华西雨屏区光皮桦林土壤呼吸对模拟氮沉降的响应

从2008年1月至12月,对华西雨屏区光皮桦(Betula luminifera)林进行了模拟氮沉降试验,应用LI-8100土壤碳通量分析系统和气压过程分离(Barometric Process Separation,BaPS)技术分别研究了4个氮沉降水平0(CK)、5(L)、15(M)、30(H)gN·m-2·a-1下土壤呼吸的日变化和月动态.结果表明,土壤呼吸具有明显的季节动态,各处理土壤呼吸最高值均出现在7月份;氮沉降初期,各处理土壤呼吸差异不明显,5月份以后各氮沉降处理土壤呼吸开始表现出抑制效应,随着施氮浓度的增加,抑制效应愈加明显(CK>L>M>H);土壤呼吸日变化基本呈现单峰曲线,呼吸速率最高值一般出现在14:00-16:00.随着氮沉降的增加,对土壤呼吸产生的抑制效应增强,这可能与光皮桦林土壤本身的氮素状态有关.各处理土壤呼吸速率与土壤温度呈极显著指数正相关关系,对土壤呼吸与土壤温度和湿度的偏相关分析得出,温度能解释土壤呼吸的大部分变异(50.1%～79.8%),是影响光皮桦林土壤呼吸的主导因子.随着氮沉降浓度的增加,土壤呼吸的Q10值减小,表明氮沉降可能降低了土壤呼吸的温度敏感性.     

下辽河平原玉米田土壤呼吸初步研究

以玉米田作为研究对象,分析了土壤呼吸速率的季节变化规律及环境因子的作用,旨在通过了解农田CO2吸收与排放的动态变化,为探索该地区碳收支机理提供试验依据。试验采用静态箱/气相色谱(GC)法测定了下辽河平原典型玉米田的土壤呼吸速率。结果表明,玉米田土壤呼吸速率具有明显的变化规律,玉米生长旺盛期土壤呼吸速率值保持在较高水平,3种处理的平均土壤呼吸速率分别为:施N肥处理(N150)为215.67 mg.m-2.h-1;未施N肥处理(N0)为192.48 mg.m-2.h-1;无作物对照(CK)为137.13 mg.m-.2h-1。土壤温度Q10和土壤水分是影响土壤呼吸的重要因素。地下5 cm的土壤温度与土壤呼吸有显著的相关性。在夏季(6至8月)的土壤水分与土壤呼吸间存在较为明显的互为消长关系。施肥可明显增强土壤呼吸作用,N150比N0处理土壤呼吸总量增加了12.1%,N150和N0处理的土壤呼吸总量分别是CK处理的1.57和1.40倍。     

凋落物对樟树和马尾松混交林土壤呼吸的影响

采用Li-8100开路式土壤C通量测定系统,对樟树—马尾松混交林土壤呼吸速率、温度和湿度进行了1 a的观测.结果表明:添加凋落物和去除凋落物处理对土壤呼吸的影响具极显著差异(p＜0.001).混交林去除、添加凋落物和对照处理土壤呼吸的季节变化趋势均呈单峰曲线,最大值分别出现在7月、6月和6月,分别是2.86、3.88、3.62 μmol·m-2·s-1;最小值均出现在1月,分别为0.66、1.11、0.91 μmol·m-2·s-1.土壤呼吸的温度敏感系数Q10表现为添加凋落物(1.87)＞去除凋落物(1.84)＞对照(1.75).去除凋落物处理下土壤呼吸速率年均降低了24.3％;添加凋落物处理下土壤呼吸速率年均增加了39.6％.因此,凋落物是影响森林CO2通量的一个重要因子.     

不同施氮水平下旱作玉米田土壤呼吸速率与土壤水热关系

为探讨不同施氮量对旱作玉米田土壤呼吸速率的影响,设置0(CK)、80、160、240、320kg·hm-25个氮肥水平,分析不同施氮水平下土壤呼吸速率动态变化及其与土壤温度和土壤含水量间的关系。结果表明:夏玉米生长季土壤呼吸速率呈单峰变化曲线,于播种后52d左右达到最大值,成熟收获时降至最低;土壤呼吸总量(Sr)与施氮量(n)满足关系式Sr=1204.09(/1+e-1.69-0.02n)。土壤温度和土壤水分是影响土壤呼吸速率的主要因素,5cm土壤温度与土壤呼吸速率呈显著正相关,土壤呼吸速率随土壤温度升高呈指数增加,土壤温度可以解释旱作农田土壤呼吸速率季节变化的62.31%～78.66%;土壤水分和温度相互协调共同调控土壤呼吸,两者可以解释旱作玉米田土壤呼吸季节变化的79.63%～85.87%。     

长白山阔叶红松林土壤呼吸对氮沉降增加的响应1）

通过原位模拟氮沉降的试验研究了长白山阔叶红松林土壤呼吸及其对氮沉降的响应。分别在6、7、8月的月初采用喷洒尿素进行施氮处理,处理水平为对照、低氮（23 kg· hm－2· a－1）、中氮（46 kg· hm－2· a－1）和高氮（69 kg· hm－2· a－1）（以氮素质量计）,每月用红外分析法测定各处理水平的土壤呼吸速率3、4次。结果显示：在生长季内长白山阔叶红松林土壤呼吸有明显的季节变化,10月份最低（0．72μmol· m－2· s－1）,7月份最高（2．27μmol· m－2· s－1）;低、中氮处理提高了土壤呼吸速率,分别比对照高出55．4％和60．3％,高氮则降低了土壤呼吸速率,比对照低21．7％;模拟氮沉降没有改变土壤呼吸的昼夜变化趋势,其变化趋势与土壤温度一致,土壤呼吸速率与5cm 土壤温度呈显著的指数关系;模拟氮沉降增加改变了土壤呼吸对温度的敏感性,对照、低氮、中氮和高氮处理的Q10值分别为1．93、2．34、2．94和1．54。结果表明,在我国北方温带森林地区,未来氮沉降增加会促进土壤呼吸排放,并增加呼吸的温度敏感性,但过高的氮沉降会抑制土壤呼吸并降低呼吸的温度敏感性。     

不同配比施肥对蒜地土壤呼吸的影响

为了解施肥与蒜地土壤呼吸的关系,进行了不同氮、硫配比施肥对蒜地土壤呼吸影响的研究。结果表明:大蒜地土壤呼吸因施肥处理的不同而存在显著差异,无论在苗期还是在成熟期,施N 400kg/hm2且不施S肥处理土壤呼吸速率最高,苗期和成熟期分别为3.56μmol/(m2.s)和5.82μmol/(m2.s),均显著高于对照处理;不同施肥处理对土壤温度变化的响应也存在差别,其中土壤温度对施N 400kg/hm2且不施S肥处理的解释程度也最高,达85.7%;而各处理的土壤呼吸温度敏感性(Q10)间则没有显著差异。     

秸秆还田和施氮对土壤水热因子及呼吸速率的影响

【目的】探讨秸秆还田和施氮对土壤温度、含水量及土壤呼吸速率的影响,为促进农田高产、节肥的可持续发展提供理论依据。【方法】在陕西关中地区,在小麦 玉米轮作模式下分别设置施氮、秸秆还田、秸秆还田+施氮以及秸秆不还田不施氮（CK,为对照组）4个处理,于2012年6－9月,测定玉米不同生育期4个处理的土壤呼吸速率、温度和含水量,于玉米播种前和收获后测定土壤有机质含量,并分析土壤呼吸速率与土壤温度、含水量的相关性。【结果】在玉米全生育期,4个处理的土壤呼吸速率均呈现先增后减的单峰型曲线变化,其中秸秆还田+施氮处理的土壤呼吸速率平均值明显高于其他处理,4个处理土壤呼吸速率平均值由大到小依次是秸秆还田+施氮处理>施氮处理>对照组>秸秆还田处理。4个处理中,秸秆还田处理的土壤含水量平均值明显高过其他处理,与对照组相比,秸秆还田处理 0～20 cm土层土壤含水量提高了6.07%。土壤呼吸速率与5～15 cm土层土壤温度相关性较高,与土壤含水量的相关性不显著。与播种前相比,施氮处理和秸秆还田+施氮处理0～20 cm土层有机质含量明显增加;玉米收获后,与对照组相比,其他3个处理土壤有机质含量显著增加。【结论】施氮和秸秆还田提高了土壤呼吸速率,增加了土壤有机质含量,并且秸秆还田具有保水缓温的作用。     

氮肥用量对苦荞内源激素、产量和品质的影响

【目的】明确氮肥用量与苦荞内源激素、产量和品质的关系。【方法】以苦荞品种黔苦6号为试验材料,设置不施氮(CK)、低氮(LN,施氮量50 kg·hm~(-2))、中氮(MN,施氮量100 kg·hm~(-2))、高氮(HN,施氮量150 kg·hm~(-2))处理,研究其对苦荞根际土壤、根系形态、叶片内源激素及产量和品质的影响。【结果】苦荞根际土壤中的碱解氮、有效磷、速效钾含量随氮肥用量的增加表现为先增加后降低;苦荞根系长度、根系表面积、根系体积随施氮量的增加表现为先增加后降低,以MN处理最大,CK处理最小,氮肥对苦荞根系平均直径影响不大;苦荞叶片中的1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)、生长素(IAA)、玉米素(Z)+玉米素核苷(ZR)和多胺含量随氮肥用量的增加表现为先增加后降低,脱落酸(ABA)含量则表现为先降低后增加;苦荞的株高、主茎分枝数、单株粒数、单株粒重、千粒重和产量均随施氮量的增加表现为先增加后降低,氮肥对苦荞主茎节数影响不大;苦荞籽粒中的蛋白质、总膳食纤维、芦丁、槲皮素和山奈酚含量随施氮量的增加表现为先增加后降低,黄酮含量以CK处理最高、HN处理最低。【结论】苦荞的适宜氮肥用量为100 kg·hm~(-2),氮肥过量或不足,均会导致最终产量和品质的下降。     

相思人工林土壤呼吸及残差呼吸的季节格局

采用红外气体分析(IRGA)法对平和天马国有林场3种相思人工林的土壤呼吸进行1 a的野外定位观测.结果表明,在3种相思人工林中,土壤呼吸的季节格局与土壤温度基本一致,呈明显的单峰曲线.卷荚相思林、黑木相思林和马占相思林土壤呼吸速率年平均值分别为3.51、2.73和3.36 μmol·m-2·s-1;土壤呼吸的Q,o值的...     

氮沉降和降水变化对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸的影响

【目的】探究氮沉降和降雨变化对华西雨屏区天然常绿阔叶林土壤呼吸的影响。【方法】通过野外原位试验,设置氮沉降(N)、减少降雨(R)、增加降雨(W)和对照(CK)4个处理,对天然常绿阔叶林土壤呼吸速率、0~10cm土层土壤温度和土壤体积含水量进行为期1年的观测,并对以上3项指标的相关性进行分析,然后在试验处理的第13个月测定微生物生物量C、N含量。【结果】(1)N、R和W处理的平均土壤呼吸速率分别比CK降低了29.53%,12.26%和21.18%,各处理均显著抑制了常绿阔叶林土壤呼吸速率(P0.05)。(2)N、R、W和CK的土壤呼吸年通量分别为1 489.85,1 854.85,1 666.32和2 114.11g/m2,N、R和W处理均显著减少了土壤呼吸年通量(P0.05)。(3)N、R、W和CK的Q_(10)(土壤呼吸对温度的敏感系数)值分别为2.37,2.98,2.43和2.53。减少降雨可能使土壤呼吸的温度敏感性升高,氮沉降和增加降雨则降低了土壤呼吸的温度敏感性。(4)分别采用指数模型和一元二次项方程拟合土壤呼吸速率与温度和体积含水量间的回归方程,表明土壤温度能解释土壤呼吸月动态变化的83.08%~94.67%,土壤体积含水量能解释土壤呼吸月动态变化的63.06%~67.30%。(5)与CK相比,N、R、W处理的微生物生物量C、N含量均显著降低。【结论】氮沉降、增加降雨和减少降雨处理均显著抑制了华西雨屏区天然常绿阔叶林的土壤呼吸。在模拟氮沉降和降水变化下,与土壤水分相比,土壤温度是该区常绿阔叶林土壤呼吸的主要影响因素。     

耕作措施对东北黑土微生物呼吸的影响

【目的】利用东北黑土13年保护性耕作定位试验,研究耕作措施（免耕和秋翻处理）对土壤微生物的影响,从土壤微生物角度分析免耕是否有利于土壤有机碳（SOC）的固定,为合理评价农田黑土碳“源”与“汇”功能提供科学依据。【方法】以连作玉米为研究对象,采用单因素随机区组设计,耕作处理包括免耕和秋翻。免耕除播种外不扰动土壤,秸秆覆盖地表。秋翻处理的田间管理包括人工除草、中耕起垄和秋翻,秋翻时将秸秆翻于地表之下。土壤微生物呼吸速率通过PVC环在野外采用动态气室法（Li-Cor8100）直接测定（去除植物根系）,定期监测土壤微生物呼吸速率的季节变化,并在土壤微生物呼吸速率最高的季节取样分析不同处理土壤微生物量碳和数量特征。【结果】生长季节内免耕和秋翻处理下土壤微生物呼吸速率分别为0.42-3.35和0.48-3.24 μmolCO₂·m^-2·s^-1,两处理平均值差异不显著（8.8%）,但土壤累积CO₂-C释放量免耕比秋翻高10.0%（2012）和4.3%（2013）（P＜0.05）。免耕显著地增加0-5 cm表层土壤细菌、真菌和放线菌的数量,分别比秋翻高125.7%、112.4%和53.3%;还显著地增加了其他土层的真菌数量,分别为105.3%（5-10 cm）,159.4%（10-20 cm）和114.7%（20-30 cm）。耕作处理影响土壤温度,主要体现在春季,秋翻（0-5 cm,5-10 cm）春季（6月）土壤温度比免耕分别高2.8%和5.8%。土壤微生物呼吸速率表现出显著的季节变化规律,与土壤温度具有相似的动态变化,夏季（7、8月份）最高,秋季较低。尽管耕作处理没有明显地影响土壤微生物呼吸速率的季节动态格局,但秋翻的土壤微生物呼吸最高值比免耕晚半个月。土壤微生物呼吸速率随土壤温度（5 cm和10 cm）呈指数型增长,10 cm处的回归模型明显好于5 cm。耕作处理只改变了5 cm的Q₁₀值,免耕比秋翻高10.8%。土壤微生物呼吸速率与土壤温度、水分混合回归模型能更好地反应其变化规律,解释土壤微生物呼吸速率变异的65%（秋翻）和81%（免耕）。【结论】免耕增加了表层（0-5 cm）的SOC含量,从而使得该土层的土壤微生物量碳和活性增加,但是由于免耕处理增加0-30 cm 土层SOC含量的加权平均值,因此相对于传统的耕作措施（秋翻）,免耕有利于SOC含量的增加。     

Effects of maize (Zea mays L.) growth and photosynthesis on δ13C in soil respiration

As a safe, stable and practical labeling method, the natural abundance of ¹³C has been widely used in a carbon cycle in the soil-plant system. In order to understand the effects of maize growth and photosynthesis on the value of δ¹³C in soil respiration, the value of δ¹³C in soil respiration was determined by mass spectrum after being trapped in a NaOH solution under a closed static chamber and then turned into barium carbonate in a pot experiment. The results showed that maize growth and photosynthesis significantly affected the value of δ¹³C in the soil respiration. In maize-planted soil, the value of δ¹³C in soil respiration had a clear seasonal variation. It changed with maize growth in the range of −14.57‰ to −12.3‰ and decreased during the period of trumpeting > ripening > flowering stages. The difference of δ¹³C in soil respiration during various maize growth stages added up to about 2.3‰ However, in bare soil, δ¹³C in soil respiration ranged from −19.34‰ to −19.13‰ and did not change significantly over time. The δ¹³C in soil respiration in the maize-planted soil was the lowest at flowering stage. This was mainly due to the decline of the input in assimilates into soil and the decrease in root activity. However, the δ¹³C increased at ripening stage, due to the decomposition and ingestion of senescent and died roots by soil microorganisms. In the planted soil, δ¹³C in soil respiration was significantly higher during daytime than at nighttime at flowering and ripening stages. The difference of δ¹³C in soil respiration between day and night periods added up to about 1.4‰ and 2.1‰ at flowering and ripening stages, respectively. Shading maize plants at the trumpeting stage decreased the value of δ¹³C in soil respiration significantly. The difference of δ¹³C in soil respiration between the treatment of non-shading and shading plants added up to 2.85‰ It was concluded that δ¹³C in soil respiration was remarkably controlled by the maize growth and photosynthesis in planted soil. Soil respiration was mainly derived from the recent assimilates during maize growth. __________ Translated from Acta Ecologica Sinica, 2007, 27(3): 1072–1078 [译自: 生态学报]     

不同牧草对农牧交错带土壤呼吸作用的效应研究

通过对林西县内不同牧草地的土壤进行土壤原位呼吸及土壤微生物指标的测定和分析,研究了不同牧草对农牧交错带土壤呼吸作用的效应。结果表明,含水量较高的牧草地,土壤原位呼吸速率与温度间呈正相关关系;在土壤水分含量较低的牧草地,土壤温度持续上涨,土壤微生物的呼吸作用受到抑制,土壤原位呼吸速率降低,所以土壤原位呼吸速率随地温的升高而变小。在不同牧草地,冰草和无芒雀麦草地土壤表现出较高的微生物生物量和较低的呼吸商。与其他牧草地相比,冰草和无芒雀麦草地表现出更好的土壤微生物指标。混播草种以后的盐荒地土壤有良好的微生物指标;退耕以后的苜蓿草地与荞麦农田相比,土壤微生物指标有所好转。     

保护性耕作对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响

【目的】探讨免耕及秸秆覆盖等保护性耕作措施对旱作农田干湿交替过程中土壤呼吸速率的影响。【方法】基于设在陇东黄土高原的长期草田轮作定位试验,试验开始于2001年,包括传统耕作(T,翻耕并移除秸秆)、耕作覆盖(TS,翻耕之后覆盖秸秆)、免耕移除秸秆(NT,不翻耕但除去秸秆)和免耕(NTS,不翻耕且保留秸秆)4个处理。2014年7—8月干湿交替阶段季采用LI-8150多通道土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率、土壤温度和含水量进行连续原位测定。【结果】T、TS、NT和NTS处理干旱阶段的平均土壤呼吸速率分别为2.16、3.56、2.26和2.45μmol·m~(-2)·s~(-1),湿润阶段分别为2.09、5.31、2.80和3.56μmol·m~(-2)·s~(-1)。降雨初期秸秆覆盖处理(TS和NTS)土壤呼吸速率动态变化与无秸秆覆盖处理(NT和T)具有显著差异。干湿交替过程中,干旱阶段土壤呼吸速率与土壤温度(19.1—28.2℃)呈负相关、与土壤含水量呈正相关关系;湿润阶段则相反,且土壤含水量对土壤呼吸速率的解释程度降低。土壤呼吸速率在湿润阶段日动态波动较大,其温度敏感性(Q10)在T、TS、NT和NTS处理下分别为1.37、1.24、1.31和1.25;干旱阶段土壤呼吸速率日动态平缓,Q10值低于1.0。【结论】长期保护性耕作提高了农田的土壤呼吸速率,且秸秆覆盖处理比免耕措施提高土壤呼吸速率的效应更加显著。秸秆覆盖能够有效平抑土壤水分和温度的变化,提高土壤呼吸速率,降低土壤呼吸的温度敏感性。论文明确了干湿条件下旱作农田土壤呼吸动态及其影响因素,对准确量化旱作农田碳通量具有积极意义。     

锡林河湿地土壤呼吸日变化及温度响应特征研究

[目的]了解土壤呼吸的特征和影响土壤呼吸的因素有助于理清碳循环过程,进而对生态系统响应全球变化结果做出预测。[方法]监测了内蒙古锡林河湿地3个群落生长季和非生长季土壤呼吸速率的日动态变化,同时对大气和土壤的温度变化进行测量。[结果]锡林河湿地群落土壤呼吸强度与温度呈指数变化。土壤呼吸强度与温度具有极高的相关性（R2=0.92）,但在不同的温度范围内其相关性存在差异。锡林河湿地群落土壤呼吸日变化呈单峰曲线。生长季和非生长季土壤呼吸的强度存在巨大差异。生长季呼吸强度是非生长季呼吸强度的510倍。[结论]该研究证明湿地群落非生长季土壤呼吸的存在,并且其特征与生长季存在相似。 更多还原     

黄土旱塬不同水分管理模式对旱作春玉米土壤温度的影响

 【目的】基于春玉米生长季土壤温度动态观测资料,研究黄土高原南部旱作区不同水分管理模式对春玉米（Zea mays）农田土壤温度动态变化和玉米生育期土壤积温（＞10℃）的影响,其结果对理解不同水分管理模式对玉米生长影响具有一定参考价值。【方法】以沈单10为供试作物品种,水分管理模式2007年采用补充灌溉、雨养和地膜覆盖3种处理。在2007年基础上,2008年增加秸秆覆盖,试验采用完全方案,于2007年和2008年连续进行2年田间试验。【结果】地膜覆盖具有明显的增温效应,而秸秆覆盖具有明显降温效应;玉米不同生育阶段＞10℃土壤积温,以出苗阶段（PT-VE）最低,生殖生长阶段（R1-R6）次之,营养生长阶段（VE-R1）最高。不同水分管理模式对不同生育期的土壤积温影响不同：地膜覆盖在PT-VE阶段较低,补充灌溉在VE-R1阶段较低,雨养处理在R1-R6阶段较低。地膜覆盖条件下土壤温度对大气温度变化的响应更为敏感,与大气温度变化最为紧密;而秸秆覆盖土壤温度对大气温度变化的反应最迟钝。补充灌溉和地膜覆盖处理籽粒产量显著高于雨养处理（P＜0.05）,与雨养相比,2007和2008年补充灌溉分别增产30.0%和25.7%,地膜覆盖分别增产18.1%和29.7%。【结论】在黄土旱塬地区,不同水分管理模式不仅影响土壤温度动态变化,而且也影响玉米生长发育和对土壤热量资源利用。     

华北低丘山地侧柏人工林土壤呼吸变化特征及其与撂荒地的差异

2010年4月-2010年9月,采用静态箱-气相色谱法,研究了晴天日条件下华北南部低丘山地34年生的侧柏人工林林地土壤呼吸变化特征及其与撂荒地的差异.结果表明:撂荒地和侧柏林土壤呼吸速率月变化趋势均呈单峰曲线,且土壤呼吸速率最大值均出现在7或8月份.观测日侧柏林土壤呼吸速率平均值为3.853μmol/(m2·s),比撂...     

密度调控对长白落叶松人工林土壤呼吸的影响

为探明密度调控对北温带森林土壤呼吸的影响机制,以长白落叶松人工林为研究对象,选择4种林分密度P₁(300~350株/hm2)、P₂(500~550株/hm2)、P₃(600~650株/hm2)和P₄(850~900株/hm2),使用LI-6400便携式土壤呼吸测定仪对其生长季(5—10月)土壤呼吸速率进行测定。结果表明:不同密度林分生长季土壤呼吸速率均呈现明显的季节动态,最高值均出现在8月末,最低值出现在10月中旬;不同密度林分生长季土壤呼吸速率及土壤累积CO₂排放量均随林分密度增大而显著降低(P＜0.05)。不同密度林分土壤呼吸与土壤温度之间均呈极显著的指数相关(P＜0.001),但与土壤含水量之间相关关系不显著(P＞0.05);双因素模型拟合效果更优,土壤温度和含水量共同解释了土壤呼吸速率的73.1%~81.0%。土壤呼吸温度敏感系数Q₁₀值表现为:在300~350株/hm2时最低(2.41),500~550株/hm2最高(3.32)。生物因子随着林分密度的增大而显著增大(P＜0.05),非生物因子均随林分密度增大而显著减小(P＜0.05);生长季土壤累积CO₂排放量与生物因子达到极显著负相关(P＜0.001),与非生物因子均达到极显著正相关(P＜0.001)。逐步线性回归分析表明,生长季凋落物量、土壤有机碳、微生物生物量碳含量和土壤全氮含量与土壤呼吸的关系最为密切。综上所述,不同密度林分之间土壤温度及含水量、生物及非生物因子的差异是导致土壤CO₂排放产生差异的主要原因。在森林经营管理中,为减小森林土壤CO₂的排放量,应将林分密度设置为850~900株/hm2。      

免耕条件下秸秆还田对冬小麦-夏玉米轮作系统土壤呼吸及土壤水热状况的影响

【目的】研究免耕条件下秸秆还田对旱地冬小麦-夏玉米轮作系统土壤呼吸及土壤水热状况的影响。【方法】2011年10月至2014年9月,在陕西杨凌设置秸秆全量还田+施肥（S1F1）、秸秆全量还田+不施肥（S1F0）、秸秆半量还田+施肥（S1/2F1）、秸秆半量还田+不施肥（S1/2F0）、秸秆不还田+施肥（S0F1）、秸秆不还田+不施肥（S0F0）6 种不同耕作处理的3年定位试验,测定并分析不同耕作处理下土壤呼吸、土壤水热状况、作物产量、土壤耕作层有机碳含量的差异。【结果】在冬小麦生育期内,各处理土壤呼吸速率均呈先下降后升高再下降的趋势;在夏玉米生育期内,各处理土壤呼吸速率均表现为先升高后下降的趋势。同一生育期内各处理土壤呼吸平均速率及呼吸总量依次为S1F1＞S1/2F1＞S1/2F0＞S0F1＞S1F0＞CK,同种作物不同生育期之间,各处理土壤生育期呼吸总量有逐年降低的趋势。整个研究周期内,土壤温度的变化趋势与每月平均气温的变化趋势相似,不同处理在同一生育期内的土壤温度变化趋势相近,且各处理生育期土壤平均温度均随土壤深度的增加而降低;不同秸秆还田处理冬季土壤温度均高于对照,但生育期土壤平均温度均低于对照。土壤含水量随土壤深度的增加而降低,但受降雨影响,不同轮作周期之间的土壤含水量波动较大,各处理同一生育期的土壤平均含水量均表现为S1F0＞S1F1＞S1/2F0＞S1/2F1＞CK＞S0F1,且不同秸秆还田处理的土壤含水量与对照间的差异均显著（P＜0.05）;土壤温度能够解释土壤呼吸速率变化的32.5%-60.4%,土壤含水量能够解释土壤呼吸速率变化的38.4%-82.5%,不同土层深度间,5 cm土层的温度与土壤呼吸的拟合度性最高,而10-20 cm土层的含水量与土壤呼吸的拟合度最高。相同年份内,不同处理冬小麦和夏玉米产量均表现为S1F1＞S1F0＞S1/2F1＞S0F1＞S1/2F0＞CK,这个研究周期内,冬小麦产量逐年增加,夏玉米在前两季表现为增产,但受极端炎热天气的影响,第三季的产量明显降低。单季作物收获后,各处理同一土层深度的有机碳含量均表现为S1F1＞S1/2F1＞S1F0＞S1/2F0＞S0F1＞CK。且不同秸秆还田处理的土壤有机碳含量逐年升高。【结论】长期免耕秸秆还田能够有效降低农田土壤碳排放、提高农田土壤水分利用率及冬季土壤温度、提高作物产量及土壤有机碳含量。不同秸秆还田处理间以S1F0处理的效果最优。     

长期少免耕与氮肥减量对全膜双垄沟播玉米产量及碳排放的调控作用

【目的】明确氮肥减量条件下耕作方式对土壤呼吸、碳排放、作物产量的影响,揭示玉米生长与土壤碳排放的关系。【方法】于2018—2019年依托2012年布设于甘肃农业大学旱作农业综合实验站的耕作方式及氮肥减量长期定位试验。本试验以具有良好集雨抑蒸、增温保墒作用的全膜双垄沟播技术为前提,采取二因素裂区设计,主区为4种耕作方式：翻耕（T1）;旋耕（T2）;深松耕（T3）和免耕（T4）,副区处理为两个施氮水平：氮肥减量（N1：基施氮200 kg·hm^-2）和传统施氮（N2：基施200 kg·hm^-2+拔节期施100 kg·hm^-2）。研究不同处理的玉米生长、土壤呼吸速率特征、碳排放量和土壤有机碳含量的变化,分析碳排放效率 （CEE） 及净生态系统生产力 （NEP）。【结果】（1） 耕作方式及施氮水平显著影响全膜双垄沟播玉米的生长,耕作方式对干物质积累的影响主要在灌浆期和成熟期,免耕处理显著提高了该时期的干物质积累量、生长率和净同化速率,较其他耕作方式籽粒产量提高2%—15%;施氮水平在拔节期—开花期对干物质的影响较大,但同一耕作方式下N1与 N2水平的产量差异不显著。（2）土壤呼吸速率呈先升高后降低的单峰曲线,在大喇叭口期—开花期达到峰值,耕作方式对土壤呼吸、碳排放量及碳排放效率的影响大于施氮水平,免耕处理的土壤呼吸速率较旋耕、翻耕和深松耕分别降低了4.3%、12.9%和24.3%,总碳排放量降低了21.5%、13.4%和31.2%,碳排放效率提高26.5%—55.9%;免耕减施氮肥较其他处理碳排放总量降低489—1 917.5 kg·hm^-2,碳排放效率提高了20.1%—56.2%。（3） 所有处理均表现为大气CO₂的“汇”,但免耕和减施氮肥表现出更强的碳汇效应,与传统翻耕相比,免耕处理0—5 cm土层有机碳含量增加了11.3%（P<0.05）,与传统施氮相比,氮肥减量水平下0—10 cm土层的有机碳含量提高了5.8%（P<0.05）。（4）全膜双垄沟播玉米碳排放效率与干物质积累量、生长率和净同化率呈显著正相关关系,玉米碳排放效率与土壤有机碳含量呈极显著负相关,其原因主要是耕作方式和氮肥减量促进了玉米光合能力,从而捕获更多CO₂,进而提高了玉米固碳能力。【结论】在472—491 mm的年降水条件下,免耕结合氮肥减量（基施氮200 kg·hm^-2）能提高玉米产量、土壤有机碳含量,降低碳排放总量,提高碳排放效率,是陇中黄土高原全膜双垄沟播玉米一项绿色增产技术,建议在生产中使用。