玉米農(nóng)田土壤呼吸作用動(dòng)態(tài)與模擬研究.pdf

1、利用動(dòng)態(tài)密閉氣室法(Licor-6400-09)，對(duì)錦州玉米生長(zhǎng)季(5～9月)農(nóng)田土壤呼吸作用動(dòng)態(tài)及其影響因子進(jìn)行連續(xù)兩年的野外動(dòng)態(tài)觀(guān)測(cè)，分析表明，在植株尺度上，玉米地土壤呼吸作用存在明顯的空間異質(zhì)性，較高的土壤呼吸速率通常出現(xiàn)在靠近玉米植株的地方。玉米地土壤呼吸作用的日變化為不對(duì)稱(chēng)的單峰型曲線(xiàn)，最小值和最大值分別出現(xiàn)在6：00～7：00和13：00左右。2005年玉米生長(zhǎng)季土壤呼吸速率均值為3.16μmol CO2·m-2·s-1，最

2、大值為4.77μmolCO2·m-2·s-1，出現(xiàn)在7月28日，最小值為1.31μmol CO2·m-2·s-1，出現(xiàn)在5月4日。
　　 植物根系生物量的分布格局是影響土壤呼吸作用空間異質(zhì)性的關(guān)鍵因素。土壤呼吸作用與根系生物量呈顯著的線(xiàn)性關(guān)系，而土壤濕度、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和碳氮比對(duì)土壤呼吸作用空間異質(zhì)性的影響并不顯著。在土壤呼吸作用日變化中，土壤呼吸速率(SR，μmol CO2·m-2·s-1)與10 cm土壤溫度T,℃)均呈顯

3、著的指數(shù)函數(shù)關(guān)系SR=αesT·在季節(jié)尺度上，參數(shù)a和β是波動(dòng)的，玉米凈第一性生產(chǎn)力(NPP,g·m-2·d-1)和生物量(B，g·m-2)分別為影響參數(shù)a和β季節(jié)性波動(dòng)的主導(dǎo)因素。鑒于此，建立了方程SR-(aB+b)e(cNPPsd)T用以模擬土壤呼吸作用的季節(jié)變化。土壤溫度、NPP和生物量共同影響著玉米生長(zhǎng)季土壤呼吸作用的季節(jié)性變化，它們共同解釋了土壤呼吸作用季節(jié)變化的93％。
　　 小時(shí)尺度上，土環(huán)中的根系生物量是影響土壤

4、呼吸速率空間變異的關(guān)鍵因子，土壤呼吸速率與根系生物量呈線(xiàn)性關(guān)系SR-αB+β；日時(shí)間尺度上，土壤呼吸速率與根系生物量線(xiàn)性方程中的參數(shù)a和β是波動(dòng)，土壤溫度是影響a和β波動(dòng)的主導(dǎo)因素，于是得到方程SR-aebTB+cT+d。季節(jié)時(shí)間尺度上，土壤呼吸作用可表達(dá)為SR-(aW+b)ecTB+(dNPP+e)T+f，土壤溫度、土壤濕度和玉米NPP共同驅(qū)動(dòng)著玉米生長(zhǎng)季土壤呼吸作用的時(shí)間變化和空間變異，它們可以解釋玉米生長(zhǎng)季土壤呼吸作用時(shí)空變化的7

5、4％。
　　 通過(guò)建立土壤呼吸作用與玉米根系生物量的回歸方程，對(duì)根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例進(jìn)行了間接估算。玉米生長(zhǎng)季根系呼吸作用占土壤呼吸作用的比例在43.1～63.6％之間波動(dòng)，均值為54.5％。假定玉米果實(shí)和秸桿中的碳在收獲期間沒(méi)有從農(nóng)田中轉(zhuǎn)移走，2005年整個(gè)生長(zhǎng)季玉米生態(tài)系統(tǒng)的碳收支為-1127.0 gC·m-2，碳交換速率在0.52～-18.05 g C·m-2·d-1之間波動(dòng)。玉米生長(zhǎng)初期，玉米生態(tài)系統(tǒng)表現(xiàn)為C