中國農(nóng)田土壤呼吸速率及驅動因子.pdf

1、土壤呼吸在全球碳收支中具有重要地位。研究中國典型農(nóng)業(yè)區(qū)土壤呼吸的時空格局及影響因素，有助于構建區(qū)域尺度土壤呼吸定量評價模型，對全球碳循環(huán)研究及碳收支的準確評估具有重要意義。本文選取亞熱帶耕作制度為一年三熟制的福建長樂、北亞熱帶耕作制度為一年兩熟制的江蘇太倉、暖溫帶耕作制度為一年一熟制的陜西長武、暖溫帶耕作制度為一年兩熟的天津寶坻和中溫帶耕作制度為一年一熟制的九三農(nóng)場作為典型農(nóng)業(yè)區(qū)進行土壤呼吸的野外實地觀測，并整合了2000～2012年中

2、國農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸的主要研究成果，分析了華南、西南、華北、西北和東北五大農(nóng)業(yè)區(qū)土壤呼吸的季節(jié)變化和區(qū)域差異，以及影響土壤呼吸的主要驅動因子。主要研究結果如下:
　　中國典型農(nóng)業(yè)區(qū)土壤呼吸隨季節(jié)變化明顯，夏季非水稻種植區(qū)土壤呼吸速率達到最高值，冬季土壤呼吸速率處于穩(wěn)定低值。夏季水稻生長季土壤呼吸速率有明顯下降趨勢。江蘇太倉、福建長樂、天津寶坻、九三農(nóng)場、陜西長武5個典型農(nóng)業(yè)區(qū)年均土壤呼吸速率分別為:881.8±48.4g C m

3、-2 a-1，853.4±108.5 g C m-2 a-1，733.4±66.6g C m-2 a-1,603.5±13.2 g C m-2 a-1,556.0±27.5 g C m-2 a-1。
　　對112篇已發(fā)表的關于中國農(nóng)田土壤呼吸的文獻整合分析結果表明，中國農(nóng)業(yè)區(qū)土壤呼吸年平均速率為682.8±18.3 g C m-2 a-1，年排放總量約為0.90 Pg C a-1;五大農(nóng)業(yè)區(qū)土壤呼吸年平均速率按大小排序為:華南區(qū)＞

4、西南區(qū)＞華北區(qū)＞東北區(qū)＞西北區(qū)，華南區(qū)的土壤呼吸速率分別與東北區(qū)、華北區(qū)、西北區(qū)之間的差異顯著(p＜0.05);水作和旱作兩種土地利用類型間土壤呼吸速率差異顯著(p＜0.05)，旱作土壤呼吸速率約為水作的1.3倍;不同作物類型間土壤呼吸速率差異顯著(p＜0.05)，其大小排序為:棉花＞玉米＞大豆＞水稻＞小麥。
　　長樂觀測點旱作期間土壤呼吸速率與土壤溫度呈顯著線性正相關(p＜0.01，R2=0.52)。當土壤含水量低于30％時土壤

5、呼吸速率主要受溫度控制，含水量在30～60％時土壤呼吸速率與土壤含水量呈顯著線性正相關(p＜0.01，R2=0.57)，土壤含水量高于60％時土壤呼吸速率與土壤含水量呈顯著線性負相關(p＜0.01，R2=0.40)。太倉觀測點土壤呼吸速率與土壤溫度之間表現(xiàn)為顯著線性正相關(p＜0.01，R2=0.62)。土壤含水量高于30％時土壤呼吸速率與土壤含水量呈顯著線性正相關(p＜0.01，R2=0.49)，土壤含水量低于30％時土壤呼吸速率受土

6、壤溫度控制。寶坻觀測點土壤呼吸速率與土壤溫度和土壤含水量之間均表現(xiàn)為顯著線性正相關（p＜0.01;相關系數(shù)分別為0.95和0.33）。土壤溫度低于10℃時土壤呼吸速率與土壤含水量相關性不顯著(p＞0.05)，當土壤溫度為20～30℃時土壤呼吸速率與土壤含水量呈顯著線性正相關(p＜0.01，R2=0.74)。九三農(nóng)場觀測點土壤溫度和土壤含水量都處于較低水平時，土壤呼吸速率與土壤溫度呈顯著線性正相關(p＜0.05，R2=0.34)，而與土壤

7、含水量之間相關性不顯著(p＞0.05)。長武觀測點土壤呼吸速率與土壤溫度顯著線性正相關(p＜0.05，R2=0.97)，土壤溫度為20～30℃時呼吸速率與土壤含水量呈顯著線性正相關(p＜0.05，R2=0.62)。
　　中國農(nóng)田土壤呼吸速率與年均氣溫、NPP顯著正相關(p＜0.05)，與年均降水量相關性不顯著(p＞0.05)。除西南區(qū)水稻生長季外，土壤呼吸速率在作物生長季與土壤溫度呈顯著線性正相關(p＜0.05)。玉米生長季土壤呼