天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸对降水的响应

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2021.09.021

草地学报 ›› 2021, Vol. 29 ›› Issue (9): 2031-2039.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2021.09.021

天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸对降水的响应

郭文章, 井长青, 王公鑫, 侯志雄, 赵苇康

新疆农业大学草业与环境科学学院, 新疆草地资源与生态重点实验室, 新疆乌鲁木齐 830052

收稿日期:2021-05-06 修回日期:2021-06-17 出版日期:2021-09-15 发布日期:2021-10-14
通讯作者: 井长青,E-mail:jingchangqing@126.com
作者简介:郭文章(1996-),男,汉族,甘肃武威人,硕士研究生,主要从事草地生态研究,E-mail:2917346770@qq.com
基金资助:
新疆维吾尔自治区重点实验室开放课题（2020D04037）资助；国家自然科学基金（42161024）资助

Responses of Soil Respiration and Ecosystem Respiration to Precipitation in Desert Steppe on the Northern Slope of Tianshan Mountains

GUO Wen-zhang, JING Chang-qing, WANG Gong-xin, HOU Zhi-xiong, ZHAO Wei-kang

College of Grassland and Environment Sciences, Xinjiang Agricultural University, Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology of Xinjiang, Urumqi, Xinjiang 830052, China

Received:2021-05-06 Revised:2021-06-17 Online:2021-09-15 Published:2021-10-14

摘要/Abstract

摘要： 为揭示降水对天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸的影响，本实验以天山北坡荒漠草原为研究对象，通过测定3种模拟降水处理（CK，5 mm，18 mm，28 mm）下荒漠草原土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率的变化特征。结果表明：不同降水处理下土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率有明显的日变化趋势；3种降水处理下（28 mm，18 mm，5 mm）土壤呼吸速率较CK显著增加了22.93%，23.20%，12.07%，生态系统呼吸速率较CK显著增加了216.81%，153.27%，39.35%；不同降水处理下土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率与土壤温度均表现为显著正相关关系；荒漠草原土壤呼吸速率与土壤含水量呈二次函数关系，生态系统呼吸速率与土壤含水量呈线性关系。因此，降水是影响天山北坡荒漠草原土壤呼吸速率和生态系统呼吸速率的主要因素。

关键词: 荒漠草原, 土壤呼吸速率, 生态系统呼吸速率, 降水

Abstract: To reveal the impact of precipitation on soil respiration and ecosystem respiration in the desert steppe ecosystem on the northern slope of the Tianshan Mountains. This experiment took the desert steppe on the northern slope of Tianshan Mountain as the research object, and measured the characteristic changes of the soil respiration and ecosystem respiration of the desert steppe under three simulated precipitation treatments (CK, 5 mm, 18 mm, 28 mm). The results show that soil respiration and ecosystem respiration have obvious diurnal changes under different precipitation treatments. Compared with CK, the soil respiration under the three precipitation treatments (28 mm, 18 mm, 5 mm) increased significantly by 22.93%, 23.20%, and 12.07%, respectively. Compared with CK, the ecosystem respiration under the three precipitation treatments (28 mm, 18 mm, 5 mm) increased significantly by 216.81%, 153.27%, and 39.35%, respectively. Under different precipitation treatments, the soil respiration rate and ecosystem respiration rate showed a significant positive correlation with soil temperature. The relationship between soil respiration and soil water content in the desert steppe is quadratic, and the relationship between ecosystem respiration and soil water content is linear. Therefore, precipitation is the main factor affecting the soil respiration and ecosystem respiration of the desert steppe.

Key words: Desert steppe, Soil respiration, Ecosystem respiration, Precipitation

中图分类号:

S812.6

郭文章, 井长青, 王公鑫, 侯志雄, 赵苇康. 天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸对降水的响应[J]. 草地学报, 2021, 29(9): 2031-2039.

GUO Wen-zhang, JING Chang-qing, WANG Gong-xin, HOU Zhi-xiong, ZHAO Wei-kang. Responses of Soil Respiration and Ecosystem Respiration to Precipitation in Desert Steppe on the Northern Slope of Tianshan Mountains[J]. Acta Agrestia Sinica, 2021, 29(9): 2031-2039.

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参考文献

[1] ALEXANDER L, ALLEN S, BINDOFF N L. Climate Change 2013:the physical science basis-summary for policymakers[M]. Cambridge:Cambridge university Press, 2013:20-107
[2] 张晓琳, 翟鹏辉, 黄建辉. 降水和氮沉降对草地生态系统碳循环影响研究进展[J]. 草地学报, 2018, 26(2):284-288
[3] 张丽华, 陈亚宁, 李卫红, 等. 准噶尔盆地两种荒漠群落土壤呼吸速率对人工降水的响应[J]. 生态学报, 2009, 29(6):2819-2826
[4] DAVIDSON E A, SAVAGE K, VERCHOT L V, et al. Minimizing artifacts and biases in chamber-based measurements of soil respiration[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 2002, 113(1):21-27
[5] 张延, 梁爱珍, 张晓平, 等. 不同耕作方式下土壤水分状况对土壤呼吸的初期影响[J]. 环境科学, 2016, 37(3):1106-1113
[6] ESCH E H, LIPSON D, CLELAND E E. Direct and indirect effects of shifting rainfall on soil microbial respiration and enzyme activity in a semiarid system[J]. Plant and Soil, 2017, 411(1-2):333-346
[7] 朱湾湾, 许艺馨, 余海龙, 等. 降水量与氮添加对荒漠草原生态系统碳交换的影响[J]. 生态学报, 2021, 41(16):1-13
[8] LEE M S, NAKANE K, NAKATSUBO T, et al. Effects of rainfall events on soil CO₂ flux in a cool temperate deciduous broad-leaved forest[J]. Ecological Research, 2002, 17(3):401-409
[9] 陈荣荣, 刘全全, 王俊, 等. 人工模拟降水条件下旱作农田土壤"Birch效应"及其响应机制[J]. 生态学报, 2016, 36(2):306-317
[10] 王忠武, 宋晓辉, 王悦骅, 等. 模拟降水对短花针茅荒漠草原土壤呼吸的影响[J]. 中国草地学报, 2020, 42(1):111-116
[11] 张立欣, 杨劼, 高清竹, 等. 模拟增温增雨对克氏针茅草原土壤呼吸的影响[J]. 中国农业气象, 2013, 34(6):629-635
[12] 张鹤, 陈吉, 熊沛枫, 等. 黄土丘陵区3种典型天然草地群落土壤呼吸对模拟降雨的响应[J]. 环境科学学报, 2017, 37(8):3139-3148
[13] 解欢欢, 马文瑛, 赵传燕, 等. 祁连山亚高山草地土壤呼吸和生态系统呼吸对降雨的响应[J]. 生态学杂志, 2016, 35(11):2875-2882
[14] 张彬, 朱建军, 刘华民, 等. 极端降水和极端干旱事件对草原生态系统的影响[J]. 植物生态学报, 2014, 38(9):1008-1018
[15] 李新鸽, 韩广轩, 朱连奇, 等. 降雨引起的干湿交替对土壤呼吸的影响:进展与展望[J]. 生态学杂志, 2019, 38(2):567-575
[16] 徐华君. 水热条件对中天山北坡土壤有机碳分布影响的讨论[J]. 新疆大学学报(自然科学版), 2020, 37(4):534-542
[17] ZHU S H, LI C H, SHAO H, et al. The response of carbon stocks of drylands in Central Asia to changes of CO₂ and climate during past 35 years[J]. Science of the Total Environment, 2018, 687(15):330-340
[18] 韩丹, 李玉霖, 杨红玲, 等. 模拟增温和改变降雨频率对干旱半干旱区土壤呼吸的影响[J]. 中国沙漠, 2021, 41(2):100-108
[19] 王勇, 张云惠, 王智楷, 等. 天山北坡短时强降水时空分布及环流配置特征[J]. 沙漠与绿洲气象, 2020, 14(3):11-18
[20] 王新源, 李玉霖, 赵学勇, 等. 干旱半干旱区不同环境因素对土壤呼吸影响研究进展[J]. 生态学报, 2012, 32(15):4890-4901
[21] 范燕敏, 武红旗, 孙宗玖, 等. 围封对天山北坡荒漠草地土壤有机碳的影响[J]. 草地学报, 2014, 22(1):65-69
[22] 胡毅, 朱新萍, 韩东亮, 等. 围栏封育对天山北坡草甸草原土壤呼吸的影响[J]. 生态学报, 2016, 36(20):6379-6386
[23] 付皓宇, 井长青, 郭文章, 等. 准噶尔盆地荒漠灌丛草地土壤呼吸变化及其对土壤温、湿度的响应[J]. 草地学报, 2019, 27(6):1677-1684
[24] 刘涛, 张永贤, 许振柱, 等. 短期增温和增加降水对内蒙古荒漠草原土壤呼吸的影响[J]. 植物生态学报, 2012, 36(10):1043-1053
[25] 王义东, 王辉民, 马泽清, 等. 土壤呼吸对降雨响应的研究进展[J]. 植物生态学报, 2010, 34(5):601-610
[26] 冉启凡, 孙庚, 刘琳, 等. 若尔盖高寒草地沙化过程碳通量的变化特征[J]. 应用与环境生物学报, 2015, 21(5):954-959
[27] 张涛, 王根绪, 杨燕, 等. 青藏高原多年冻土区不同草地类型生态系统呼吸季节差异性[J]. 冰川冻土, 2018, 40(6):1255-1264
[28] 向元彬, 周世兴, 肖永翔, 等. 降雨量改变对常绿阔叶林干旱和湿润季节土壤呼吸的影响[J]. 生态学报, 2017, 37(14):4734-4742
[29] 宋晓辉, 王悦骅, 王占文, 等. 不同放牧强度和水分处理下荒漠草原土壤呼吸与群落地下生物量的关系[J]. 草地学报, 2019, 27(4):962-968
[30] WANG X, YAN Y, ZHAO S, et al. Variation of soil respiration and its environmental factors in Hulunber meadow steppe[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015, 35(1):1-4
[31] 蒿廉伊, 张丽华, 谢忠奎, 等. 降水变化对荒漠草原土壤呼吸的影响[EB/OL].https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1895.X.20210323.1139.007.html, 2021-03-24/2021-08-14
[32] 赵维俊, 刘贤德, 金铭, 等. 祁连山林草复合流域土壤温湿度时空变化特征[J]. 土壤, 2018, 50(4):795-802
[33] 韩璐, 陈辉, 陈同同, 等. 柴达木盆地土壤温湿度变化特征及相关关系分析[J]. 水土保持研究, 2016, 23(6):166-173
[34] 李慧星, 夏自强, 马广慧. 含水量变化对土壤温度和水分交换的影响研究[J]. 河海大学学报(自然科学版), 2007, 35(2):172-175
[35] 刘倩, 张方敏, 陈吉泉, 等. 灌水和放牧对荒漠草原生态系统碳交换的影响[J]. 中国农业气象, 2019, 40(12):737-746
[36] 贾成朕. 阿拉善典型荒漠生态系统呼吸与光合动态及其影响因子研究[D]. 呼和浩特:内蒙古大学, 2013:54-55
[37] 李军祥, 曾辉, 朱军涛, 等. 藏北高原高寒草甸生态系统呼吸对增温的响应[J]. 生态环境学报, 2016, 25(10):1612-1620
[38] WU Z T, DIJKSTRA P, KOCH G W, et al. Responses of terrestrial ecosystems to temperature and precipitation change:a meta-analysis of experimental manipulation[J]. Global Change Biology, 2011, 17(2):927-942
[39] KNAPP K A, PHILIPPE D, SMITH M. Reconciling inconsistencies in precipitation productivity relationships:implications for climate change[J]. New Phytologist, 2016, 214(1):41-47
[40] 戴捷, 贾志清, 李清雪, 等. 自然降雨对高寒沙地中间锦鸡儿人工林土壤呼吸的影响[J]. 林业科学研究, 2020, 33(4):151-159
[41] HUI D F, LUO Y Q. Evaluation of soil CO₂ production and transport in Duke Forest using a process based modeling approach[J]. Global Biogeochemistry Cycles, 2004, 18(4):357-370
[42] 蒙程, 牛书丽, 常文静, 等. 增温和刈割对高寒草甸土壤呼吸及其组分的影响[J]. 生态学报, 2020, 40(18):6405-6415
[43] 罗光强, 耿元波. 温度和水分对羊草草原土壤呼吸温度敏感性的影响[J]. 生态环境学报, 2009, 18(5):1938-1943

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Responses of Soil Respiration and Ecosystem Respiration to Precipitation in Desert Steppe on the Northern Slope of Tianshan Mountains

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[1]	黄小涛, 姚步青, 马真, 周华坤. 青海高原草地净初级生产力和降水利用效率时空特征[J]. 草地学报, 2021, 29(S1): 19-26.
[2]	姚喜喜, 王立亚, 严振英, 张文娟, 孙海群, 周睿. 放牧对温性荒漠草原植物群落特征与牧草营养品质的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(S1): 165-172.
[3]	张峰, 郑佳华, 赵天启, 乔荠瑢, 赵萌莉, 张心玥, 吴建新. 放牧强度对荒漠草原一年生植物刺穗藜种群特征及空间分布的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(7): 1507-1512.
[4]	顾锡羚, 郭恩亮, 银山, 王永芳, 那仁满都拉, 万志强. 干旱对内蒙古植被生长的累积与滞后影响评估研究[J]. 草地学报, 2021, 29(6): 1301-1310.
[5]	张峰, 高峰, 孙嘉伟, 孙宇, 赵萌莉, 张心玥, 赵胜利. 不同载畜率对荒漠草原建群种短花针茅种群时空变异性的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(6): 1369-1374.
[6]	杨洁, 单立山, 苏铭, 张正中, 解婷婷, 李毅. 降水量和生长方式对红砂和珍珠根系形态特征的影响研究[J]. 草地学报, 2021, 29(5): 936-945.
[7]	杨阳, 章妮, 蒋莉莉, 陈克龙. 青海湖高寒草地土壤理化性质及微生物群落特征对模拟降水的响应[J]. 草地学报, 2021, 29(5): 1043-1052.
[8]	卞莹莹, 张志敏, 付镇, 刘文娟. 荒漠草原区不同植被恢复模式土壤微生物菌落分布特征及其与土壤理化性质的相关性[J]. 草地学报, 2021, 29(4): 655-663.
[9]	张鹏, 李毅, 单立山, 解婷婷. 降水变化对混生红砂-珍珠生物量及分配的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(3): 478-487.
[10]	杨建强, 曹梦琪, 王袼, 胡姝娅, 王常慧. 内蒙古不同类型草地土壤氨氧化细菌和古菌的比较研究[J]. 草地学报, 2021, 29(12): 2664-2669.
[11]	逯玉兰, 李广, 闫丽娟, 董莉霞, 李杰, 聂志刚, 王钧. 甘肃农牧交错带1971—2019年降水量变化研究[J]. 草地学报, 2021, 29(11): 2556-2565.
[12]	杨洁, 单立山, 苏铭, 魏晓芸, 马静, 解婷婷, 李毅. 降水变化和生长方式对红砂和珍珠化学计量特征的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(10): 2221-2232.
[13]	王悦骅, 靳宇曦, 王忠武, 韩国栋. 8年围封对内蒙古荒漠草原植物和土壤的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(10): 2339-2345.
[14]	田艳丽, 种培芳, 陆文涛, 贾向阳. 不同光合途径植物红砂和珍珠猪毛菜幼苗对氮沉降及降水变化的光合响应[J]. 草地学报, 2021, 29(1): 121-130.
[15]	聂明鹤, 沈艳, 陆颖, 王科鑫, 张小菊. 宁夏盐池县荒漠草原区不同群落优势植物叶片-土壤生态化学计量特征[J]. 草地学报, 2021, 29(1): 131-140.