长期施肥对冬小麦_夏玉米轮作下土壤呼吸及其组分地影响

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1、土壤(Soils),2008,40(5):725~731725①长期施肥对冬小麦/夏玉米轮作下土壤呼吸及其组分的影响孟磊1，2，丁维新3，何秋香2，蔡祖聪3（1中国热带农业科学院橡胶研究所，海南儋州571737；2海南大学农学院，海南儋州571737；3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），南京210008）摘要：为阐明施肥对农田土壤呼吸的影响，于2002年6月至2003年6月在河南封丘潮土上进行的长期试验地上测定了玉米/冬小麦轮作系统下的土壤呼吸，分析了土壤呼吸与土壤水分和温度的关系，并利用统计分析方法研究了土壤

2、呼吸各组分的贡献。土壤呼吸变化与作物生长发育规律一致，施肥通过影响作物的生长发育而对土壤呼吸产生影响。不同作物生长期，根际呼吸、土壤原有机质以及前作根茬和有机肥中碳对土壤呼吸的贡献不同。玉米期土壤有机质、根际呼吸、前作根茬和有机肥中的碳对土壤呼吸的平均贡献率分别为70.19%、19.43%和10.37%；而小麦生长期则分别为23.75%、62.26%和14.11%。由于不同施肥处理的作物生长量、土壤有机质含量以及前作根茬和有机肥施入而进入的有机碳量不同，造成土壤呼吸个体上存在着较大差异。土壤有机质的消耗主要发生在玉米生长阶段。关键词：土壤呼

3、吸；根际呼吸；温度；土壤水分中图分类号：S153.6土壤呼吸是陆地植物固定CO2后又释放CO2返回大气的主要途径，也是土壤C库中C输出的主要力乃至土壤透气性等土壤生物、化学和物理属性的指[1][5-8]途径。全球每年因土壤呼吸排放到大气中的CO2-C标。近年来，涉及到气候变化的土壤-植物系统中[9-11]量约为68Pg，远高于因燃料燃烧而释放到大气中的的土壤呼吸研究多见于森林生态系统和草原生态系[2-3][12-13]C量。因此，土壤呼吸对大气CO2浓度变化有着统，而农田生态系统土壤呼吸的研究鲜有报道。农重要影响。土壤通过呼吸排放的CO2是

4、决定陆地生田生态系统受人为利用和管理措施的较快影响，其C库[14]态系统C平衡的主要因子，适当调控土壤呼吸，不仅可在5~10年尺度上快速调节。农田生态系统土壤可以缓解大气CO2浓度的增加，还具有改善土壤肥呼吸应大不同于自然状态下的森林和草原生态系统。精力的作用。确获得农田生态系统土壤呼吸及其各组分的贡献，对于土壤呼吸包括3个生物学过程（植物根系呼吸、确定农田生态系统中C“源”与C“库”的关系，解决C“失土壤微生物呼吸及土壤动物呼吸）和一个非生物学过汇”问题及目前全球变化有重要意义。程（含C物质的化学氧化过程），土壤动物呼吸量和化为此我们利用

5、布置在华北平原的长期定位试验，学氧化量非常微小，往往忽略不计。土壤呼吸各组分对玉米/冬小麦轮作下农田土壤呼吸进行为期1年的对土壤总呼吸的贡献是定量评价植物和土壤C平衡的田间观测，并就影响农田土壤呼吸因素进行了分析。重要基础。目前，在区分土壤呼吸各组分的研究方法同时，利用统计分析软件探讨了土壤呼吸各组分的贡上已获得一定的进展，但由于这些方法在具体实践中献率，期望在土壤呼吸组分研究的方法上有所借鉴。或因破坏土壤结构而使测定结果存在着一定的偏差，试验地土壤类型、利用方式和施肥方式有很强的代表[4]或因成本高、设备复杂等而难以推广。这导致有关性和普

6、遍性。土壤呼吸各组分贡献率的研究结果少，并可能偏离了1材料和方法实际值。因此土壤呼吸各组分区分方法的改进、完善和创新以及不同区分方法间的比较研究将是未来研究1.1试验设计的一个重要方向。长期定位试验始于1989年冬小麦播种时。试验过去，土壤呼吸被作为土壤微生物活性、土壤肥设①化肥N+化肥P+化肥K（简称NPK，下同），②化肥N+化肥P（NP），③有机肥（OM），④有机①基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（2005CB121101）、华南热带农业大学博士启动基金项目（Rndy0601）和热带作物栽培生理学重点开放室开放课题基金项目（KLO

7、F0603）资助。作者简介：孟磊（1973—），男，安徽箫县人，博士，主要从事农田土壤碳氮循环与温室气体排放的研究。E-mail:menglei94@sohu.com726土壤第40卷计算出通过根茬进入土壤的C量。有机肥施入前测定其C含量，乘以施用量即获得有机肥施用带入土壤的C量。肥N和化肥N各半（1/2OM）；⑤化肥P+化肥K二者C含量皆采用铬酸钾氧化-容量法进行。（PK），⑥化肥N+化肥K（NK）和⑦不施肥（CK，1.5数据分析对照）7个处理。其中，小麦和玉米生长期N肥和K肥用数据分析采用SPSS和MicrosoftExcelfor22

8、量都一致，分别为N150kg/hm和K2O150kg/hm，P肥Windows2000进行。22用量分别为P2O575kg/hm和60kg/hm。试验地的基本2结果情况和施肥方法