不同玉米秸秆还田方式对冬小麦田土壤呼吸的影响

在连续耕作10年的保护性耕作农田进行定位试验,采用静态箱-TGC气体分析仪法田间原位观测玉米秸秆还田对冬小麦田土壤呼吸的影响.结果表明:麦田土壤呼吸与玉米秸秆留茬高度呈显著正相关关系,且在小麦整个生育期具有两个峰值;免耕不还田处理的土壤呼吸为免耕全量还田处理的72.5％,常规耕作不还田处理的土壤呼吸为常规耕作全量还田处理的76.5％.土壤呼吸与20 cm土层土壤温度和有机碳含量呈显著正相关,但与40 cm土层土壤有机碳含量相关性不显著;土壤水分与土壤呼吸的相关性显著.麦田秸秆全量还田处理的土壤日呼吸值呈单峰曲线,于18:00达到最高.20 cm土层土壤温度与土壤呼吸值的变化趋势一致.不同秸秆还田量处理中,留茬1 m的秸秆还田处理能显著减少土壤呼吸,是较合理的秸秆还田方式.     

川西亚高山针叶林土壤呼吸速率与不同土层温度的关系

采用密闭气室红外CO2分析法（IRGA）,在野外连续定位测定了川西亚高山冷杉原始林的土壤呼吸,并对其不同土层（0、5、10、15和20cm）的温度进行了同步测定．在此基础上,分析了土壤呼吸的日、季节动态变化,及其与不同土层温度的关系和土壤呼吸Q10值变化．结果表明：冷杉原始林土壤呼吸呈现明显的日变化和季节变化．土壤呼吸的日最高值出现在12：00-14：00,最低值出现在8：00—10：00,与土壤表面温度的日变化一致;土壤呼吸的季节变化表明：7—8月的土壤呼吸高于9-11月,与不同土层温度季节变化规律一致;土壤呼吸与不同土层温度呈显著的指数增长关系,土壤呼吸速率与土壤15cm深处温度的相关性明显高于其它土层;利用Q10模型计算0～20cm各土层的Q10值分别为2．36、4．75、4．90、6．27和5．46,表明海拔高、温度低的环境条件下,土壤呼吸的Q10值偏高．     

日光温室地面覆盖对嫁接与未嫁接黄瓜生长发育、产量及土壤环境的影响

研究了秸秆、地膜和秸秆+地膜覆盖对日光温室嫁接与未嫁接黄瓜生长发育、产量及土壤环境的影响.结果表明,地面覆盖不仅能促进雌花分化、缩短成瓜时间、增加单瓜重、提高黄瓜产量,而且能降低畸形瓜比例,提高产品的商品性.其中以覆盖秸秆+地膜作用最明显、增产幅度最大,覆盖秸秆和覆盖地膜次之;嫁接黄瓜的处理效果优于未嫁接黄瓜.此外,地面覆盖对土壤环境也具有重要影响,但不同处理之间差异较大.地温日变化呈单峰曲线, 5cm、10 cm地温的波峰出现在14:30,随着土层的加深而波峰推迟出现,峰值也逐渐减小.秸秆覆盖具有降低最高地温和提高最低地温的作用,使土壤温度保持相对稳定;地膜覆盖对最高地温的增幅最大、对最低地温的增幅最小,从而使地温变幅最大;秸秆+地膜覆盖既增温又保温.地面覆盖的土壤呼吸速率均显著高于对照(P＜0.01),并以秸秆+地膜覆盖的土壤呼吸速率最高,地膜覆盖与秸秆覆盖次之,土壤呼吸速率日变化也呈单峰曲线,与 5cm、10 cm地温日变化趋势一致,峰值出现在14:30左右,土壤呼吸速率与 5cm、10 cm地温达显著或极显著相关.秸秆覆盖与秸秆+地膜覆盖的0～20 cm土层土壤容重显著小于地膜覆盖与对照(P＜0.01),地膜覆盖的土壤容重略小于对照,随着土层的加深,各处理间土壤容重差异渐小.     

黄土旱塬区不同覆盖措施对冬小麦农田土壤呼吸的影响

采用田间试验研究了黄土旱塬区不同覆盖措施下的冬小麦农田土壤呼吸日变化和季节变化特征.试验包括4个处理：作物生育期秸秆覆盖600 kg·hm^-2（M₆₀₀）、秸秆覆盖300 kg·hm^-2（M₃₀₀）、地膜覆盖（PM）和无覆盖处理（CK）.结果表明：冬小麦农田土壤呼吸速率从播种至返青之前呈下降趋势,处理间没有显著差异;越冬后土壤呼吸速率迅速提高,至拔节期最高.与CK相比,3个覆盖处理在越冬至成熟期间均显著促进了土壤CO₂的释放,其中PM与其他处理间的差异达到极显著水平.全生育期M₆₀₀和M₃₀₀处理土壤呼吸速率平均分别为1.47和1.52 μmol CO₂·m^-2·s^-1,较CK（1.38 μmol CO₂·m^-2·s^-1）分别提高了6.6%和10.2%;PM处理土壤呼吸速率平均为3.63 μmol CO₂·m^-2·s^-1,较CK提高了163%.CK处理土壤呼吸日变化呈单峰曲线,峰值出现在12：00左右,秸秆覆盖后峰值时间推迟到14：00左右;PM处理土壤呼吸日变化特征在拔节期与对照相似,在成熟期则呈双峰曲线,峰值分别出现在12：00和16：00左右.土壤呼吸速率与土壤温度和土壤水分分别呈指数和抛物线式相关.     

西双版纳地区稻田CO2排放通量

采用静态暗箱-气相色谱法对云南西双版纳地区单季稻田CO2排放及氮肥、水热因子对CO2排放的影响进行田间原位观测研究.试验设3个氮肥水平处理:N0(0 kg N hm-2)、N150(150 kg N hm-2)和N300(300 kg N hm-2).结果表明,受一天温度变化的影响,西双版纳地区稻田生态系统呼吸日变化为单峰型,其最大值出现在11:00～13:00之间,最小值出现在凌晨.稻田土壤呼吸呈明显的季节变化趋势,土壤呼吸平均速率为水稻收获后休闲季节>种植前休闲季节>水稻生长季节,差异达到1%显著水平.不同季节影响土壤呼吸的环境因子不同.土壤水分含量低于34%时,土壤呼吸速率与土壤含水量呈正相关,达5%显著水平;地面淹水时,土壤呼吸速率与淹水深度呈1%极显著负相关;水分含量高于38%时,土壤呼吸速率与温度呈极显著指数相关.长期考虑(整个生长季节),氮肥的施用对稻田土壤呼吸和生态系统呼吸无影响;N300处理抑制植株呼吸作用,单位生物量呼吸速率下降.氮肥的施用对土壤呼吸有短期影响,氮肥用量增加,土壤呼吸速率增加.计算得出N0、N150和N300处理年土壤呼吸量分别为6.27、6.31 t C hm-2 a-1和5.89 t C hm-2 a-1;年净固定大气中CO2-C分别为1.41、2.22 t C hm-2 a-1和1 11 t C hm-2 a-1,表明西双版纳稻田生态系统是碳汇.     

不同秸秆还田和耕作方式对夏玉米农田土壤呼吸及微生物活性的影响

采用基质诱导呼吸法和CO2释放量法,研究了冬小麦季长期不同耕作方式(常规翻耕、免耕和深松)和秸秆处理(秸秆还田和无秸秆还田)对夏玉米田土壤呼吸及微生物活性的影响.结果表明:秸秆还田和保护性耕作主要在O～ 10 cm土层起作用.秸秆还田能明显提高土壤微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵,在苗期和开花期提高土壤呼吸,而在灌浆期、腊熟期和收获期降低土壤呼吸;在相同秸秆处理条件下,深松和免耕比常规翻耕能显著降低土壤呼吸和呼吸熵,提高微生物生物量碳和微生物活性.整个生育期,秸秆还田结合保护性耕作能显著提高微生物生物量碳和微生物活性,降低呼吸熵,与常规翻耕无秸秆还田相比,深松秸秆还田和免耕秸秆还田0～10 cm土层微生物生物量碳平均提高了95.8％和74.3％,微生物活性提高了97.1％和74.2％.     

保护性耕作对土壤微生物量及活性的影响

研究保护性耕作对土壤微生物特性的影响对于土壤管理具有重要意义。试验研究了保护性耕作对麦田土壤微生物量碳、活跃微生物量、土壤呼吸、呼吸商的影响。前3项采用的方法分别是:基质诱导呼吸法、呼吸曲线数学分析法和CO2释放量法。结果表明,保护性耕作土壤微生物量碳0～10cm土层大于10～20cm土层,而常规耕作两土层间无明显差异。秸秆还田在播种前、越冬期和起身期能显著提高土壤微生物量碳,而开花期和收获期则降低土壤微生物量碳。少耕还田10～20cm土层微生物具有较强的养分调控作用。保护性耕作利于0～10cm土层活跃微生物量的提高。秸秆还田和保护性耕作在耕作作业初期(越冬期和起身期)能增强土壤呼吸速率;在耕作作业后期(开花期和收获期)能显著降低土壤呼吸速率。免耕秸秆覆盖在10～20cm土层呼吸商较高,而常规耕作无秸秆还田在0～10cm土层呼吸商较高。土壤微生物量碳和呼吸商是衡量土壤微生物特性的重要指标。     

黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态

依据黄土旱塬区黑垆土上中国科学院长武站长期定位试验 (始于1984年),于2008年3月到6月,测定了冬小麦连作系统中返青期、拔节期、抽穗期、灌浆期和收获期土壤呼吸日变化、生育期变化以及土壤可溶性有机碳(Dissolved organic C, DOC)和微生物量碳(Soil microbial biomass C, MBC),研究了施肥措施对土壤呼吸、DOC和MBC的影响以及土壤呼吸与碳组分之间的关系.研究涉及6个处理:休闲地(F)、不施肥(CK)、有机肥(M)、氮肥(N)、氮磷肥(NP)和氮磷有机肥(NPM).结果表明,冬小麦连作系统中土壤呼吸的日变化格局呈单峰曲线,最高值出现在12:00左右(拔节期)和14:30左右(成熟期),最小值出现在0:00～3:00之间或6:00左右;冬小麦土壤呼吸速率拔节期最高,其次是灌浆后期,抽穗期最低;不同施肥条件下,各生育期土壤呼吸速率大小顺序:NPM＞M＞NP＞N＞CK＞F.土壤水分亏缺是导致抽穗期和灌浆期土壤呼吸速率降低的重要原因.各施肥处理DOC含量高低顺序为灌浆期＞抽穗期＞成熟期＞返青期＞拔节期;除M,NPM处理MBC含量拔节期＞灌浆期外,各施肥处理MBC含量高低顺序为成熟期＞抽穗期＞灌浆期＞拔节期＞返青期.同一处理不同生育期土壤呼吸速率与DOC,MBC的相关性较低,但同生育期不同施肥处理土壤呼吸与土壤有机碳组分间存在显著的相关性.以F处理土壤呼吸为基础,估算CK、N和NP处理生育期根系对土壤呼吸的平均贡献率依次为36%、45%和54%.     

不同耕作措施下旱地农田土壤呼吸及其影响因素

为探讨耕作措施对旱地农田土壤呼吸的影响,采用动态气室法在山西寿阳地区对秸秆还田、免耕覆盖、浅旋耕、常规耕作4种耕作措施下玉米生长季土壤呼吸及影响因子进行了测定和分析。结果表明,4种耕作措施下土壤呼吸速率的日和季节变化规律明显,均呈单峰型,呼吸速率的日峰值出现在11:30 13:30,呼吸速率的季节峰值出现在7月上旬至中旬。浅旋耕、秸秆还田、常规耕作、免耕覆盖措施整个生长季平均土壤呼吸速率分别为2.82、2.77、2.64μmolCO.2m-.2s-1和2.49μmolCO.2m-.2s-1,处理间无显著差异。研究结果还显示土壤温度和湿度是影响旱地农田土壤呼吸的主要因子,二者分别解释了土壤呼吸季节变化的55%78%,20%43%。4种措施下土壤呼吸的温度敏感系数Q10值在2.19 3.07之间,大小依次为免耕覆盖浅旋耕秸秆还田常规耕作。对水分的敏感性依次为免耕覆盖秸秆还田浅旋耕常规耕作。     

秸秆还田和施氮对农田土壤呼吸的影响

2003年10月至2004年9月期间在华北平原冬小麦-玉米轮作的高产粮区开展了土壤温度、秸秆还田和施氮对农田土壤呼吸影响的研究。土壤类型是砂姜黑土。试验共设6个处理,分别是N 1、N 1 W、N 2 W、N 3 W N 1 W O和N 2 W M,其中N 1、N 2和N 3表示3个施氮水平(纯N计,下同),分别是200 kg hm-2、400 kg hm-2和600 kg hm-2,W表示小麦秸秆还田,M表示玉米秸秆的1/3还田,O表示施用有机肥(每年施用鸡粪30 m3hm-2)。土壤呼吸采用碱液吸收法测定,每个处理6次重复,结果表明:(1)土壤呼吸季节动态明显,夏季高冬季低,土壤呼吸排放速率与5cm深度地温线性拟合最好(R2=0.63~0.74,p<0.001),而与地表温度线性拟合最差。各处理土壤呼吸的年通量在5650~7061 kg.hm-2(纯C计,下同),随着秸秆还田量的增加,土壤呼吸通量显著增加(p=0.05),随着施氮量的增加土壤呼吸通量也增加,但只有施氮量相差400 kg hm-2时,土壤呼吸通量差异显著(p=0.05),施用有机肥的处理土壤呼吸通量最高,有机肥施用后1~2个月,有机肥快速分解,表现为高的土壤呼吸通量。由土壤呼吸与5cm深度地温指数拟合方程求得的Q10值在1.86~2.26之间。     

不同耕作措施下冬小麦生长季农田二氧化碳排放通量及其与土壤温度的关系

利用长期定位试验研究了华北平原不同耕作措施下冬小麦生育期农田CO2排放通量,并对CO2排放通量和土壤温度进行了回归模拟.结果表明冬小麦生育期CO2排放速率表现为翻耕＞旋耕＞免耕,平均分别为343.69、337.54和190.47 mg·m-2·h-1.各处理冬小麦生育期CO2排放通量与土壤温度呈显著正相关;翻耕地CO2排放通量与10 cm地温相关性最高,旋耕地和免耕地则与10 cm和20 cm地温相关性较高.CO2排放通量和土壤温度呈指数函数关系(P＜0.01),利用10 cm地温对冬小麦生育期农田CO2排放通量进行估算表明,翻耕、旋耕和免耕地CO2排放分别为1.88、1.89和1.03 kg·m-2.     

华西雨屏区苦竹人工林土壤呼吸各组分特征及其温度敏感性

通过在华西雨屏区苦竹(Pleioblastus amarus)人工林内建立固定样地、定期监测等方法,研究该人工林生态系统土壤呼吸各组分特征及其温度敏感性.结果表明:2010年2月-2011年1月,苦竹林平均土壤呼吸速率为1.13 μmol·m-2·s-1,仲夏最高,深冬最低;凋落物层、无根土壤和植物根系对苦竹林土壤呼吸的贡献率分别为30.9％、20.8％和48.3％,各呼吸组分的季节动态均与土壤总呼吸类似,并与温度和凋落量等因素相关;苦竹林土壤总呼吸(RST)、凋落物层CO2排放(RSL)、无根土壤CO2排放(RSS)和植物根系呼吸(RSR)的年碳排放量分别为4.27、1.32、0.87和2.08 MgC· hm-2 ·a-1;土壤总呼吸及其各组分与凋落量呈显著正线性相关,与土壤10 cm温度和气温均呈显著正指数相关;基于土壤温度计算的RST、RSL、RSS和RSR的Q10值分别为2.90、2.28、3.09和3.19,凋落物层CO2排放的温度敏感性显著低于总呼吸和其他各组分.     

有机肥对农田土壤二氧化碳和甲烷通量的影响

研究了不同有机肥施用(鸡粪、猪粪、牛粪)对夏玉米田土壤CO2和CH4通量的影响.结果表明,不同处理的CO2通量具有相同的季节变化趋势,受土壤温度和湿度的共同影响,土壤CO ₂通量和大气温度、地表温度、地下温度呈显著正相关,当温度不是限制因子的时候,CO₂通量和土壤水分含量呈显著正相关(P<0.05).玉米整个生长季大部分时间土壤为CH₄的吸收汇,源汇的变化受环境因子的影响,但是相关分析并不显著.不同处理的土壤CO₂季节平均排放通量为0.5124～0.8518 g·m^-2·h^-1,和CK₂相比,玉米种植促进了CO₂的排放,施用有机肥也增加了CO₂的排放,所有有机肥处理的平均排放通量和CK₂差异显著,但只有S₂和P₂和CK₁的差异显著.不同处理农田土壤CH4的季节平均通量为-0.0068～-0.0484 mg·m^-2·h^-1,有机肥施用抑制了土壤对CH₄的吸收,施肥量高抑制作用强,但是统计分析差异并不显著.     

Effects of simulated nitrogen deposition on soil respiration in a Bambusa pervariabilis x Dendrocala mopsi plantation in rainy area of West China

From January 2008 to February 2009, a field experiment was conducted in Rainy Area of West China to understand the effects of nitrogen (N) deposition on the soil respiration in a Bambusa pervariabilis x Dendrocala mopsi plantation. Four treatments were installed, i. e., no N added (control), 5 g N m(-2) a(-1) (low-N), 15 g N m(-2) a(-1) (medium-N), and 30 g N m(-2) a(-1) (high-N), and soil respiration rate was determined by infra-red CO2 analyzer. In the plantation, soil respiration rate had an obvious seasonal change, with the maximum in July and the minimum in January. In control plot, the annual cumulative soil respiration was (389 +/- 34) g m(-2) a(-1). Soil respiration rate had significant positive exponential relationships with soil temperature at 10 cm depth and air temperature, and significant positive linear relationships with soil microbial biomass carbon (MBC) and nitrogen (MBN). Simulated N deposition promoted soil respiration significantly, with significant differences between the low- and medium-N and the control but no significant difference between high-N and the control. In control plot, surface soil (0-20 cm) MBC and MBN were 0.460 and 0.020 mg g(-1), respectively. In N-added plots, both the MBC and the MBN had significant increase. The fine root density in surface soil was 388 g m(-2), which was less affected by simulated N deposition. The soil respiration Q10 value calculated from soil temperature at 10 cm depth and air temperature was 2.66 and 1.87, respectively, and short-term N deposition had lesser effects on the Q10 value. The variation of soil respiration in the plantation was mainly controlled by temperature and soil microbial biomass, and simulated N deposition could increase the CO2 emission via increasing soil microbial biomass.     

东北温带次生林与落叶松人工林的土壤呼吸

2006年5—10月,使用Li-6400-09土壤呼吸系统测定了黑龙江省帽儿山地区温带次生林转化为落叶松人工林后土壤呼吸速率(Rs)的变化.结果表明:次生林与落叶松人工林土壤呼吸速率的日变化均呈单峰型曲线,与地温的日变化趋势相似.测定期间内,次生林和落叶松人工林Rs的变化范围分别为0.43~7.26μmol CO2.m-2.s-1和0.63~4.70μmol CO2.m-2.s-1,最大值出现在7—8月,最小值出现在10月.5—8月,次生林的Rs明显高于落叶松人工林.次生林和落叶松人工林枯落物层呼吸速率的季节变化范围分别为-0.65~1.26μmol CO2.m-2.s-1和-0.43~0.47μmol CO2.m-2.s-1.两林分中的Rs与土壤温度均呈明显的指数相关,且与5 cm深地温相关最紧密.用5 cm地温估算的次生林和落叶松人工林Q10分别为3.61和3.07.次生林的Rs与10~20 cm土壤含水率相关显著,而落叶松人工林的Rs与土壤含水率无明显相关.     

沼泽湿地垦殖前后土壤温度变化及其对土壤热状况的影响

沼泽湿地具有重要的生态与环境功能,其对全球气候变化较为敏感,土壤温度变化能够很好地指示气候的波动.沼泽湿地土壤温度呈明显的"正弦曲线"型年、季动态,不同深度土壤年均温度呈"U"型特征.5～9月份沼泽湿地10 cm土壤平均温度为11.69±3.04℃,垦殖后农田土壤为1.80±3.41℃.沼泽湿地土壤8、9月份土壤呼吸分别为156.41±76.91 mg·m^-2·h^-1和116.75±57.43 m^-2·h^-1,是同时期农田土壤呼吸通量的14.6%和13.1%,土壤温度与土壤呼吸通量呈显著正相关关系.     

万木林保护区柑橘和锥栗园土壤呼吸的比较

采用Li-8100开路式土壤碳通量系统,对福建省万木林保护区内柑橘和锥栗两果园土壤呼吸进行1年的定位观测,分析了土壤水热因子及人为管理措施对土壤呼吸的影响.结果表明:柑橘和锥栗园样地土壤的呼吸速率月变化均呈单峰型曲线,峰值分别出现在7月(3.76 μmol·m-2·s-1)和8月(2.69 μmol·m-2·s-1);柑橘和锥栗园样地土壤呼吸速率的年均值分别为2.68和1.55 μmol·m-2·s-1,且柑橘园土壤呼吸速率极显著高于锥栗园;土壤温度是影响土壤呼吸的主要因素,可以解释土壤呼吸速率月动态变化的73％～86％;锥栗园土壤含水量与土壤呼吸速率呈显著正相关,但柑橘园两者关系不显著;指数方程计算的柑橘和锥栗园土壤呼吸的Q10值分别为1.58和1.75;柑橘和锥栗园土壤呼吸年通量值分别为10.01和5.77tC·hm-2 ·a-1.     

模拟氮沉降对华西雨屏区慈竹林土壤呼吸的影响

2007年12月至2008年11月,在华西雨屏区采用0(对照)、50、150、300kg.hm-2.a-1施氮处理和红外CO2分析法,研究了模拟N沉降对慈竹林土壤呼吸特征的影响.结果表明:慈竹林土壤呼吸速率年内季节变化呈明显的单峰型曲线,7月末最高,为(3.36±0.20)μmol.m-2.s-1,2月末最低,为(0.33±0.07)μmol.m-2.s-1.土壤呼吸速率与土壤温度之间呈极显著指数相关(P0.001),10cm深的土壤温度解释了土壤呼吸速率季节变化的91.6%;而土壤含水量与土壤呼吸之间相关性不显著(R2=0.0758).2008年6—11月根呼吸对土壤总呼吸的贡献率在46%～59%.50、150和300kg.hm-2.a-1施氮处理的年CO2释放量分别比对照低23.6%、46.7%和50.5%.0、50、150和300kg.hm-2.a-1施氮处理的土壤呼吸速率Q10值分别为3.72、3.51、2.95和2.71.     

万木林保护区毛竹林土壤呼吸特征及影响因素

2009年1-12月,利用Li-Cor 8100开路式土壤碳通量系统测定福建省万木林自然保护区毛竹林土壤呼吸速率,分析毛竹林土壤呼吸动态变化及其与凋落物量的关系.结果表明:毛竹林土壤呼吸月变化呈明显的双峰型曲线,峰值分别出现在6月(6.83 μmol·m-2·s-1)和9月(5.59μmol·m-2·s-1).土壤呼吸速率的季节变化较明显,最大值出现在夏季,最小值出现在冬季;土壤呼吸速率与土壤5 cm温度呈显著正相关关系(P＜0.05),与土壤含水量无显著相关性(P＞0.05);毛竹林凋落物量月变化呈单峰型曲线.毛竹林土壤呼吸速率与当月凋落物归还量呈显著正相关(P＜0.05).土壤温度和凋落物量的双因素模型可以解释土壤呼吸速率变化的93.2%.