磷添加对陇中黄土高原旱作农田土壤呼吸组分特征与碳平衡的影响

磷素的大量输入，将显著影响陆地生态系统的碳平衡和碳固存，为探究陇中黄土高原旱作农田土壤呼吸及其组分动态变化特征与碳平衡对磷添加的响应，采用完全随机区组设计，设不施磷肥（CK）、低磷（P₁）、中磷（P₂）、高磷（P₃）4个施磷水平，测定春小麦生育期各处理土壤呼吸及其组分与环境因子，计算土壤呼吸温度敏感性指数、净生态系统生产力与碳平衡。研究结果表明，磷添加增加了土壤呼吸及其组分的CO₂排放量。与CK处理相比，P₁、P₂处理和P₃处理土壤呼吸CO₂累计排放量分别显著增加13.85%、24.86%和26.47%（P<0.05）；土壤异养呼吸显著提高了9.09%、9.4%和14.52%（P<0.05）；土壤自养呼吸分别提高了18.96%、39.98%和38.33%（P<0.05）。土壤呼吸及其组分受到多因素的共同作用，拟合分析结果表明，土壤水分和温度分别可解释土壤呼吸及其组分速率变异的37.0%~49.7%和69.4%~76.8%。逐步回归和方差分解结果表明，土壤呼吸的主要影响因素为0~5cm土壤碱性磷酸酶和0~10 cm土壤有机碳；异养呼吸的主要影响因素为0~5 cm土壤β-1，4-葡萄糖苷酶、0~5 cm土壤纤维素二糖水解酶和5~10 cm土壤碱性磷酸酶；自养呼吸的主要影响因素为0~5 cm土壤碱性磷酸酶、0~5 cm土壤速效磷、0~5 cm土壤有机碳和5~10 cm土壤纤维素二糖水解酶。CK、P₁、P₂处理和P₃处理的净生态系统生产力均为正值，其数值分别为2640.10、3412.91、3579.83 kg·hm^-2和3 790.74 kg·hm^-2，均表现为土壤碳的“汇”。因此，在陇中黄土高原旱作农田生态系统管理中，应合理地增施磷肥（建议施用115 kg·hm^-2），提高土壤固碳效率，科学合理地构建环境保护与经济高效并重的现代化农业生产管理体系。