不同施肥条件下小麦田土壤呼吸特征研究

土壤呼吸是碳循环中的重要过程,为了解不同施肥措施对土壤呼吸过程的影响,在潮土小麦生长季研究了土壤呼吸特征.结果表明,土壤呼吸具有明显的昼夜变化和季节变化特征;土壤呼吸和土壤温度呈指数变化关系;有机肥和秸秆还田在生长后期显著增加了土壤呼吸速率,而仅仅NPK配施,减小了土壤呼吸速率.     

免耕施肥条件下冬小麦季土壤呼吸速率及影响因素

基于连续8年的田间试验,研究分析了不同耕作施肥措施下冬小麦农田土壤呼吸的季节变化及影响因素。结果表明:不同耕作施肥处理可以显著影响土壤呼吸速率,与传统耕作相比,免耕覆盖处理显著降低了旱地农田土壤呼吸速率;而相同耕作处理下,增施有机肥会显著提高土壤呼吸速率,说明翻耕和增施有机肥均会促进土壤呼吸。冬小麦季土壤温度和水分是土壤呼吸的主要影响因素,其中土壤温度可以解释土壤呼吸变化的83.2%~93.7%,土壤水分可以解释44.0%~76.5%,土壤温度对土壤呼吸的影响大于土壤水分;土壤温度对土壤呼吸的影响程度因不同耕作施肥处理而异,翻耕和增施有机肥均会提高土壤呼吸的温度敏感性(Q_(10)),免耕覆盖条件下减小了土壤呼吸受温度的影响程度。     

极端干旱区土壤呼吸对储水灌溉和冻融循环的响应

[目的] 揭示中国极端干旱区甘肃省石羊河流域储水灌溉与季节性冻融叠加作用下对土壤呼吸的影响,为进一步提高极端干旱区灌溉水资源利用效率和节约灌溉水源提供理论基础和技术支撑。[方法] 按照1 199.4 m³/hm²低灌溉定额分为灌水和非灌水处理,将冻融循环分为冻结期、冻融期和解冻期3个时间段,采用LI-8100土壤碳通量全自动测量系统对各处理地块的土壤呼吸速率进行观测与分析。[结果] 极端干旱区储水灌溉在季节性冻融作用下农田生态系统土壤呼吸速率增强,土壤碳排放量增加,农田生态系统碳循环被改变,有利于作物的生长和提高粮食产量。不同土地利用方式下土壤呼吸速率对水分和温度的响应程度不同。整个冻融过程中土壤呼吸速率呈现出：解冻期>冻结期>冻融期的规律。冻结期、冻融期和解冻期3个时期的土壤CO₂都表现为源,但在夜间极低温度时土壤CO₂由源转化为汇。[结论] 储水灌溉调控了整个冻融期土壤呼吸的过程,改变了极端干旱区农田生态系统的碳循环。在水分与季节性冻融叠加作用下,储水灌溉地块土壤呼吸速率相对未储水地块随温度的波动更为剧烈,但与温度的变化趋势一致,水分加剧了其随温度的波动。     

太湖地区水稻土长期不同施肥条件下油菜季土壤呼吸CO2排放

利用长期定位试验研究了太湖地区不同施肥处理下油菜生长期间水稻土CO2排放通量,耕作方式为水稻-油菜轮作,并对CO2排放通量和土壤（5cm）温度、土壤水分含量进行了回归模拟。结果表明,不同施肥处理平均土壤呼吸CO2排放速率在49．37～85．97CO2-Cmg·m^-2·h^-1之间,与不施肥处理相比,长期施用肥料显著提高了土壤呼吸CO2排放速率,且在油菜的两个生育期,施肥对土壤呼吸释放CO2的促进作用,花角期显著高于角果发育成熟期。相关分析表明,土壤呼吸CO2排放强度与土壤水分、土壤温度有显著的正相关关系。通过计算Q10,无肥处理（NF）较其他肥料处理（CF、CFM、CFS）对土壤温度有更大的敏感性。     

半干旱区不同土地利用方式下土壤呼吸特征

采用动态密闭气室红外CO₂分析法测定了盐碱地、撂荒地和苜蓿地三种土地利用方式下的土壤呼吸速率,并结合水热因子,对不同土地利用方式下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:三种土地利用类型土壤呼吸速率日变化均呈现单峰型曲线,与气温变化趋势一致,一天中气温最高时的土壤呼吸速率均显著高于其他时间;不同土地利用方式土壤呼吸与水热因子均呈正相关,采用线性关系式来分析土壤呼吸速率与土壤水分含量的关系。不同土地利用方式下土壤呼吸速率与近地面气温、不同深度土壤温度的关系可以用指数方程得到较好的拟合（p < 0.05）,撂荒地土壤呼吸的温度敏感性系数Q₁₀值变化较大,从而对土壤温度的响应更为敏感,且不同深度土壤的Q₁₀值存在较大差异,盐碱地和苜蓿地不同土层的Q₁₀值均在2.0左右变化,与全球Q₁₀的平均水平接近。盐碱地、撂荒地和苜蓿地土壤呼吸与土壤温度和湿度的双变量模型关系显著,比相应的单变量模型更好地解释了土壤呼吸变异。     

陆地生态系统土壤呼吸研究进展

对陆地生态系统土壤呼吸的研究进展进行了简要总结分析了影响土壤呼吸时空变化的主要因素及与土壤呼吸的关系,提出了土壤呼吸的研究趋势以及进一步的研究方向。     

长期定位施肥下黑土呼吸的变化特征及其影响因素

阐明长期不同施肥下的土壤呼吸特征及其影响机制对黑土区固碳减排研究至关重要。该研究基于1990年开始的国家土壤肥力与肥料效益监测网站-吉林省公主岭市黑土监测基地,选取不施肥(CK)、单施氮磷钾肥(NPK)、无机肥配施低量有机肥(NPKM1)、1.5倍的无机肥配施低量有机肥(1.5(NPKM1))、无机肥配施高量有机肥(NPKM2)和无机肥配施秸秆(NPKS)6个处理,明确了长期不同施肥下土壤总呼吸和异养呼吸的季节变化特征,并分析了土壤温度、水分、微生物量碳氮、铵态氮、硝态氮与土壤呼吸和异养呼吸的关系。结果表明:长期有机无机肥配施可以显著提高土壤有机碳、全氮、土壤速效磷、有效钾的含量和土壤活性有机碳库组分含量(P0.05);与不施肥相比,长期有机无机肥配施和无机配施秸秆处理分别显著增加土壤呼吸及异养呼吸碳累积排放量56.32%~86.54%和70.01%~100.93%;根系呼吸对土壤呼吸的整体贡献为23.68%~34.30%;相关分析表明,土壤呼吸速率和异养呼吸速率与土壤温度极显著正相关(P0.01),与土壤含水率呈显著负相关(P0.01),土壤温度可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的42.79%和39.61%;土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮均与土壤呼吸速率和异养呼吸速率极显著相关(P0.01),土壤微生物量碳氮、土壤硝态氮可以分别解释土壤呼吸和异养呼吸变化的78.42%和77.18%,58.33%和56.79%,59.29%和59.14%;土壤铵态氮虽然显著影响土壤呼吸速率(P0.05),可以解释土壤呼吸变化的5.56%,但其对异养呼吸速率的影响不显著。综合来看,微生物量碳对土壤呼吸及异养呼吸的影响最大,而土壤含水率(15%)越高则土壤呼吸越弱;无机配施秸秆处理可以提高土壤碳库组分含量,且作物生育期内土壤呼吸及异养呼吸碳累积释放量均低于等氮量下施用有机肥(NPKM1)的处理,为最佳的农田管理措施。     

水保措施对红壤坡地柑橘林土壤呼吸及其水热因子的影响

[目的]探讨不同水土保持措施对红壤坡地柑橘林土壤呼吸的影响,为科学评价水土保持生态建设在应对气候变化方面的作用提供基础数据。[方法]采用试验观测和对比分析的方法研究横坡间作+等高草带、横坡间作、顺坡间作和清耕对照4种处理对柑橘林土壤呼吸速率的动态变化及其对土壤温度、土壤水分的响应。[结果]4个不同处理的柑橘林土壤呼吸速率均呈明显的单峰曲线变化,峰值出现在7月;各处理的土壤呼吸速率季节动态变化一致,采取横坡间作+等高草带和横坡间作两种水保措施均一定程度上增加了土壤呼吸速率;土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关;横坡间作+等高草带和横坡间作处理的土壤呼吸的温度敏感性指数Q10较柑橘清耕和顺坡间作处理Q10值略有增加。[结论]红壤柑橘林采取水土保持措施后,土壤呼吸速率增强,且其对温度的响应增加。     

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。     

新疆膜下滴灌棉田生育期地温变化规律

覆膜条件下地温将发生改变,为研究其变化规律,2008和2009年在新疆库尔勒市开展了棉花膜下滴灌田间试验,设置了不同灌溉处理和地表覆盖情况的试验小区,对土壤水热状况进行了监测和对比,结果表明：气象条件、土壤水分、地膜和棉株覆盖等因素综合影响棉花生育期地温分布规律,出苗期15 cm深度处膜下地温高于膜间1.6℃,蕾期和花铃期膜间地温逐渐超过膜下,吐絮期二者又趋于相等;土壤水分和温度存在耦合作用,土壤含水率高则热容量大,相应的温度变化幅度小,但在相同的含水率下,覆膜处理平均地温高于无膜处理。研究表明,膜下滴灌有效起到保温保墒作用,克服土壤高地温低含水率或低地温高含水率的矛盾,可为作物生长创造较好的土壤水热条件。     

地膜覆盖对滴灌土壤湿润区及棉花耗水与生长的影响

土壤湿润范围是滴灌技术设计中必须考虑的指标。以田间试验为基础,通过测定、分析和对比膜下滴灌和无膜滴灌条件下土壤含水率田间分布、土壤耗水量田间分布、棉花生长状态(株高、叶面积指数、产量等)以及产量的差异等指标,对膜下滴灌土壤湿润区的特征进行了研究。研究结果表明：地膜覆盖条件下,整个土壤覆盖面积均被湿润,其土壤湿润比高于无膜滴灌下的土壤湿润比。地膜阻碍了地表积水区向膜外土壤扩展,导致膜外土壤含水率低,单根滴灌毛管控制面积内的土壤耗水量比无膜滴灌条件的耗水量低,土壤水利用率明显高于无膜滴灌条件。但是,这却造成生     

干旱区滴灌均匀系数和灌水量对土壤水氮分布的影响

研究新疆干旱区滴灌均匀系数和灌水量对土壤水氮分布的影响,为滴灌均匀系数设计与评价标准的修订和完善提供依据。供试作物为棉花,试验中滴灌均匀系数(Cu)设置0.65(C1)、0.78(C2)和0.94(C3)3个水平,灌水量设置充分灌水量的50%、75%和100%3个水平。结果表明,棉花生育期内根系层0～60cm土层含水率均匀系数保持在较高水平(0.80～0.97),滴灌均匀系数和灌水量及其交互作用的影响均未达到显著水平。土壤NO3--N含量均匀系数随时间和空间表现出较强的变化特征,在生育期内的变化范围为-0.27～0.92,且低于土壤含水率均匀系数;滴灌均匀系数和灌水量及其交互作用对NO3--N含量均匀系数的影响不显著。干旱区作物生育期降水量难以弥补灌水不均匀对水分分布造成的负面影响,滴灌均匀系数对棉花生育期内根系层土壤含水率均匀系数的影响强于初始含水率均匀性和灌水量。上述结果可供制定干旱区滴灌均匀系数标准时参考。     

海冰水盐分浓度及灌溉次数对土壤水分和棉花产量的影响

为了探讨环渤海地区海冰水灌溉技术,于2008年采用微区试验,研究了海冰水不同盐分浓度（1、3、5、7、9 g/L）和不同灌溉次数对土壤水分及棉花产量的影响。结果表明,采用海冰水灌溉能明显提高土壤水分含量,尤其以播种前灌溉和苗期灌溉效果最佳,当每次灌溉量为450 m3/hm2时,与不灌溉相比,土壤含水率增幅为22.85%～31.32%,可以有效缓解棉田春季旱情。不同处理的棉花,以盐分质量浓度1 g/L海冰水、灌溉3次的处理的产量、平均果枝数以及单颗棉桃质量3项指标均为最高,比不灌溉处理增产38.63%;其次为盐分质量浓度3 g/L海冰水灌溉2次的处理,增产率为 29.8%。随灌溉水矿化度增加,产量呈现递减趋势,盐分质量浓度为9 g/L、灌溉3次的处理与不灌溉处理相比出现显著减产,减产率为28.48%。综合考虑海冰水长期灌溉效应及海冰脱盐技术,建议采用盐分质量浓度3 g/L海冰水进行棉田灌溉,降雨正常年份以播种前和苗期2次灌溉为宜,每次灌水量450 m3/hm2,并要注意配合必要的灌溉和排水措施。     

不同滴灌形式对棉田土壤理化性状的影响

为研究长期滴灌对土壤性质的影响,采用田间抽样调查的方法,对新疆棉田膜下滴灌和地下滴灌进行了对比分析,研究了滴灌形式对棉田土壤理化性状的影响.结果表明,采用滴灌8年后,膜下滴灌在10 cm处土壤体积质量相对较高,而地下滴灌的高体积质量土壤下移至60 cm上下.土壤盐分的分布规律与之相反,地下滴灌表层(0～20 cm)土壤的含盐量略高于膜下滴灌,而在20～100 cm土层,膜下滴灌的土壤含盐量明显高于地下滴灌:0～ 100 cm土体土壤平均电导率(EC值)膜下滴灌比地下滴灌高出19.2％.与膜下滴灌相比,地下滴灌条件下20 cm以上土层土壤PH值较低,0～100 cm土体土壤碱解氮的残留量也较少,而不同滴灌方式间土壤有效磷和有效钾的质量分数差异不明显.     

干旱地区棉田膜下滴灌盐分运移规律

以田间实测数据为基础,研究棉田膜下滴灌对土壤盐分的变化。通过对棉田4个不同的生育期以及不同滴灌年限棉田盐分的变化进行了分析,初步得到,棉田在生育期盐分变化特征是0～20 cm含盐率从播前到苗期减小、盛铃期增大、吐絮期减小的趋势,>40～80 cm从播前缓慢增加、盛铃期～吐絮期逐渐减少;水平方向滴头处盐分累积最少,膜间处盐分累积较多;垂直方向上0～20 cm土层盐分减少,>60～100 cm土层累积程度较大;不同滴灌年限棉田随滴灌年限的延长各层土壤含盐率相应增加并且在>60～100 cm增加的趋势显著,且滴头、行间、膜间的总含盐率是依次增加;>60～100?cm已成积聚盐分的最大区域;在棉花生育期内,0～60 cm土壤呈脱盐状态,60～100 cm土壤呈积盐状态。该结果可为干旱区棉花膜下滴灌水盐的治理与防治提供参考。     

新疆地区农业灌溉水利用系数分析

采用传统渠道断面测验法、典型灌区田间水利用系数测验、“灌区首尾”等方法,综合研究干旱灌区灌溉水利用系数。结果表明：引输水渠灌、提水井灌、喷灌、微灌、低压管道输水5种灌溉用水模式,灌溉水利用系数分别为0.370、0.687、0.795、0.860、0.800;5种模式2011年综合灌溉水利用系数所对应的全疆灌区、南疆、东疆、北疆片区分别为0.498、0.479、0.682和0.581。基于柯布-道格拉斯模型分析相关因素对综合灌溉水利用系数的影响效应,结果表明,灌溉系统大力推进渠道防渗、井灌和高效农业节水建设,对于提升灌区综合灌溉水利用系数贡献明显。研究结果为干旱新疆灌区农业用水效率和水资源总量控制管理提供了技术依据。     

加气对西北旱区膜下滴灌棉花生长与水分利用效率的影响

针对膜下滴灌棉田土壤根际低氧胁迫抑制棉花水分利用问题，探讨不同生长阶段加气灌溉对棉花生长发育及水分利用的影响。研究设置了苗期、蕾期、花铃期、蕾期+花铃期、苗期+蕾期+花铃期5个加气阶段，以生育期不加气为对照进行田间试验。结果表明：花铃期加气土壤呼吸和土壤温度峰值较其他处理延后了9 d，使加气效果得到延长，更好地改善了土壤环境，在获得最大产量的同时，水分利用效率也最高。土壤氧气含量对棉花产量的影响程度最大，且花铃期土壤氧气含量对产量和水分利用效率的正面影响均大于其他生育期。因此，在棉花花铃期进行加气灌溉是缓解覆膜造成的棉花根际低氧胁迫，提升棉花产量与水分利用效率的最佳时期。研究结果对揭示加气灌溉对棉花生长的影响机制及进一步提高水土资源利用率提供了理论依据。     

滴灌和微生物有机肥对设施土壤呼吸的耦合作用及机制

为研究滴灌水分和微生物有机肥对设施土壤呼吸的影响及耦合作用机制,设计不同灌溉定额(15、18、21 mm)和不同微生物有机肥施用量(2 800、3 600、4 400 kg/hm2)处理,以传统化肥处理为对照,观测滴灌和微生物有机肥协同作用下土壤呼吸速率、累计碳排放量等指标,分析土壤呼吸与土壤温度、湿度、有机质含量、酶(脱氢酶、脲酶和过氧化氢酶)活性及根系生物量之间的互动响应关系。结果表明:滴灌-微生物有机肥处理有利于提高土壤有机质含量和酶活性,土壤脱氢酶、脲酶和过氧化氢酶活性分别提升11.6%～27.6%、8.0%～27.7%和1.8%～11.2%,其中滴灌和微生物有机肥相结合对脲酶活性的影响达到显著(p0.05)水平;土壤呼吸速率与根系生物量、土壤温度和有机质含量呈极显著(p0.01)正相关,与土壤酶活性呈显著(p0.05)正相关。该研究证明了滴灌和微生物有机肥对土壤碳排放有显著的耦合效应,滴灌和微生物有机肥耦合主要通过改变土壤有机质含量和根系生物量,对土壤呼吸产生影响。