不同碳氮管理措施对春玉米农田土壤呼吸的影响

基于山西省寿阳旱作试验区长期定位试验,以春玉米农田为研究对象,探讨了不同碳氮管理措施对春玉米农田土壤呼吸的影响及土壤呼吸与土壤温度的关系。结果表明:碳氮处理土壤呼吸高于无肥区,其中施用化肥105 kg·hm-2、秸秆3 000 kg·hm-2、有机肥3 000 kg·hm-2时,土壤呼吸速率最低,为2.24μmol·m-2·s-1,与无肥区差异不显著;施用化肥31 kg·hm-2、秸秆5 121 kg·hm-2、有机肥4 500 kg·hm-2时,土壤呼吸速率最高,达3.51μmol·m-2·s-1,高出无肥区72.0%。化肥、秸秆、牛粪编码值与土壤呼吸速率满足关系式y=2.2-0.1 x1+0.2 x2-0.2 x1x3+0.2 x12+0.1 x22+0.1 x32,当化肥、秸秆、牛粪用量分别为131、1 500、3 750 kg·hm-2时,土壤呼吸速率达到最小值2.075μmol·m-2·s-1,该施肥配方可为当地春玉米生产施肥管理提供参考依据。土壤呼吸与土壤温度间存在y=a Tb显著相关关系,可解释两者间变异的46.9%~81.2%,Q10变化范围为1.86~4.71。综上可知,合理的碳氮管理措施可有效控制CO2的排放,并影响土壤呼吸对土壤温度的敏感性。     

玉米秸秆生物炭对休耕期农田地表反照率及热物理性质的影响

为了探究生物炭输入后对休耕期农田地表反照率及土壤热物理性质的影响,通过田间小区试验,研究在休耕期生物炭影响下农田地表反照率、土壤温度及土壤热物理性质的变化情况.本试验共设置3个处理:CK处理(不施用生物炭)、BC10处理(生物炭施用量为1.0 kg·m-2·年-1)、BC40处理(生物炭施用量为4.0?kg·m-2·年...     

不同原料生物炭理化性质的对比分析

为研究不同原料生物炭理化性质的差异,以苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭、污泥生物炭和褐煤生物炭6种生物炭为测试材料,利用傅里叶红外光谱仪和Boehm滴定法对生物炭表面官能团进行定性和定量分析,用电子扫描显微镜观察生物炭表面形貌,并测定生物炭的pH值、有机碳含量和阳离子交换量等基本理化性质。结果表明,除污泥生物炭呈弱酸性外(pH=6.76),其他生物炭均呈碱性(pH=8.49~9.96)。苜蓿秸秆生物炭有机碳含量最高(588.43 g·kg~(-1)),污泥生物炭最低(168.17 g·kg~(-1))。阳离子交换量大小排序为,苜蓿秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭葡萄藤生物炭小麦秸秆生物炭污泥生物炭褐煤生物炭。FTIR图谱表征显示,生物炭表面存在芳香烃类和含氧基团,生物炭的结构以芳环骨架为主。苜蓿生物炭表面官能团总数最多,污泥生物炭最少。扫描电镜(SEM)结果表明,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭表面有明显孔隙结构,褐煤生物炭和污泥生物炭表面并无明显的孔隙结构。综上,苜蓿秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、棉花秸秆生物炭、葡萄藤生物炭适用农田土壤改良与培肥,褐煤生物炭和污泥生物炭可尝试用于污染土壤的修复,同时污泥生物炭可用于盐碱土的改良。     

小麦秸秆生物炭对休耕期黄土农田土壤热性质的影响

为了研究小麦秸秆生物炭输入对休耕期农田土壤热性质的影响,共设置了3个小麦秸秆生物炭施用量水平进行田间小区试验,分别为0 kg·m-2(BC0)、1 kg·m-2(BC1)、4 kg·m-2(BC4),每个处理3个重复.对各小区土壤含水率、热容量、导热率、热扩散率和温度等指标进行了测定.结果表明:生物炭施加能显著降低土壤...     

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

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3.16 μmol (CO2)·m-2·s-1, 最大值为4.77 μmol (CO2)·m-2·s-1, 出现在7月28日, 最小值为1.31 μmol (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-1 127.0 g (C)·m-2, 碳交换速率在0.52～ -18.05 g (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36 d一直到收获, 玉米农田生态系统表现为碳汇.     

模拟增温增雨对克氏针茅草原土壤呼吸的影响

利用开顶式生长室（OTC）于2011年7-9月和2012年5-9月两个植物生长季在以克氏针茅（Stipa krylovii）为主要建群种的典型草原进行模拟增温和增雨的控制试验,以探讨增温和增雨及其交互作用对内蒙古克氏针茅（S.krylovii）草原土壤呼吸的影响。结果表明：（1）土壤呼吸速率日内变化和逐日变化均呈单峰曲线趋势,全天15：00达到最高值（2.26μmol·m-2·s-1）,生长季8月初达到最高值（5.51μmol·m-2·s-1）。9：00-11：00土壤呼吸速率能较好代表全天24h均值。（2）与对照相比,增温1.91℃使土壤呼吸速率降低19.0%,且白天降幅大于夜间。增雨20%使土壤呼吸速率较对照增加18.6%。而增温增雨（气温增加1.64℃,降雨量增加20%）处理下,土壤呼吸速率较对照增加13.0%。（3）土壤呼吸速率与土壤含水量、土壤温度均具有显著相关关系。约79%的土壤呼吸速率是由土壤温度和土壤含水量共同决定的,其中以土壤含水量为主（R2=0.797,P〈0.001）。气温升高使土壤含水量降低,间接导致土壤呼吸速率下降。研究结果可为典型草原科学应对气候变化和草地畜牧业可持续发展提供依据。     

氮肥施用对玉米根际呼吸温度敏感性的影响

为研究氮肥施用对玉米根际呼吸和土壤基础呼吸温度敏感性的影响,采用动态密闭气室红外CO2分析法,于2010年进行田间试验,该试验设4个处理：裸地不施氮肥（CK）、裸地施氮肥（CK-N）、种植玉米不施加氮肥（M）、种植玉米施加氮肥（M-N）,观测玉米田土壤呼吸各组分的日变化规律,同时观测土壤温度、气温等环境因子。结果表明,不种植玉米处理（CK和CK-N）土壤呼吸速率（土壤基础呼吸）为0.57～1.23μmol·m-2·s-1,施加氮肥对土壤基础呼吸没有显著影响;种植玉米条件下,施氮处理（M-N）的季节平均土壤呼吸速率为3.14μmol·m-2·s-1,显著高于不施氮处理（M）,增幅达31.9%。CK和CK-N处理的土壤基础呼吸温度敏感系数Q10分别为1.20、1.25,而不施氮和施氮条件下玉米根际呼吸的Q10值则分别为1.27、1.49。施加氮肥导致玉米根际呼吸温度敏感性明显增强（Q10值增大）,而土壤基础呼吸的温度敏感性则无明显变化,两种效应的叠加使得种植玉米土壤的总呼吸速率温度敏感性明显增加。     

紫色土丘陵区保护性耕作下旱地土壤呼吸及影响因素

为了探讨保护性耕作对旱作农田土壤呼吸的影响,采用LI6400XT便携式光合作用测量系统自带的土壤呼吸室(6400-09)在重庆北碚西南大学试验农场对传统耕作(T,traditional farming)、垄作(R,ridge planting)、传统耕作+秸秆覆盖(TS,traditional farming+straw mulching)、垄作+秸秆覆盖(RS,ridge planting+straw mulching)、传统耕作+秸秆覆盖+秸秆速腐剂(TSD,traditional farming+straw mulching+decomposing agent)、垄作+秸秆覆盖+秸秆速腐剂(RSD,ridge planting+straw mulching+decomposing agent)6种处理下的西南紫色土丘陵区小麦/玉米/大豆套作体系中作物生长季节的土壤呼吸及其水热因子进行了测定和分析。结果表明,6种处理中土壤呼吸速率的季节变化明显,各处理日均土壤呼吸速率差异显著。其中在小麦-大豆条带,小麦土壤呼吸速率均值为1.53μmol m-2s-1,大豆土壤呼吸速率日均值为4.10μmol m-2s-1,各处理日平均土壤呼吸速率大小排序为TRTSTSDRSRSD。在空地-玉米-空地条带,玉米土壤呼吸日均值为2.56μmol m-2s-1,介于小麦和大豆土壤呼吸速率之间,各处理日平均土壤呼吸大小排序为RTRSTSRSDTSD。整个套作体系土壤呼吸总量C为1 543~2 134 g m-2,表现为TRRSTSTSDRSD。研究结果还显示土壤温度和土壤水分是影响旱地农田土壤呼吸的主要因素,二者分别解释了土壤呼吸季节变化的28.9%~53.7%和13.7%~42.0%。水热因子与土壤呼吸速率的回归分析表明,指数方程较好地模拟了土壤呼吸与10 cm土温的关系,土壤呼吸的温度敏感性指标Q10值在2.25~2.69之间;而土壤呼吸与5 cm土壤水分的关系以抛物线型函数模拟最优。土壤呼吸对土壤水分的响应阈值为14.94%。该研究为明确农田生态系统土壤呼吸变化规律及影响因素的控制机理提高参考,对估算全球碳平衡、评估区域碳源汇具有重要意义。     

模拟酸雨对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸、硝化和反硝化作用的影响

为研究模拟酸雨对冬小麦-大豆轮作农田土壤呼吸、硝化和反硝化作用的影响,在农田进行随机区组试验,布设4个区组,每块区组随机设置4个模拟酸雨处理,分别为去离子水A1（pH=6.7）、A2（pH=4.0）、A3（pH=3.0）、A4（pH=2.0）。采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对不同酸雨强度的冬小麦-大豆轮作农田进行土壤呼吸速率观测,并采用气压过程分离技术（BaPS）测定不同酸雨处理的土壤CO2产生速率、硝化速率和反硝化速率。试验结果表明,冬小麦田各处理间土壤呼吸速率无显著差异（P〉0.05）;大豆田高强度模拟酸雨A4处理明显抑制了土壤呼吸作用（P〈0.05）。就冬小麦-大豆轮作生长季而言,各处理土壤呼吸速率无显著差异（P〉0.05）,其平均土壤呼吸速率分别为（2.26±0.11）、（2.31±0.20）、（1.91±0.09）、（2.03±0.17）μmol·m-2·s-1。冬小麦田A1、A3、A4处理间土壤CO2产生速率、硝化速率和反硝化速率均无显著性差异（P〉0.05）。高强度模拟酸雨抑制了大豆田土壤CO2产生速率;大豆田A1、A3、A4处理的硝化速率测定均值分别为（191.6±36.1）、（261.6±36.3）μg·kg-1·h-1和（255.2±45.1）μg·kg-1·h-1,这3个处理的反硝化速率均值分别为（172.8±19.8）、（216.0±45.7）μg·kg-·1h-1和（216.3±44.6）μg·kg-·1h-1。研究表明,模拟酸雨强度升高未显著影响冬小麦田土壤呼吸、硝化和反硝化作用;高强度模拟酸雨（pH=2.0）降低了大豆田土壤呼吸速率和CO2产生速率,但对土壤硝化和反硝化作用有促进作用。     

长期深耕秸秆还田配施生物炭对砂姜黑土团聚体及小麦-玉米产量的影响

为探究耕作方式、秸秆还田和生物炭添加结合对土壤团聚体粒径分布、团聚体养分特征、养分库储量及小麦-玉米周年产量的影响,本研究采用3因素2水平试验设计,分别为耕作方式：常规旋耕（CT）,深翻耕作（DT）;秸秆处理：秸秆还田（S）、秸秆不还田（NS）;生物炭：生物炭添加（B）、无生物炭添加（NB）,共8个处理。结果表明：无生物炭添加时,旋耕秸秆还田显著提高了0~15 cm土层团聚体稳定性及土壤养分库储量,而深耕秸秆还田显著改善了>15~30 cm土层土壤团粒组成,提升土壤肥力,促进作物增产。相关性分析表明,砂姜黑土中作物产量的提升更依赖于深层（>15~30 cm）土壤物理结构的改善和土壤肥力的提升。配施生物炭后如DT-S-B（深耕秸秆还田配施生物炭）较CT-NS-NB（旋耕秸秆不还田无生物炭）处理尤其使>15~30 cm土层团聚体稳定性显著增强,>2 mm粒级团聚体比例、重量平均直径和几何平均直径值分别增加165.88%、62.37%和119.81%,显著提高>2 mm粒级团聚体有机碳、全氮和全磷含量,提高了>2 mm粒级团聚体有机碳和养分固持能力,降低了<2 mm粒级团聚体有机碳和养分固持能力,使>15~30 cm土层土壤有机碳库储量、全氮、全磷和全钾库储量分别显著提升37.41%、38.99%、41.26%和9.84%,促使2年作物周年产量平均增加22.96%,但在深耕秸秆还田的基础上配施生物炭在短期内增产效果不显著。综上,深耕秸秆还田配施生物炭能够显著改善黄淮海南部砂姜黑土深层土壤团聚体粒径分布和稳定性,提升了土壤肥力和作物周年产量,保障了农田高效绿色可持续生产。     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭输入水平下春小麦农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的排放通量进行全生育期连续观测,并分析其影响因子。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下[0 t·hm~(-2)(CK)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2)],旱作农田土壤在春小麦全生育期内均表现为CH_4弱源、N_2O源和CO_2源。全生育期各处理CH_4平均排放通量依次为:0.005 7 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.0047 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.003 6 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.003 3 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.002 7 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.000 4 mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:0.230 5 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.144 1 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.135 3 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.098 9 mg·m~(-2)·h~(-1)、0.125 0 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.151 3mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:0.449 2μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.447 0μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.430 3μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.391 4μmol·m~(-2)·s~(-1)、0.408 0μmol·m~(-2)·s~(-1)和0.416 4μmol·m~(-2)·s~(-1)。土壤CH_4排放通量随生物质炭输入量的增加而减小;当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,N_2O、CO_2排放通量则呈显著增大趋势。各处理在5~15 cm土层平均土壤温度差异显著(P0.05),在5~10 cm土层平均土壤含水量差异显著(P0.05),土壤温度及含水量受生物质炭影响明显;且CK处理不同土层的土壤温度及含水量波动最大,生物质炭输入可在一定程度上降低不同土层土壤的水热变化幅度;N_2O、CO_2排放通量与10~15 cm土层土壤温度呈显著性负相关,与20~25 cm土壤温度呈显著性正相关;CH_4平均排放通量与5~10 cm土层土壤温度呈显著性负相关,与其含水量呈显著性正相关;N_2O平均排放通量与15~20 cm土层土壤温度呈显著性正相关;CH_4、N_2O、CO_2平均排放通量与0~5 cm土层土壤水分呈显著性负相关。生物质炭的输入能够减小温室气体的排放,且会因其输入量的不同而异,因此适量应用生物质炭有利于旱作农田生育期内增汇减排。     

不同生物质炭输入水平下旱作农田温室气体排放日变化研究

在陇中黄土高原干旱半干旱区,采用小区定位试验,对不同生物质炭水平(0 t·hm~(-2)、10 t·hm~(-2)、20 t·hm~(-2)、30 t·hm~(-2)、40 t·hm~(-2)、50 t·hm~(-2))下农田土壤温室气体(CO_2、N_2O和CH_4)的日排放通量及其影响因子进行连续观测,并确定1 d中不同生物质炭处理水平下的最佳观测时间。结果表明:6个生物质炭输入水平处理下,春小麦地土壤CH_4、N_2O和CO_2通量变化趋势与气温日变化轨迹大体一致,均表现为白天排放量大于夜间,并在4:00—5:00时,出现对CH_4通量的吸收峰,以及N_2O与CO_2的排放低谷;全天内各处理CH_4平均排放通量依次为:10.14mg·m~(-2)·h~(-1)、7.82mg·m~(-2)·h~(-1)、6.57mg·m~(-2)·h~(-1)、-0.10mg·m~(-2)·h~(-1)、1.05mg·m~(-2)·h~(-1)和2.89mg·m~(-2)·h~(-1),N_2O平均排放通量依次为:288.79mg·m~(-2)·h~(-1)、201.78mg·m~(-2)·h~(-1)、157.14mg·m~(-2)·h~(-1)、112.06mg·m~(-2)·h~(-1)、154.60mg·m~(-2)·h~(-1)和164.02mg·m~(-2)·h~(-1),CO_2平均排放通量依次为:85.44 mg·m~(-2)·h~(-1)、80.91 mg·m~(-2)·h~(-1)、76.49 mg·m~(-2)·h~(-1)、65.29 mg·m~(-2)·h~(-1)、67.19 mg·m~(-2)·h~(-1)和69.10 mg·m~(-2)·h~(-1);当生物质炭输入量小于30 t·hm~(-2)时,土壤CH_4、N_2O、CO_2排放通量随其输入量增加而显著减小,但当其输入量超过30 t·hm~(-2)时,3种温室气体排放通量则呈显著增大趋势;当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,春小麦土壤全天表现为CH_4的吸收汇,其余各水平处理下的土壤表现为CH_4的弱排放源;6种处理水平下,全天春小麦地土壤表现为N_2O、CO_2的排放源。0~5 cm的土壤温度及水分(y)与生物质炭输入量(x)回归方程分别为y=-0.017 6x+16.585(R~2=0.302 6,r=-0.55,P0.05)和y=0.056 5x+13.626(R~2=0.815 1,r=0.903,P0.05),生物质炭输入量与0~5 cm的土壤水分呈显著正相关关系;无生物质炭输入处理下3种温室气体的吸收或排放通量与地表温度及5 cm地温均呈显著正相关关系,其他各处理也表现出不同程度的正相关关系。因此,当生物质炭输入水平为30 t·hm~(-2)时,更有利于CH_4、N_2O和CO_2 3种温室气体的增汇减排;生物质炭输入水平差异引起的土壤温度及水分差异可能是不同生物质炭处理CH_4、N_2O和CO_2日排放通量产生差异的主要原因;由矫正系数及最佳时段温室气体排放量与累积排放量回归分析可得,3种温室气体的最佳同期观测时间为8:00—9:00。     

黄土丘陵区油松、沙棘人工林土壤呼吸动态及其对土壤温度和水分的响应

作为陆地生态系统碳通量的重要组成部分,土壤呼吸在维持全球碳循环及碳平衡中具有重要作用.以黄土丘陵区油松、沙棘人工林为研究对象,于2015年6月至2016年5月,采用LI-8100土壤碳通量测量系统,分别观测二者的土壤呼吸(Rs)、5 cm土壤温度(T)和水分(W),分析2种人工林Rs的动态特征及其对T和W的响应.结果表明:1)季节尺度油松、沙棘人工林Rs夏季(6-8月)最高(2.31和2.89 μmolCO2/m2·s),冬季(12-2月)最低(0.60和0.65μmolCO2/m2·s),年均值分别为1.51和1.92 μmolCO2/m2·s,年呼吸总量分别为18.90和22.81tCO2/hm2·a,冬季呼吸量占年呼吸总量比例分别为14.67％和12.65％;日尺度最高值出现在10:00-16:00,最低值均出现在6:00.2)季节尺度2种林分Rs与T均呈显著指数关系(P＜0.01),与W则呈显著线性负相关(P＜0.01),且沙棘林全年尺度土壤呼吸Q10值(1.40)显著高于油松林(1.34,P＜0.01).3)日尺度上,油松、沙棘人工林W分别大于13％和12％时,T对Rs的解释量(R2)均有所提高.因此,在充分考虑温度和水分对土壤呼吸影响的同时,加强冬季土壤呼吸的观测,对未来气候变化条件下,区域碳循环估算模型的完善具有重要意义.     

南亚热带果园土壤二氧化碳释放变异性研究

Temporal variability in soil CO2 emission from an orchard was measured using a dynamic open-chamber system for measuring soil CO2 effiux in Heshan Guangdong Province, in the lower subtropical area of China. Intensive measurements were conducted for a period of 12 months. Soil CO2 emissions were also modeled by multiple regression analysis from daily air temperature, dry-bulb saturated vapor pressure, relative humidity, atmospheric pressure, soil moisture, and soil temperature. Data was analyzed based on soil moisture levels and air temperature with annual data being grouped into either hot-humid season or relatively cool season based on the precipitation patterns. This was essential in order to acquire simplified exponential models for parameter estimation. Minimum and maximum daily mean soil CO2 effiux rates were observed in November and July, with respective rates of 1.98 ± 0.66 and 11.04 ± 0.96 μmol m^-2 s^-1 being recorded. Annual average soil CO2 emission （FCO2） was 5.92 μmol m^-2 s^-1. Including all the weather variables into the model helped to explain 73.9% of temporal variability in soil CO2 emission during the measurement period. Soil CO2 effiux increased with increasing soil temperature and soil moisture. Preliminary results showed that Q10, which is defined as the difference in respiration rates over a 10 ℃ interval, was partly explained by fine root biomass. Soil temperature and soil moisture were the dominant factors controlling soil CO2 effiux and were regarded as the driving variables for CO2 production in the soil. Including these two variables in regression models could provide a useful tool for predicting the variation of CO2 emission in the commercial forest Soils of South China .     

炭输入及生化调控对设施菜田土壤N_2O排放的影响

本研究以河北永清蔬菜基地设施菜田土壤为研究对象,控制温度(25±1)℃和土壤含水量(70%WFPS),采用静态培养方法,通过监测培养期间土壤N_2O排放通量、无机氮含量及土壤中酶活性的变化情况,研究炭输入及生化调控对设施菜田N_2O排放及氮素转化的影响。结果表明,土壤添加尿素后,N_2O排放峰值达到644.11μg N·kg~(-1)·d~(-1),添加双氰胺(DCD)和石灰氮(CaCN_2)的土壤N_2O排放峰值分别为101.47μg N·kg~(-1)·d~(-1)和36.74μg N·kg~(-1)·d~(-1),对于N_2O减排效果好,且能有效抑制亚硝态氮的产生;施用控释尿素、添加黑炭或有机肥能减少N_2O排放,而添加石灰氮闷棚显著增加了N_2O排放。控释尿素、秸秆、黑炭、DCD和CaCN_2均对铵态氮向硝态氮的转化有一定抑制作用,施加石灰氮或有机肥有助于减少硝态氮向亚硝态氮的转化。相关分析表明,土壤中硝态氮和亚硝态氮含量增加,有助于反硝化过程的进行,增加了N_2O排放的风险。     

黄土区夏闲期土壤呼吸变化特征及其影响因素

本文以1984年设立在黄土旱塬区长期田间定位试验为平台,于2009年采用动态密闭气室法(Li-8100,USA),监测了不同施肥措施下旱地冬麦种植系统中休闲期(7月至9月)土壤呼吸、10cm土层的温度和含水量变化,研究了休闲期土壤呼吸变化特征及其与环境因子的关系。结果表明:黄土旱塬农田休闲期土壤呼吸速率变化剧烈,最大值为5.05μmol m-2s-1,最小值为0.06μmol m-2s-1,平均值为2.00μmol m-2s-1,变异系数为116.5%;整个休闲期不同施肥处理的土壤呼吸速率大小为:化肥有机肥配施处理(NMP)有机肥处理(M)化肥氮磷处理(NP)化肥氮处理(N)和不施肥处理(CK);2009年7月7日至9月11日间NPM、M、NP、N和CK处理土壤CO2-C排放量分别为2.0、1.6、1.2、0.8和0.8 Mg hm-2;土壤呼吸与土壤水分为极显著抛物线关系(p0.01),可解释55%以上的土壤呼吸变异性;土壤呼吸与土壤温度呈显著线性相关(p0.01),但仅能解释呼吸作用变异性的19%~39%;土壤呼吸对耕作的响应强度与微生物量碳极显著线性正相关(p0.01),与土壤有机碳显著线性正相关(p0.05),与全氮、可溶性碳无明显关系(p0.05);降雨对土壤呼吸的促进或抑制主要取决于降雨前的土壤水分状况。长期水分亏缺降雨,降雨可明显促进土壤呼吸,而土壤水分充足时,降雨抑制土壤呼吸,其影响大小与土壤有机碳、全氮、土壤可溶性碳和微生物量碳密切相关。休闲期土壤呼吸受土壤水分、土壤干湿变化、土壤温度、翻耕及土壤有机碳水平等因素的影响。     

两种不同矮蔓型西葫芦冠层光合特性的差异分析

在日光温室自然光照下,对2个半矮蔓和2个矮蔓西葫芦品种的光合速率与光合参数的变化及光响应进行了研究。结果表明,西葫芦净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)的日变化皆呈单峰曲线,水分利用率(WUE)变化呈双峰曲线,其中半矮蔓品种不同生育期的Pn、午后Tr及WUE都高于矮蔓品种。不同矮蔓型西葫芦冠层的光合速率的差异可以用光合叶位差(PDLP)和光合时间差(PDDT)来表示,半矮蔓品种的PDLP和PDDT显著低于矮蔓品种(苗期除外),表明半矮蔓品种耐强光,植株碳同化能力强于矮蔓品种;结瓜期半矮蔓品种午后强光下叶温低于矮蔓品种,是其Pn较高的原因之一。半矮蔓品种C3的光饱和点为1265.0μmol·m-2·s-1,补偿点为30.4μmol·m-2·s-1,最大光合速率为31.4μmol·m-2·s-1,表观量子效率(AQY)为0.0524mol·mol-1,矮蔓品种D4的光饱和点为1162.5μmol·m-2·s-1,补偿点为44.8μmol·m-2·s-1,最大光合速率为25.6μmol·m-2·s-1,表观量子效率为(AQY)0.0457mol·mol-1。与矮蔓品种相比,半矮蔓品种冠层耐强光和弱光的能力强。     

两种轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响

通过分析不同作物轮作模式下秸秆还田对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,为深入探究关中地区农田生态系统碳循环提供理论依据。试验设置于陕西省杨凌地区,在2012年10月至2014年9月期间以冬小麦-夏玉米轮作模式和冬小麦-夏大豆轮作模式作为研究对象,分别设置秸秆还田(SM)和秸秆不还田(NS)两个处理,测定分析不同处理下土壤呼吸、土壤温度及土壤含水量的变化趋势和差异,并估算土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10))。结果表明:土壤呼吸存在明显的季节变化,在作物生育期大部分时间内,SM处理的土壤呼吸速率均显著高于NS处理(P0.05),且SM处理的作物生育期土壤呼吸平均速率及土壤呼吸累计排放量也极显著高于NS处理(P0.01);不同作物生育期土壤呼吸平均速率依次为夏玉米夏大豆冬小麦,土壤呼吸总量表现为冬小麦夏玉米夏大豆、冬小麦-夏玉米轮作冬小麦-夏大豆轮作。冬小麦-夏玉米轮作与冬小麦-大豆轮作的土壤温度间存在差异;其中,在冬小麦生育前期,冬小麦-夏玉米轮作的土壤温度显著高于冬小麦-大豆轮作;第2季夏玉米生育期内5 cm深度的土壤温度显著低于同季的夏大豆;相比NS处理,SM处理能提高冬季土壤的温度,并降低春季和夏季的土壤温度;在高温少雨的时期内,SM处理能够提高0~30 cm土壤的平均含水量,不同的前茬作物引起两种轮作模式中冬小麦耕作层土壤含水量间明显的差异,夏玉米耕作层土壤含水量显著高于夏大豆。相关分析表明,土壤呼吸与5 cm和10 cm土壤温度均存在极显著的正相关性,且与5 cm土壤温度的相关性更好;但土壤呼吸与0~30 cm的土壤平均含水量无显著相关性。5 cm和10 cm土壤温度变化能够分别解释土壤呼吸变化的64.6%~67.3%和51.5%~59.6%。整个研究周期内,温度敏感性(Q_(10))为1.70~2.01,冬小麦-夏玉米轮作的温度敏感性显著高于冬小麦-大豆轮作,且同一轮作模式下SM处理的温度敏感性显著低于NS处理。因此,秸秆还田能够提高农田的土壤呼吸作用,降低土壤呼吸的温度敏感性,同时能够调节土壤的水热状况。