降水对我国温带草原土壤呼吸及其组分的脉冲效应

利用动态气室法(Li-Cor 8100)，于2005-2007年生长季对我国北方温带典型草原生态系统的土壤呼吸作用及其影响因子进行了野外动态观测。研究结果表明，温带典型草原生态系统的土壤呼吸及其影响因子存在明显的季节变化和年际变化。土壤呼吸的季节变化主要受土壤温度和土壤水分控制，峰值出现在温度高、水分适中的6、7和8月。在生长季初期和末期，土壤温度和土壤水分较低，土壤呼吸接近于零。土壤呼吸年际变化受到降水分配的影响，植物生长旺季降水充足土壤呼吸较高，2007年的夏季干旱抑制了土壤呼吸。 土壤呼吸与土壤温度呈指数相关，与土壤水分呈二项式关系。与未去除植物的样方相比，去除植物后土壤温度降低，其中2005年达到显著水平(P < 0.01);土壤水分在三年中都显著提高(P < 0.001)。利用土壤呼吸与温度、水分建立的模拟方程表明，异养呼吸约占土壤呼吸的49.19%，根际呼吸占50.81%，两者对土壤呼吸的贡献大致相当，但呈现明显的季节变化，根际呼吸在植物生长旺季的贡献大于异养呼吸。同时，根际呼吸的比例受到降水分布的影响，在干旱时期，根际呼吸的比例远大于异养呼吸，说明在这个干旱半干旱的生态系统中植物更能忍受水分胁迫。 根据土壤呼吸与温度、水分三者的模拟方程分析表明，2005-2007三年的土壤呼吸和异养呼吸均值分别为1.65和1.07 µmol m-2 s-1，分别比实测值1.79和1.30 µmol m-2 s-1减少了8.6和18.04%;如果测定频次改为每周一次，土壤呼吸和异养呼吸则分别减少了10.51和13.76%。由此说明，降水对土壤呼吸产生的脉冲效应在一个完整的生长季中也存在，异养呼吸下降的比例更高，说明异养呼吸对降水脉冲效应的响应较大。因此，研究土壤呼吸时不能忽略降水的脉冲效应，同时应当考虑不同组分对脉冲效应的差异。 综合三年的研究数据表明，在不同水分条件下土壤呼吸的温度敏感性(Q10) 不一致。在四个土壤水分(<5%，5-10%，10-15%和>15%)范围内，土壤呼吸的Q10值分别为1.58，1.80，2.10和2.06;在土壤水分为5-10%，10-15%和>15%的范围内，异养呼吸的Q10值分别为1.58，1.70和1.66。由此表明，土壤呼吸的温度敏感性在10-15%水分范围内最高。在不同水分条件下，异养呼吸的Q10值都低于包含了根际呼吸的土壤呼吸的Q10值，表明根际呼吸的Q10值高于异养呼吸，根际呼吸对土壤温度的变化更为敏感。从年际变化来看，2005年异养呼吸和土壤呼吸的Q10值并没有显著差异(均为2.05);异养呼吸的Q10值在2006和2007年显著低于土壤呼吸的Q10值(分别为2006年：2.09和1.81;2007年：1.44和1.36);受到夏季干旱的影响，2007年的土壤呼吸和异养呼吸的Q10值与2005和2006年相比显著降低。

施肥和降水增加对半干旱草地生产力和温室气体排放的影响

人类活动能显著地改变生态系统的属性和功能。这些变化不仅发生在容易观察的局部层面上，如土壤沙化、植被退化等;还能更深刻地影响到微生物控制的温室气体释放，进而影响大尺度上气候的变化。本论文根据2 年田间试验结果报告了人类干扰（草地退耕和施肥）和降水增加30%对中国北部农牧交错区（内蒙古多伦县）半干旱草地生态系统生产力和温室气体排放的影响。 本研究发现氮是影响该区草地和弃耕地生产力的最重要因子，即使低量的氮肥应用(5 g N y-1)也能使该区草地地上净初级生产力（ANPP）增加36-46%。然而氮对草地生产力影响主要集中在地上部分，对地下净初级生产力（BNPP） 影响比较微弱。单独使用磷肥对ANPP 和BNPP 均无显著影响，氮磷混施对ANPP 有显著正交互作用。增加的降水对草地和弃耕地ANPP 和BNPP 有弱的正效应，增加30%降水使草地对照ANPP 增加9-25%，BNPP 增加12%-17%，弃耕地对照ANPP 增加7%-37%，BNPP 增加36%-37% 。草地和弃耕地对照ANPP 并无显著差别，由于高于弃耕地1-3 倍的BNPP，总体上草地比弃耕地有更高的固碳能力。这个结果也说明草地能更有效地把植物地上部分固定的碳转移到地下，这与草地长期发育积累的丰富地下根系和高根冠比物种组成有关。 水肥处理及土地利用方式也深刻改变了温室气体排放。温带草地和弃耕地CO2 排放（系统呼吸：Re）存在显著季节变化，温度、水分和地上生物量是控制这些变化的主要因子。在气候温暖的6-9 月份，生物量和土壤水分是决定系统呼吸季节变化主要因子，而与温度无明显相关。随着氮肥使用，草地和弃耕地呼吸速率加大，其温度敏感系数Q10 也明显升高，这主要与氮肥使用后增加的地上生物量有关。由于水分促进作用和生物量的弱增长，增加的降水也加大了草地和弃耕地CO2 排放。低的地下生物量和有机碳氮并没有导致弃耕地低的CO2 排放，显示了农垦后土壤结构破坏导致的有机碳分解增加不会在农业弃耕后短期内（5-6 年）停止。 除了对生物量的不敏感性外，中国北部半干旱生态系统N2O 排放表现出与CO2 排放类似的变化规律：水分和温度是N2O 季节变化的主导因子;氮肥使用和降水增加都增加了N2O 排放;N2O 排放在草地对照和弃耕地对照之间没有显著差别。更少的根系对无机氮的竞争导致了弃耕地比草地有更高的N2O 释放因子（单位氮添加所引起N2O 释放）。低的土壤水分（<70% WFPS ）和无机氮都是限制反硝化发生的重要条件，因此硝化可能是草地和弃耕地N2O 的最主要来源。半干旱草地生态系统N2O 排放与CO2 排放之间存在着显著线性关系。 中国北部半干旱草地和弃耕地都起着CH4 汇的生态功能。水分是控制CH4 吸收季节变异的主导变量，土壤空隙水含量（WFPS）与CH4 指数递减方程能解释其变异的64%-83% 。增加的降水导致了土壤水分增加，从而引起甲烷氧化菌所需基质（CH4 和O2）扩散受阻，减小了土壤CH4 吸收功能。施肥并没有抑制CH4 吸收，相反由于施肥后植物速生对土壤水的抽干作用，施肥增加了植物速生期时的CH4 吸收。CH4 吸收对农垦引起的土壤微生物生境结构破坏非常敏感，在农业措施停止5-6 年后的弃耕地，CH4 吸收仍比草地低24%。 本研究初步分析了影响中国北部农牧交错区草地生态系统生产力及温室气体排放的自然环境因子和人为因子，给出了它们之间的定性、定量关系，为科学地管理中国北部草地，充分发挥其生态和经济效益功能提供了有效信息。

Distribution of pantothenic acid in fish

The distribution of pantothenic acid in free and bound forms in various fish species is reported. It is observed that the fish muscle contains on an average about 12.0µ g pantothenic acid per g. About 60% of the pantothenic acid is present in the bound form as coenzyme A in the fish skeletal muscle.

Effects of brominated flame retardants and brominated dioxins on steroidogenesis in H295R human adrenocortical carcinoma cell line

Brominated flame retardants (BFRs) and brominated dioxins are emerging persistent organic pollutants that are ubiquitous in the environment and can be accumulated by wildlife and humans. These chemicals can disturb endocrine function. Recent studies have demonstrated that one of the mechanisms of endocrine disruption by chemicals is modulation of steroidogenic gene expression or enzyme activities. In this study, an in vitro assay based on the H295R human adrenocortical carcinoma cell line, which possesses most key genes or enzymes involved in steroidogenesis, was used to examine the effects of five bromophenols, two polybrominated biphenyls (PBBs 77 and 169), 2,3,7,8-tetrabromodibenzo-p-dioxin, and 2,3,7,8-tetrabromodibenzofuran on the expression of 10 key steroidogenic genes. The H295R cells were exposed to various BFR concentrations for 48 h, and the expression of specific genescytochrome P450 (CYP11A, CYP11B2, CYP17, CYP19, and CYP21), 3 beta-hydroxysteroid dehydrogenase (3PHSD2), 17 beta-hydroxysteroid dehydrogenase (17 beta HSD1 and 17 beta HSD4), steroidogenic acute regulatory protein (StAR), and 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase (HMGR)-was quantitatively measured using real-time polymerase chain reaction. Cell viability was not affected at the doses tested. Most of the genes were either up- or down-regulated, to some extent, by BFR exposure. Among the genes tested, 3PHSD2 was the most markedly up-regulated, with a range of magnitude from 1.6- to 20-fold. The results demonstrate that bromophenol, bromobiphenyls, and bromodibenzo-p-dioxin/furan are able to modulate steroidogenic gene expression, which may lead to endocrine disruption.

Low potential detection of glutamate based on the electrocatalytic oxidation of NADH at thionine/single-walled carbon nanotubes composite modified electrode

A glutamate biosensor based on the electrocatalytic oxidation of reduced nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), which was generated by the enzymatic reaction, was developed via employing a single-walled carbon nanotubes/thionine (Th-SWNTs) nanocomposite as a mediator and an enzyme immobilization matrix. The biosensor, which was fabricated by immobilizing glutamate dehydrogenase (GIDH) on the surface of Th-SWNTs, exhibited a rapid response (ca. 5 s), a low detection limit (0.1 mu M), a wide and useful linear range (0.5-400 mu M), high sensitivity (137.3 +/- 15.7) mu A mM(-1) cm(-2), higher biological affinity, as well as good stability and repeatability. In addition, the common interfering species, such as ascorbic acid, uric acid, and 4-acetamidophenol, did not cause any interference due to the use of a low operating potential (190 mV vs. NHE). The biosensor can be used to quantify the concentration of glutamate in the physiological level. The Th-SWNTs system represents a simple and effective approach to the integration of dehydrogenase and electrodes, which can provide analytical access to a large group of enzymes for wide range of bioelectrochemical applications including biosensors and biofuel cells.

草地生态系统土壤呼吸及其影响因素研究进展

土壤呼吸在全球碳收支中占有重要的地位,笔者对草地生态系统土壤呼吸在陆地生态系统碳平衡中的作用、土壤呼吸的分类及其影响因素等方面进行了综述。结果表明,草地生态系统土壤呼吸在不同时间空间各组分所占比例不同,生物、非生物及人为活动等因素对草地土壤呼吸影响各异,主要从土壤温度、气候变暖、土壤湿度、降水、干旱化、土壤C/N等非生物因素,叶面积指数、植物光合作用、植被凋落物等生物因素以及人类干扰活动等方面具体阐述这些因素变化对土壤呼吸产生的影响,并对草地土壤呼吸的Q10值及各影响因素间的交互作用进行归纳总结。提出草地生态系统土壤呼吸研究存在的问题和今后重点发展方向,并对未来草地生态系统土壤呼吸的研究工作做了进一步的展望。

黄土高原水蚀风蚀交错带不同土地利用类型土壤呼吸季节变化及其环境驱动

water wind erosion crisscross region; soil respiration rate; seasonal changes; land use pattern; soil temperature; soil moisture; 【摘要】 以黄土高原水蚀风蚀交错区神木县六道沟小流域为研究区,采用动态密闭气室法对植物生长季节(2007年5～10月)5种土地利用方式的土壤呼吸速率进行了测定,并结合水热因子,对不同土地利用方式间土壤呼吸速率的差异性以及其和温度、含水量之间的关系进行了分析。结果表明:5种土地利用类型土壤呼吸速率季节性变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,其7、8月份土壤呼吸速率均显著高于其它月份(P<0.05);生长季节土壤CO2平均释放速率顺序为:长芒草地>苜蓿地>柠条地>农地>沙柳地,草地在生长前期和旺盛期土壤呼吸强度均显著高于农地和灌木林地;除沙柳地和苜蓿地以外,在土壤呼吸与所有温度指标的关系中,与10cm深度的土壤温度相关性最好,且除沙柳地外,其它4种土地利用类型均与之达到显著相关;农地土壤呼吸对温度的响应最敏感(Q10值为2.20),除沙柳地(Q10值为1.48)外,其它4种土地利用类型Q10值均在2.0左右,接近于全球Q10的平均水平;通过Van’t Hoff模型估算,2007年植物整个生长季节(5～10月份),5种土地利用类型土壤呼吸量从高到低依次为:苜蓿地259gC·m-2,长芒草地236gC·m-2,柠条地226...

长白山阔叶红松林CO2收支特征

植被-大气间CO2交换研究对准确评价陆地生态系统碳收支有重要意义。本研究以我国北方典型的植被类型—长白山阔叶红松林为研究对象，以国际公认的涡度相关技术为主要手段，结合微气象观测和生物学实验，探讨了森林碳交换过程与机制，建立了CO2通量观测数据的质量评价与控制体系。主要结论： （1）长白山阔叶红松林湍流通量贡献区主要集中在0.01~2Hz频率范围内，在弱湍流条件下存在通量低估现象。经过质量控制，CO2通量数据能够反映阔叶红松林与大气间CO2交换的真实过程； （2）森林生态系统CO2通量变化范围为-1.5~1.0 mg CO2•m-2•s-1，白天主要受光合有效辐射PAR的影响，但高的空气饱和水汽压差VPD对植被光合有一定的抑制作用，夜间CO2通量主要受温度的控制； （3）5cm温度是控制土壤碳排放的主导因素，由于雨热同季，因此干旱胁迫现象并不明显。土壤呼吸Q10变化范围为3.88~4.67，其值大小与温度区间有关； （4）2003~2005年森林GPP分别为1441、1312和1502gC•m-2，NEE分别为-188、-157和-186gC•m-2，森林碳收支的年际差异是由水热条件引起。叶片和群落高的弱光利用率和较强的光合吸收能力是其作为有200多年林龄的温带原始林，仍保持较高固碳能力的重要原因之一； （5）2003~2005年生态系统碳排放量分别为1252、1155和1326gC•m-2，土壤呼吸约占生态系统呼吸排放的80%； （6）长白山阔叶红松林具有较高的碳代谢能力，但由于光合吸收和呼吸释放都很活跃，森林总体表现为一稳定、适度的碳汇。这与其温带成熟原始林在碳循环领域的生态功能相一致。

辽东次生林土壤呼吸及主要组分分离与量化

土壤呼吸是森林生态系统碳循环的重要组成部分，对土壤呼吸的主要组分根系呼吸和土壤微生物呼吸进行分离并量化，对于了解土壤碳释放规律、估算生态系统土壤碳的年际通量以及预测气候变化条件下根系或土壤微生物对土壤碳释放格局的影响具有重要意义。本文采用挖壕法测定辽东山区蒙古栎林、杂木林和胡桃楸林的土壤表面CO2通量，并同步分析土壤水热因子及土壤有机质、N含量、根系生物量、土壤酶活性、土壤微生物生物量等。研究结果表明：（1）辽东山区次生林0-10cm土壤有机质含量为9.29-18.15%，全氮含量为0.43-0.90%，pH值为5.67-6.19；次生林生长季细根生物量平均为152.61- 447.79 g/m2，粗根生物量平均为255.42-507.42 g/m2，根系总量平均为540.93-955.22 g/m2；土壤酶活性季节变化明显，且具垂直分布特征，蒙古栎林的土壤转化酶、淀粉酶和脱氢酶活性最高，胡桃楸林最低，胡桃楸林过氧化氢酶活性相对最大；土壤微生物量碳、氮的季节变化呈明显的单峰曲线并与土壤温度相关，土壤微生物量碳氮之间具显著相关性（P<0.05）。（2）次生林土壤总呼吸、根呼吸和土壤微生物呼吸具明显的日、季变化规律，生长季根呼吸贡献相对较低，胡桃楸林根呼吸贡献率为34.0-34.8%，蒙古栎林为17.9-28.4%，杂木林为14.7-35.3%；土壤微生物呼吸贡献率为66.0-85.3%，高于根呼吸贡献率，说明辽东山区次生林土壤微生物呼吸决定土壤总呼吸的变化趋势。（3）土壤呼吸与地下5cm土壤温度呈指数函数关系，土壤总呼吸的Q10值为1.29-2.30，微生物呼吸的Q10值为1.28-2.09，根呼吸的Q10值为1.29-3.72；土壤总呼吸、微生物呼吸、根呼吸与土壤含水量均无明显相关关系；蒙古栎林根呼吸与细根生物量显著相关，杂木林根呼吸与粗根生物量及根系总生物量显著相关，胡桃楸林根呼吸与根系生物量总量显著相关（P<0.05）；微生物呼吸与淀粉酶、转化酶、脱氢酶、过氧化氢酶均无显著相关性（除胡桃楸林与过氧化氢酶显著相关）；微生物呼吸与土壤微生物量碳、氮均呈显著线性相关关系（P<0.05）。（4）蒙古栎林土壤总呼吸、根呼吸、土壤微生物呼吸年际碳释放量分别为572.78、147.78和425.59 g C m-2a-1，杂木林分别为403.12、108.92、297.51 g C m-2a-1，胡桃楸林分别为519.47、173.75、345.72 g C m-2a-1；生长季和非生长季通过根呼吸释放的碳量均小于分解土壤有机质的微生物呼吸释放的碳量，非生长季次生林土壤碳释放量为39.21-152.04 g C m-2a-1，占全年呼吸总量的10-29%，说明冬季土壤碳释放量不能忽略。

科尔沁沙地樟子松人工林土壤呼吸对水分变化的响应

土壤是陆地生态系统最大的碳库，其碳储量是大气碳储量的两倍。土壤呼吸是土壤碳库的最大输出途径。在干旱半干旱区降雨格局以及土壤水分条件的变化对土壤呼吸的影响具有重要意义。本研究以半干旱区科尔沁沙地东部樟子松人工林为研究对象，通过室内培养模拟研究、野外降雨量控制研究和降雨频率模拟及干湿交替模拟试验，研究了科尔沁沙地半干旱人工林生态系统土壤呼吸对水分变化的响应趋势，探讨了降雨格局变化对土壤呼吸的影响，结果表明： （1）土壤呼吸速率随温度和土壤含水量的升高分别呈指数和线性增长；温度和土壤含水量分别影响着土壤呼吸对土壤水分和温度的敏感性； （2）降雨量变化影响土壤呼吸日动态变化，降水量增加30%，土壤24h释放CO2量升高了35.9%，当降水量减少30%时，土壤24h释放的CO2量降低了59.6%，而且干旱降低了土壤呼吸日动态变化的幅度； （3）降雨量变化对土壤呼吸月季动态具有一定影响。降雨量增加30%，8~10月土壤总呼吸CO2释放速率升高40.7%~166.4%，土壤异养呼吸CO2释放速率升高40.5%~194.3%；降雨量降低30%使降雨较频繁的8月份土壤总呼吸CO2释放速率降低34.0%~70.0%，土壤异养呼吸CO2释放速率下降20.9%~ 64.0%，而在降雨较少的9~10月份降雨量的减少对土壤呼吸则没有显著影响； （4）降雨量的变化对土壤总呼吸和异养呼吸温度敏感性有一定影响。当降雨量减少30%时，土壤总呼吸的Q10值由5.4下降到2.22，土壤异养呼吸的Q10值由4.84下降到1.81； （5）用温湿度耦合作用经验模型Rt = 0.307e0.0064（W·T）来描述三个降雨处理样地土壤呼吸速率与土壤温度及土壤含水量的关系，可以解释土壤呼吸速率变异的80.2%； （6）在较高的温度条件下，降雨频率增加一倍时，土壤呼吸速率将升高约24%；当温度较低时，降雨频率对土壤呼吸速率的影响不显著； （7）土壤呼吸随着干旱程度的增加而逐渐下降，但当进行降水模拟后，土壤呼吸值迅速升高，可升高降水前的41.0% ~ 128%，而后又迅速下降，呈现明显的脉动（pulse）效应。

大兴安岭冻土湿地泥炭有机碳矿化对气候变化因子的潜在响应

大兴安岭地区是我国地带性多年冻土和冻土湿地的主要分布区，近30年来，大兴安岭地区整体增温显著，气候变化的幅度加大，加之人类活动的频繁，冻土退化严重，冻土湿地出现了原有湿地萎缩和新生湿地扩张的现象。目前，对大兴安岭多年冻土湿地的研究还非常有限，且定性的研究较多，定量的研究极少，多数研究集中于冻土湿地的分布，冻土与湿地之间的机理探讨及描述多年冻土退化对湿地产生的影响等方面。 本论文通过室内培养实验，分析不同温度和湿度梯度及冻融作用下，大兴安岭不同多年冻土区湿地两层泥炭有机碳的矿化状况。结合回归模型，分析大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化对不同温度和湿度的响应，探讨在气候预案下，大兴安岭多年冻土湿地对气候变化的潜在响应。获得的主要结论如下： （1）大兴安岭多年冻土湿地存在着碳储层，其不同的冻土湿地区由于自然条件、融深等因素的不同，碳储层的厚度也存在着差异。多年冻土湿地含碳量和含氮量都很高，有机碳含量随剖面深度的增加有降低的趋势，泥炭全氮的含量随剖面深度变化复杂，这与湿地土壤形成的气候条件、微地貌和植被类型等有关。大兴安岭连续多年冻土区泥炭，C/N比要高于不连续多年冻土区湿地，并且有机碳含量与全氮含量存在着很好的耦合关系。 （2）大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化随温度的升高而升高，在培养温度5-20℃下，总的泥炭有机碳矿化量变化范围为18.55~112.91 mg g-1。虽然连续多年冻土区湿地泥炭有机碳矿化率和矿化量都要高于不连续多年冻土区湿地，但经过温度敏感性系数Q10分析，大兴安岭不连续多年冻土区湿地泥炭矿化对温度的响应更显著。从一元动力学方程分析结果来看，大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳的矿化对15℃响应更显著。 （3）土壤湿度对大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化产生一定的影响，泥炭总矿化量出现了先随湿度的增加而增加，达到最适宜值后降低的趋势。从本论文的实验设置来看，大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化的最适宜湿度为60%WHC。利用二元回归模型很好地反映了湿度对大兴安岭多年冻土湿地泥炭矿化的影响，模型推测大兴安岭连续多年冻土区湿地泥炭有机碳矿化的最优湿度为10-20cm层63%WHC，20-30cm层65%WHC；不连续多年冻土区湿地有机碳矿化的最优湿度为10-20cm层65%WHC，20-30cm层59%WHC。 （4）大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化受温度和湿度的影响显著，其之间的交互作用同样显著。连续多年冻土区湿地有机碳矿化量要高于不连续多年冻土区湿地，这与其含有更高的有机碳和全氮有关。温度和湿度对泥炭有机碳矿化的影响可以用二元二次回归方程很好的表示（P<0.001），通过回归方程和方差分析，结果表明温度和湿度对大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化都非常重要。 （5）通过培养实验结果显示，虽然温度仍是影响大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化的主要因子，但随冻融作用处理次数的增加，冻土湿地泥炭有机碳矿化量和温度敏感性系数Q10值有增加的趋势，这意味着冻融作用对大兴安岭多年冻土湿地泥炭矿化产生了不小的影响。虽然冻融作用对大兴安岭多年冻土湿地的影响并不是很大，但大兴安岭处于寒温带，在气候变暖下，冻融过程的频率将加高，冻融作用对大兴安岭多年冻土湿地的影响不容忽视。 （6）大兴安岭地区近30年气候变化趋势分析表明，年均温增长显著，年降水量变化幅度大。在气候变化下，对于不连续多年冻土区，多年冻土不断的退缩及最终的消失，会使冻土湿地萎缩和消失，原有的典型的贫营养的泥炭藓沼泽湿地可能演化为富营养的苔草沼泽湿地或灌丛沼泽湿地，对于大片连续多年冻土区，冻土湿地的变化更加复杂，出现的湿地类型会更多。通过线性气候预案下的大兴安岭多年冻土湿地泥炭有机碳矿化分析，结果显示大兴安岭多年冻土湿地对气候变化响应显著，特别是对于变湿的环境。气候变化下，大兴安岭多年冻土湿地泥炭存在着潜在的分解，多年冻土湿地与气候变化之间存在着正反馈机制。 目前研究表明，大兴安岭地区对气候变化特别敏感，对大兴安岭冻土湿地的研究既填补了国内研究的空白，又对全球的碳循环研究提供了数据支持，并且加深了对冻土湿地生态过程的了解。

脲酶抑制剂作用下的土壤脲酶热/动力学特性

以东北四种典型土壤（黑土、白浆土、棕壤和褐土）为研究对象，采用室内模拟试验方法研究脲酶抑制剂氢醌（HQ），苯基磷酰二胺(PPD)和N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)对土壤脲酶热/动力学特性的影响，旨在探明脲酶抑制剂的抑制作用机理。结果表明，脲酶抑制剂HQ、PPD和NBPT均使土壤脲酶Km增加和Vmax降低，表明三种脲酶抑制剂对土壤脲酶的作用机理均属于混合型抑制。与对照相比，脲酶抑制剂HQ、PPD和NBPT均使土壤脲酶Ea、 Q10、 ΔG和ΔH增加，而使k降低。与HQ相比，PPD和NBPT引起土壤脲酶热/动力学参数的变化幅度较大，显示了较强的脲酶抑制效力。 脲酶抑制剂对土壤脲酶热/动力学参数的影响程度因环境温度、土壤水分、土壤类型和作用时间长短而异。随温度升高，土壤脲酶Km、Vmax、k和ΔG增大，而Q10、ΔS和ΔH降低。土壤脲酶动力学参数随土壤水分的变化表明，HQ受土壤水分的影响较小，PPD在淹水土壤中效果更佳，而NBPT则更适用于正常水分土壤。与棕壤和褐土相比，黑土和白浆土脲酶Km值较小，而Vmax和Vmax/Km则较大。与HQ处理的10 d左右相比，PPD和NBPT处理的土壤脲酶动力学参数在30 d左右回到对照水平，显示了更长的持续作用时间。 土壤脲酶热/动力学参数与土壤有机质、全氮、碱解氮等理化因子之间存在显著或极显著的相关关系。土壤脲酶热/动力学特性随脲酶抑制剂的变化表明，脲酶抑制剂主要通过对动力学特性的影响而抑制脲酶活性，达到提高尿素N利用率的目的。

长白山典型森林生态系统土壤碳通量研究

森林生态系统是陆地最大的碳储存库，森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要组成部分，其动态变化将刘全球碳平衡产生深远的影响。精确测定土壤呼吸及其各组分的贡献，是目前全球变化研究中最基础和最迫切需要解决的问题。本文对长白山典型森林生态系统土壤碳通量及其过程机理进行了研究，结果表明：（1）阔叶红松林、红松云冷衫林、岳桦云冷杉林和岳桦林有不同的凋落节律；随海拔高度的上升，年凋落物量逐渐减少，分别为4.90、4.51、3.08和2.65thm-2；凋落物分解残留率与时间均呈指数关系，不同类型森林凋落物年分解常数的变化范围是25-47％之间。（2）阔叶红松林土壤总呼吸和断根土壤呼吸速率都存在明显的昼夜变化，为单峰型曲线，与土壤温度的昼夜变化趋势一致；不同森林类型土壤总呼吸和断根土壤呼吸的季节变化都比较明显，阔叶红松林、红松云冷杉林和岳桦云冷杉林变化趋势基本相似，都呈双峰型，岳桦林呈单峰型；土壤呼吸与土壤温度、大气温度之间都呈极显著（P＜0.01）指数相关关系，且与土壤温度的相关性要好于与大气温度的相关性；长白山四种类型森林土壤和根系呼吸的Q10值变化范围是1.8-2.9，根系呼吸的Q10值均大于土壤总呼吸和断根土壤呼吸的Q10值；土壤含水量对呼吸速率影响较为复杂，与土壤呼吸之间没有明显的相关关系；根系对土壤总呼吸贡献的季节变化与根系呼吸的季节变化相似，生长季内测定的阔叶红松林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林和岳桦杉林根系呼吸对土壤总呼吸贡献平均值分别为43.6％、44.1％、45.5％和44.4％。（3）长白山典型森林生态系统土壤碳的年释放量有随海拔高度上升而减小的趋势，且阔价卜林大于针叶林。阔叶红松林、红松云冷杉林、岳桦云冷杉林和岳桦林土壤碳的年释放量分别为7392.43、7181.83、6507.29和6841.09kghm-2a-1；根系的年碳释放量分别为3332.93、2965.68、2708.84和3015.48kghm-2a-1。

川西北高寒草甸土壤呼吸研究：季节动态和放牧效应

除植被冠层的光合作用之外，土壤的呼吸作用是陆地生态系统碳收支中最大的通量。土壤呼吸即使发生较小的变化也能显著地减缓或加剧大气中CO2浓度的增加，从而明显影响到全球气候变化。土壤呼吸速率变化与否以及变化的方向可以反映生态系统对环境变化的敏感程度和响应模式。尽管如此，土壤呼吸仍是一个为人们了解不多的生态系统过程。 草地生态系统是陆地生态系统的一个重要组成部分。针对草地土壤呼吸进行野外实验研究和相应方法论的探讨将对区域乃至全球碳源汇性质的准确估算具有重要的科学意义。然而，近几年来关于草地土壤呼吸的主要研究工作都集中在温带草原和部分热带草原，而针对高寒草甸生态系统土壤呼吸的研究报道还很少。 2008年4月至2009年4月期间，我分别在2008年6、8、10、12月和2009年2月和4月分6次对川西北的典型高寒草甸群落的土壤呼吸进行观测，分析了不同类型高寒草甸群落土壤呼吸的季节变化特征以及环境因子和放牧模式对其影响。主要研究结果如下： 1）该地区高寒草甸生态系统在生长季（6月～8月）土壤呼吸速率较大（6.07～9.30μmolCO2¡m-2¡s-1 ） ， 在非生长季（ 12 月～ 2 月） 较小（ 0.16 ～0.49μmolCO2¡m-2¡s-1 ） 。土壤CO2 年累积最大释放量为3963 ～ 5730gCO2¡m-2¡yr-1，其中，生长季土壤CO2的释放量占年总释放量的85%～90%。非生长季占10%～15%。非生长季所占比例略小于冬季积雪覆盖地区的冬季土壤呼吸占年土壤呼吸量的比例（14%～30%）。温度，尤其地温，是影响该地区高寒草甸生态系统土壤呼吸速率的最主要环境因子。土壤呼吸速率与地上生物量和土壤水分之间没有显著相关性，但是土壤含水量过大会导致土壤呼吸速率下降。 2）在观测期内，草丘区的土壤呼吸显著高于对照区的土壤呼吸，其最大土壤呼吸速率为16.77μmolCO2¡m-2¡s-1，土壤CO2 年累积最大释放量为8145gCO2¡m-2¡yr-1，是对照区的近2 倍。由于草丘在高寒草甸中占有较大的面积比例（近30%），因此，它将对高寒草甸生态系统的碳循环起着重要的作用。 3）放牧模式不仅可以影响高寒草甸群落的土壤CO2 排放，而且还可以改变土壤呼吸的温度敏感性（Q10）。本研究表明，在生长季有长期放牧活动干扰时将会增加土壤向大气中释放二氧化碳的速度，促使土壤碳库中碳的流失。禁牧样地的土壤呼吸速率在刚禁牧时先迅速增大，随着禁牧时间的延长土壤呼吸速率将会下降。此外，与其它放牧模式相比，冬季放牧将高寒草甸群落土壤呼吸速率在生长季达到最大值的时间明显向后推迟。不同放牧模式下高寒草甸群落土壤呼吸的Q10 值大小顺序为：禁牧一年群落>冬季放牧群落>禁牧三年群落>夏季放牧群落>自由放牧群落。 4）基于呼吸室技术的观测方法中，测量前的剪草处理可以明显改变该地区高寒草甸群落的土壤温度和土壤呼吸速率。在生长季，剪草处理将使土壤呼吸速率的瞬时响应增加90%左右。由于剪草处理明显增加了剪草样方白天的土壤温度，而土壤温度与土壤呼吸之间存在着极显著的指数相关关系，因而剪草处理导致土壤呼吸速率迅速增加。因此，在高寒地区基于呼吸室技术观测的土壤呼吸应当进行校正。 综上所述，川西北高寒草甸生态系统土壤呼吸速率在生长季较高，而在非生长季较低。土壤温度是影响该地区土壤呼吸的最主要环境因子。在实验观测期，草丘区土壤呼吸速率显著高于对照区的，是对照区土壤呼吸速率的近2倍。由于测量前的剪草处理可以明显改变待测点的土壤呼吸速率，因此，应对在高寒地区基于呼吸室技术观测的土壤呼吸进行校正。 Soil respiration is the second largest component (less than plant phtotosynthesis) of carbon dioxide flux between terrestrial ecosystems and the atmosphere. A minor change in soil respiration rate can significantly slow down or accelerate the increase of atmospheric CO2 concentration that is closely related to global climatic change. In turn, the change in the flux direction and rate of soil respiration may indicate the elasticity and stability of ecosystems to global changes and human disturbance. However, soil respiration is still an ecosystem process that has been poorly understood. Grassland ecosystem is an important component of the terrestrial ecosystem. Accurately estimating the CO2 flux from soil to atmosphere in situ is the key to evaluating the carbon resource and sink regionally or globally. Despite of extensive studies on the temperate and tropic grasslands, the soil respiration of alpine meadows has not substantially been measured. In the current study, soil respiration was measured for an annual cycle from April, 2008 to April, 2009 for the alpine meadow in northwestern Sichuan Province of China to determine the seasonal variation of soil respiration for the typical plant communities. The results are shown as follows: 1) Large seasonal variation of soil respiration was observed in the alpine meadow. The rate of soil respiration was the greatest (6.07～9.30μmolCO2¡m-2¡s-1) in June and the smallest (0.16 ～ 0.49μmolCO2¡m-2¡s-1) occurred from December to February in the non-growing season. The total emission of soil CO2 was estimated as 3963～5730 gCO2¡m-2¡yr-1, 85%~90% of which was released during the growing season, and 10%~15% during the non-growing season which was slightly less than the ratio of winter and annual CO2 flux from soil. Temperature, particularly the soil temperature, was the major environmental factor regulating the soil respiration. Significant and positive relationships were not found between soil respiration and soil moisture and between soil respiration and plant above-ground biomass, but excessive soil water content would decrease in the rate of soil respiration. 2) The rate of soil respiration in grass hummock communities was up to 16.77μmolCO2¡m-2¡s-1, which was about twice as great as in the controls (communities located in low and even sites). Considering the large proportion (about 30% on average) of hummock area in the meadow, it can be concluded that the hummocks played an important role in the carbon cycling of the study ecosystem. 3) Grazing patterns affected the flux of CO2 emission and the temperature sensitivity of soil respiration (Q10) in the alpine meadow. Grazing during growing season increased the rate of soil respiration. The rate of soil respiration increased significantly immediately after the alpine meadow being fenced, but thereafter decreased. In addition, grazing in winter delayed the peak respiration rate relative to the non-grazing mode. The Q10 value was the largest in the non-grazed area for one year, and next came the area with grazing in winter, followed by the non-grazed area for three years, the area with grazing in summer, and the non-limited grazed area. 4) In the chamber-based techniques, clipping manipulation before each measurement increased the transient rate of soil respiration by about 90% in the summer of the alpine meadow. As increase in soil temperature at daytime in the clipped plots by clipping and the exponential relationship between soil respiration and temperature, clipping manipulation led to increase in the rate of soil respiration. This suggested that a correction should be done for the techniques if employed in alpine and cold regions. In summary, the rate of soil respiration in the alpine meadow was the greatest in June and the smallest occurred from ecember to February in the non-growing season. Soil temperature was the major environmental factor regulating the soil respiration. The rate of soil respiration in grass hummock communities was up to 16.77μmolCO2¡m-2¡s-1, which was about twice as great as in the controls. A correction should be done for the techniques if employed in alpine and cold regions, because of the effect of clipping manipulation on soil temperature and respiration.