中國(guó)農(nóng)田土壤呼吸速率及驅(qū)動(dòng)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(guó)典型農(nóng)業(yè)區(qū)土壤呼吸的時(shí)空格局及影響因素，有助于構(gòu)建區(qū)域尺度土壤呼吸定量評(píng)價(jià)模型，對(duì)全球碳循環(huán)研究及碳收支的準(zhǔn)確評(píng)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(zhǎng)樂(lè)、北亞熱帶耕作制度為一年兩熟制的江蘇太倉(cāng)、暖溫帶耕作制度為一年一熟制的陜西長(zhǎng)武、暖溫帶耕作制度為一年兩熟的天津?qū)氎婧椭袦貛Ц髦贫葹橐荒暌皇熘频木湃r(nóng)場(chǎng)作為典型農(nóng)業(yè)區(qū)進(jìn)行土壤呼吸的野外實(shí)地觀測(cè)，并整合了2000～2012年中

2、國(guó)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(qū)動(dòng)因子。主要研究結(jié)果如下:
　　中國(guó)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(dá)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(zhǎng)季土壤呼吸速率有明顯下降趨勢(shì)。江蘇太倉(cāng)、福建長(zhǎng)樂(lè)、天津?qū)氎妗⒕湃r(nóng)場(chǎng)、陜西長(zhǎng)武5個(gè)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(duì)112篇已發(fā)表的關(guān)于中國(guó)農(nóng)田土壤呼吸的文獻(xiàn)整合分析結(jié)果表明，中國(guó)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?yàn)?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(lèi)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(lèi)型間土壤呼吸速率差異顯著(p＜0.05)，其大小排序?yàn)?棉花＞玉米＞大豆＞水稻＞小麥。
　　長(zhǎng)樂(lè)觀測(cè)點(diǎn)旱作期間土壤呼吸速率與土壤溫度呈顯著線(xiàn)性正相關(guān)(p＜0.01，R2=0.52)。當(dāng)土壤含水量低于30％時(shí)土壤

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

6、壤溫度控制。寶坻觀測(cè)點(diǎn)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(xiàn)性正相關(guān)（p＜0.01;相關(guān)系數(shù)分別為0.95和0.33）。土壤溫度低于10℃時(shí)土壤呼吸速率與土壤含水量相關(guān)性不顯著(p＞0.05)，當(dāng)土壤溫度為20～30℃時(shí)土壤呼吸速率與土壤含水量呈顯著線(xiàn)性正相關(guān)(p＜0.01，R2=0.74)。九三農(nóng)場(chǎng)觀測(cè)點(diǎn)土壤溫度和土壤含水量都處于較低水平時(shí)，土壤呼吸速率與土壤溫度呈顯著線(xiàn)性正相關(guān)(p＜0.05，R2=0.34)，而與土壤

7、含水量之間相關(guān)性不顯著(p＞0.05)。長(zhǎng)武觀測(cè)點(diǎn)土壤呼吸速率與土壤溫度顯著線(xiàn)性正相關(guān)(p＜0.05，R2=0.97)，土壤溫度為20～30℃時(shí)呼吸速率與土壤含水量呈顯著線(xiàn)性正相關(guān)(p＜0.05，R2=0.62)。
　　中國(guó)農(nóng)田土壤呼吸速率與年均氣溫、NPP顯著正相關(guān)(p＜0.05)，與年均降水量相關(guān)性不顯著(p＞0.05)。除西南區(qū)水稻生長(zhǎng)季外，土壤呼吸速率在作物生長(zhǎng)季與土壤溫度呈顯著線(xiàn)性正相關(guān)(p＜0.05)。玉米生長(zhǎng)季土壤呼