长期施肥潮土土壤呼吸的温度和水分效应

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1、孟磊等：长期施肥潮土土壤呼吸的温度和水分效应697长期施肥潮土土壤呼吸的温度和水分效应孟磊1，丁维新2，蔡祖聪21.海南大学农学院，海南儋州571737；2.土壤与农业可持续发展国家重点实验室//中国科学院南京土壤研究所,江苏南京210008摘要:温度和水分是影响土壤呼吸的重要因素。利用室内培养试验研究因长期施用不同肥料造成有机质含量存在差异的土壤在不同土壤水分含量（30%WFPS、45%WFPS、60%WFPS、75%WFPS和90%WFPS）和培养温度（5℃、15℃、25℃、35℃）下的土壤呼吸。结果表明，土壤

2、水分含量和培养温度对土壤呼吸既表现出相互制约作用，在一定范围内又具有相互促进作用。施肥影响着土壤呼吸所需的最适水分含量，不均衡施肥处理的土壤呼吸所需最适土壤水分含量高于均衡施肥处理的土壤。培养温度也影响土壤呼吸的最适水分含量，土壤呼吸所需最适水分随培养温度升高而升高。土壤水分含量的增加可增加土壤呼吸的Q10。施肥特别是施有机肥而增加的土壤有机碳的释放速率是最快的。因此，气温升高和降水增加等气候变化趋势下，不利于通过施用有机肥来增加农田土壤有机碳储量。关键词:温度；土壤充水孔隙度；土壤呼吸；Q10中图分类号：S153

3、.6文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）02-0693-06孟磊等：长期施肥潮土土壤呼吸的温度和水分效应697增加农田土壤有机碳储量被认为是降低大气CO2浓度，缓解全球气候变暖的有效措施之一。农业管理措施的实施，尤其是化肥和有机肥的施用明显提高土壤有机质的含量[1,2]。施肥还影响土壤有机质的组成和性质[3,4]，由此影响着土壤呼吸中的异养呼吸。田间测定植物—土壤系统的土壤呼吸包括土壤有机质的异养呼吸和根际呼吸，根际呼吸并不是土壤本身碳的损失，在研究碳平衡时必须将它从土呼吸排放的CO2中扣除[5]

4、。因此，土壤呼吸中的异养呼吸是决定土壤有机碳库稳定、增长与降低的关键因素之一。先前获得的土壤呼吸与温度和水分的关系多在田间条件下获得，是土壤呼吸中的异养呼吸和根际呼吸对温度和水分变化的综合反映。从土壤碳损失考虑，研究土壤呼吸中的异养呼吸与土壤温度和水分的关系更有意义。基于此，我们以长期施用不同肥料造成土壤有机质含量存在差异的土壤为研究对象，通过室内培养试验研究土壤有机碳对温度和水分的响应，这不但有助于分析预测未来气候变化后通过施肥方式而增加了的土壤碳库的稳定性，而且对土壤呼吸的组分划分起到一定的作用。1材料和方法1

5、.1供试土壤供试土壤为中国科学院封丘农业生态试验站内长期定位施肥试验小区内土壤，施肥处理包括化学肥料NPK的NPK、NP、NK和PK组合，全部施用有机肥料N（OM）、一半化学肥料N和一半有机肥料N（1/2OM）及不施肥（CK）共7个处理。以耕层土壤（0～20cm）作为培养用土。实验用土基本理化性质见表1。表1供试土壤的物理和化学性质Table1Physicalandchemicalpropertiesofthesoils处理容重/(g·cm-3)有机质/(g·kg-1)全氮/(g·kg-1)速效P/(mg·kg-1

6、)NO3--N/(mg·kg-1)OM1.44a13.86a0.924a10.98a18.26a1/2OM1.44a11.51b0.791b8.92b14.66bNPK1.53b9.57c0.582c7.55c10.27cNP1.53b9.07c0.551c6.96c12.41cNK1.56b6.34d0.452d0.88d6.78dPK1.53b7.47d0.472d21.66e6.96dCK1.57b6.37d0.396d0.44d5.04d注：同一列中不同字母表示差异性水平为P<0.05.1.2试验设计称20

7、.00g（以烘干土计）供试土壤置于150mL的玻璃瓶中。向瓶中均匀滴加相应数量的蒸馏水，使土壤含水量分别达到30%WFPS、45%WFPS、60%WFPS、75%WFPS和90%WFPS（按田间测定进行）。不搅动土壤，接着向瓶内吹入高纯空气，随后用硅胶塞塞住瓶口，并用704胶封瓶口和塞子之间的空隙。硅胶塞的中间有一小孔，内插玻璃管，管外再套一段硅胶软管，以合适的硅橡胶塞塞紧软管通气口，作为气体取样口。立即用取样针采集瓶中的空气注入气相色谱，测定CO2浓度。然后放入恒温箱中培养。12h后，采集培养瓶中气体，测定CO2

8、浓度。结束后，拔下瓶塞，冲入高纯空气以驱除瓶内气体，接着补充水分，加盖，用704胶封口，测定瓶中CO2浓度，然后在恒温箱中再培养12h孟磊等：长期施肥潮土土壤呼吸的温度和水分效应697后再测定。按照安排的时间表，如此反复进行测定。于培养开始后的12h，24h，36h，48h，72h，96h，130h，168h，216h，264h，336h和408h后测定培养