被去除降低了冬季土壤温度, 增加了土壤温度波动和冻融循环频率, 这与以往的研究(Bokhorst et al., 2013; Tan et al., 2014)类似. ...
A simple snow-atmosphere-soil transfer model.
2
1999
... 地处青藏高原东缘的亚高山森林是我国第二大林区的主体, 在区域气候调节、水土保持和生物多样性保育等方面具有不可替代的作用(刘庆, 2002).青藏高原是世界范围内对全球气候变化最敏感的区域, 未来该地区冬季极端气候发生的几率高, 季节性降雪的时空格局可能发生巨大改变.受青藏高原隆起及季风的影响, 川西亚高山森林季节性雪被时间长达4-6个月(Wu et al., 2010).这为研究雪被对亚高山森林土壤呼吸影响提供了天然实验平台.最近研究发现川西亚高山森林冬季土壤温度约-1 ℃, 且冬季土壤微生物生物量相对较高(Tan et al., 2014); 另外, 季节性雪被时期凋落叶分解占年质量损失的60%以上(Wu et al., 2010), 这暗示季节性雪被覆盖下川西亚高山森林土壤仍存在显著的生物活性和土壤碳排放.本研究以川西亚高山地区广泛分布的云杉(Picea asperata)林为研究对象, 采用人工遮雪方法, 研究雪被去除对云杉林冬季土壤呼吸的影响.基于已有的报道, 我们假设: (1)雪被去除将降低冬季土壤温度, 增加土壤温度波动; (2)雪被去除将降低冬季土壤呼吸速率.本研究旨在为深入认识该区森林冬季土壤生态过程及其对气候变暖的响应提供基础数据. ...
... 对高寒森林而言, 季节性雪被是土壤的保温层, 能有效地减缓冬季严寒气温的影响, 显著调控土壤碳排放.本研究结果表明, 雪被覆盖减少了空气与土壤间的热量交换.进入冬季后, 雪被去除和对照组土壤都处于失热降温状态, 但雪被具有较强的绝热能力和低热传导率特性, 能有效地减缓土壤与空气之间的热量流动, 从而减缓土壤热量散失(Campbell et al., 2005).相比于土壤, 雪被热容量更大, 对温度变化的敏感性较低, 同样有利于冬季土壤温度稳定(Sun et al., 1999).本研究发现, 雪被去除降低了冬季土壤温度, 增加了土壤温度波动和冻融循环频率, 这与以往的研究(Bokhorst et al., 2013; Tan et al., 2014)类似. ...
Snow removal alters soil microbial biomass and enzyme activity in a Tibetan alpine forest.
2
2014
... 由于雪被覆盖期间野外调查的困难和研究方法的局限性, 以往关于高寒生态系统土壤呼吸的研究几乎都集中在生长季(Wang et al., 2010a).有限的研究多关注冬季自然雪被环境条件下的土壤呼吸动态(王娓等, 2007); Wang et al., 2014).雪被具有明显的隔离保温作用.有研究表明, 积雪厚度大于30 cm能有效地隔离寒冷气温, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005).因而, 冬季土壤呼吸主要来自异养微生物呼吸, 其主要在特定微生物群落和土壤酶参与下完成(Monson et al., 2006).水分是微生物生命活动必不可少的物质, 当土壤存在液态水时, 即使在-6 ℃也可能存在微生物活动(Mikan et al., 2002).伴随着全球气候变化加剧, 冬季季节性降雪减少, 土壤冻结强度和冻融循环加剧(Groffman et al., 2011), 植物根系和土壤微生物死亡率增加(Gaul et al., 2008), 从而可能使冬季土壤呼吸下降. ...
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
Microbial activity and litter decomposition under snow cover in a cool-temperate broad- leaved deciduous forest.
3
2005
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被的调控(王娓等, 2007).全球气候变化已经并正在改变高寒地区季节性雪被的时空格局(IPCC, 2007).高寒森林冬季土壤呼吸受土壤生物(如微生物和根系)和非生物因子(如水热条件和冻融循环等)的强烈影响(Monson et al., 2006).土壤温度、生物活性、冻融循环和水状态与雪被厚度及持续时间密切相关(于小舟等, 2010; Bokhorst et al., 2013; Wang et al., 2013).未来气候变化所导致的雪被变化可能对高寒森林冬季土壤呼吸产生显著的影响. ...
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
... ; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
Seasonality of soil CO2 efflux in a temperate forest: Biophysical effects of snowpack and spring freeze-thaw cycles.
2013
a). Controls on winter ecosystem respiration at mid- and high-latitudes.
1
2010
... 由于雪被覆盖期间野外调查的困难和研究方法的局限性, 以往关于高寒生态系统土壤呼吸的研究几乎都集中在生长季(Wang et al., 2010a).有限的研究多关注冬季自然雪被环境条件下的土壤呼吸动态(王娓等, 2007); Wang et al., 2014).雪被具有明显的隔离保温作用.有研究表明, 积雪厚度大于30 cm能有效地隔离寒冷气温, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005).因而, 冬季土壤呼吸主要来自异养微生物呼吸, 其主要在特定微生物群落和土壤酶参与下完成(Monson et al., 2006).水分是微生物生命活动必不可少的物质, 当土壤存在液态水时, 即使在-6 ℃也可能存在微生物活动(Mikan et al., 2002).伴随着全球气候变化加剧, 冬季季节性降雪减少, 土壤冻结强度和冻融循环加剧(Groffman et al., 2011), 植物根系和土壤微生物死亡率增加(Gaul et al., 2008), 从而可能使冬季土壤呼吸下降. ...
b). Winter soil CO2 efflux and its contribution to annual soil respiration in different ecosystems of a forest-steppe ecotone, North China.
6
2010
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被的调控(王娓等, 2007).全球气候变化已经并正在改变高寒地区季节性雪被的时空格局(IPCC, 2007).高寒森林冬季土壤呼吸受土壤生物(如微生物和根系)和非生物因子(如水热条件和冻融循环等)的强烈影响(Monson et al., 2006).土壤温度、生物活性、冻融循环和水状态与雪被厚度及持续时间密切相关(于小舟等, 2010; Bokhorst et al., 2013; Wang et al., 2013).未来气候变化所导致的雪被变化可能对高寒森林冬季土壤呼吸产生显著的影响. ...
... 由于雪被覆盖期间野外调查的困难和研究方法的局限性, 以往关于高寒生态系统土壤呼吸的研究几乎都集中在生长季(Wang et al., 2010a).有限的研究多关注冬季自然雪被环境条件下的土壤呼吸动态(王娓等, 2007); Wang et al., 2014).雪被具有明显的隔离保温作用.有研究表明, 积雪厚度大于30 cm能有效地隔离寒冷气温, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005).因而, 冬季土壤呼吸主要来自异养微生物呼吸, 其主要在特定微生物群落和土壤酶参与下完成(Monson et al., 2006).水分是微生物生命活动必不可少的物质, 当土壤存在液态水时, 即使在-6 ℃也可能存在微生物活动(Mikan et al., 2002).伴随着全球气候变化加剧, 冬季季节性降雪减少, 土壤冻结强度和冻融循环加剧(Groffman et al., 2011), 植物根系和土壤微生物死亡率增加(Gaul et al., 2008), 从而可能使冬季土壤呼吸下降. ...
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
... )相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
... (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被调控(王娓等, 2007).本研究中, 川西亚高山森林冬季土壤CO2通量为88.44 g·m-2, 高于加拿大北方森林(40-55 g·m-2)(Winston et al., 1997)和奥地利高山森林(62 g·m-2)(Schindlbacher et al., 2007), 低于美国温带混交林(132 g·m-2)(Mcdowell et al., 2000)和亚高山森林(232 g·m-2)(Sommerfeld et al., 1996).本研究表明, 与对照相比, 雪被去除使冬季土壤碳通量下降20.6%.川西亚高山森林作为我国西南林区的主体, 土壤有机质丰富, 是我国重要的森林土壤碳库, 冬季土壤CO2通量占年通量的15.4%-16.5% (Xu et al., 2015).显然, 在未来气候变化情景下, 季节雪被变化对亚高山森林土壤碳循环有着深远的生态学意义.本研究只是一个冬季监测的结果, 季节性雪被在年际间存在明显的差异, 因此进一步监测十分必要. ...
Non-growing-season soil respiration is controlled by freezing and thawing processes in the summer monsoon- dominated Tibetan alpine grassland.
1
2014
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被调控(王娓等, 2007).本研究中, 川西亚高山森林冬季土壤CO2通量为88.44 g·m-2, 高于加拿大北方森林(40-55 g·m-2)(Winston et al., 1997)和奥地利高山森林(62 g·m-2)(Schindlbacher et al., 2007), 低于美国温带混交林(132 g·m-2)(Mcdowell et al., 2000)和亚高山森林(232 g·m-2)(Sommerfeld et al., 1996).本研究表明, 与对照相比, 雪被去除使冬季土壤碳通量下降20.6%.川西亚高山森林作为我国西南林区的主体, 土壤有机质丰富, 是我国重要的森林土壤碳库, 冬季土壤CO2通量占年通量的15.4%-16.5% (Xu et al., 2015).显然, 在未来气候变化情景下, 季节雪被变化对亚高山森林土壤碳循环有着深远的生态学意义.本研究只是一个冬季监测的结果, 季节性雪被在年际间存在明显的差异, 因此进一步监测十分必要. ...
Winter CO2 fluxes in a boreal forest.
1
1997
... 地处青藏高原东缘的亚高山森林是我国第二大林区的主体, 在区域气候调节、水土保持和生物多样性保育等方面具有不可替代的作用(刘庆, 2002).青藏高原是世界范围内对全球气候变化最敏感的区域, 未来该地区冬季极端气候发生的几率高, 季节性降雪的时空格局可能发生巨大改变.受青藏高原隆起及季风的影响, 川西亚高山森林季节性雪被时间长达4-6个月(Wu et al., 2010).这为研究雪被对亚高山森林土壤呼吸影响提供了天然实验平台.最近研究发现川西亚高山森林冬季土壤温度约-1 ℃, 且冬季土壤微生物生物量相对较高(Tan et al., 2014); 另外, 季节性雪被时期凋落叶分解占年质量损失的60%以上(Wu et al., 2010), 这暗示季节性雪被覆盖下川西亚高山森林土壤仍存在显著的生物活性和土壤碳排放.本研究以川西亚高山地区广泛分布的云杉(Picea asperata)林为研究对象, 采用人工遮雪方法, 研究雪被去除对云杉林冬季土壤呼吸的影响.基于已有的报道, 我们假设: (1)雪被去除将降低冬季土壤温度, 增加土壤温度波动; (2)雪被去除将降低冬季土壤呼吸速率.本研究旨在为深入认识该区森林冬季土壤生态过程及其对气候变暖的响应提供基础数据. ...
Litter decomposition in two subalpine forests during the freeze-thaw season.
1
2010
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
岷江上游华山松林冬季土壤呼吸对模拟增温的短期响应
1
2010
... 冬季土壤呼吸是高寒生态系统碳收支不可忽略的重要组成部分(王娓等, 2007).已有研究均发现森林生态系统在冬季存在明显的土壤呼吸迹象, 并在年CO2通量中占有相当的比重(表3).本研究中, 川西亚高山云杉林冬季平均土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1, 这与前人研究结果(熊沛等, 2010)相近, 高于我国温带森林(Wang et al., 2010b; Wang et al., 2013)、日本寒温带森林(Mo et al., 2005)和美国亚高山森林(Hubbard et al., 2005), 但低于我国大兴安岭针叶林(Du et al., 2013)和美国艾达华温带混交林(Mcdowell et al., 2000).这可能是冬季太阳辐射、季节性雪况和土壤可利用碳底物质量及活性等共同作用的结果(Elberling, 2007).有研究表明, 积雪厚度大于30 cm时, 雪被能有效地隔离土壤和空气温度热量传导, 为地下生命活动提供相对稳定的生存环境(Mikan et al., 2002; Uchida et al., 2005), 有利于冬季土壤微生物呼吸(Schimel et al., 2004; Wang et al., 2013); 而雪被较薄(< 20 cm)时, 雪被对土壤保温效果差, 土壤冻结强度大, 从而抑制土壤CO2排放(Du et al., 2013).例如, 我国温带森林冬季降雪通常小于30 cm, 冬季平均土壤温度可低至-5.71 ℃, 冬季平均土壤呼吸速率仅为0.21 μmol·m-2·s-1 (Wang et al., 2010b).相反, 美国温带森林平均雪被厚度为65 cm, 冬季土壤温度可以维持1 ℃左右, 冬季平均土壤呼吸速率高达0.8 μmol·m-2·s-1 (Mcdowell et al., 2000).本研究中, 整个冬季平均雪被厚度约为17 cm, 冬季土壤温度维持在-0.5 ℃左右, 土壤呼吸速率为0.52 μmol·m-2·s-1.此外, 研究方法不同也可能造成冬季土壤呼吸的不确定性.有研究对比雪被下和雪被表面的CO2排放速率, 发现差异显著(Mcdowell et al., 2000).显然, 这将进一步增加冬季土壤呼吸研究的不确定性.此外, 大量研究表明, 冬季土壤呼吸的温度敏感性(Q10)明显高于生长季(Schmidt et al., 2009).Mikan等发现冬季土壤呼吸Q10高达60-200, 而在零上温度时, Q10的最大值仅为9 (Mikan et al., 2002).本研究中, 在自然雪被条件下, 川西亚高山云杉林冬季土壤呼吸温度敏感性Q10达11.02, 显著高于生长季土壤呼吸Q10值(Xu et al., 2010). ...
Initial responses of soil CO2 efflux and C, N pools to experimental warming in two contrasting forest ecosystems, eastern Tibetan Plateau, China.
1
2010
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被调控(王娓等, 2007).本研究中, 川西亚高山森林冬季土壤CO2通量为88.44 g·m-2, 高于加拿大北方森林(40-55 g·m-2)(Winston et al., 1997)和奥地利高山森林(62 g·m-2)(Schindlbacher et al., 2007), 低于美国温带混交林(132 g·m-2)(Mcdowell et al., 2000)和亚高山森林(232 g·m-2)(Sommerfeld et al., 1996).本研究表明, 与对照相比, 雪被去除使冬季土壤碳通量下降20.6%.川西亚高山森林作为我国西南林区的主体, 土壤有机质丰富, 是我国重要的森林土壤碳库, 冬季土壤CO2通量占年通量的15.4%-16.5% (Xu et al., 2015).显然, 在未来气候变化情景下, 季节雪被变化对亚高山森林土壤碳循环有着深远的生态学意义.本研究只是一个冬季监测的结果, 季节性雪被在年际间存在明显的差异, 因此进一步监测十分必要. ...
Winter soil CO2 efflux in two contrasting forest ecosystems on the eastern Tibetan plateau, China.
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2015
... 冬季土壤呼吸显著影响着高纬度和高海拔生态系统碳收支(Sommerfeld et al., 1993; Hubbard et al., 2005).高寒森林生态系统冬季土壤呼吸在很大程度上受季节性雪被的调控(王娓等, 2007).全球气候变化已经并正在改变高寒地区季节性雪被的时空格局(IPCC, 2007).高寒森林冬季土壤呼吸受土壤生物(如微生物和根系)和非生物因子(如水热条件和冻融循环等)的强烈影响(Monson et al., 2006).土壤温度、生物活性、冻融循环和水状态与雪被厚度及持续时间密切相关(于小舟等, 2010; Bokhorst et al., 2013; Wang et al., 2013).未来气候变化所导致的雪被变化可能对高寒森林冬季土壤呼吸产生显著的影响. ...
