紫色土丘陵区保护性耕作下旱地土壤呼吸及影响因素

摘要

为了探讨保护性耕作对旱作农田土壤呼吸的影响,采用LI6400XT便携式光合作用测量系统自带的土壤呼吸室(6400-09)在重庆北碚两南大学试验农场对传统耕作(T,traditional farming)、垄作(R,ridge planting)、传统耕作+秸秆覆盖(TS,traditional farming+straw mulching)、垄作+秸秆覆盖(RS,ridge planting+ straw mulching)、传统耕作+秸秆覆盖+秸秆速腐剂(TSD,traditional farming+straw mulching+decomposing agent)、垄作+秸秆覆盖+秸秆速腐剂(RSD,ridge planting+straw mulching+decomposing agent)6种处理下的西南紫色土丘陵区小麦/玉米/大豆套作体系中作物生长季节的土壤呼吸及其水热因子进行了测定和分析.结果表明,6种处理中土壤呼吸速率的季节变化明显,各处理日均土壤呼吸速率差异显著.其中在小麦-大豆条带,小麦土壤呼吸速率均值为1.53 μmol m-2 s-1,大豆土壤呼吸速率日均值为4.10 μmol m-2 s-1,各处理日平均土壤呼吸速率大小排序为T＜R＜ TS＜ TSD＜ RS＜ RSD.在空地-玉米-空地条带,玉米土壤呼吸日均值为2.56 μmol m-2 s-1,介于小麦和大豆土壤呼吸速率之间,各处理日平均土壤呼吸大小排序为R＜T＜RS＜ TS＜ RSD ＜TSD.整个套作体系土壤呼吸总量C为1 543 ～2 134 g m-2,表现为T＜R＜ RS ＜TS ＜TSD＜RSD.研究结果还显示土壤温度和土壤水分是影响旱地农田土壤呼吸的主要因素,二者分别解释了土壤呼吸季节变化的28.9％～53.7％和13.7％～42.0％.水热因子与土壤呼吸速率的回归分析表明,指数方程较好地模拟了土壤呼吸与10 cm土温的关系,土壤呼吸的温度敏感性指标Q10值在2.25 ～ 2.69之间;而土壤呼吸与5 cm土壤水分的关系以抛物线型函数模拟最优.土壤呼吸对土壤水分的响应阈值为14.94％.该研究为明确农田生态系统土壤呼吸变化规律及影响因素的控制机理提高参考,对估算全球碳平衡、评估区域碳源汇具有重要意义.