长期施肥对休闲季土壤呼吸温度敏感性的影响

摘要：

[目的]在农作物-休闲轮作系统中,研究长期施肥条件下休闲季土壤呼吸温度敏感性(Q10)的变化机理,为科学调控黄土高原雨养区的农田温室气体排放提供依据.[方法]依托长武农田生态试验站的长期定位施肥试验,在小麦收获后的休闲季测定不同施肥处理下(CK、N、NP、M、NPM)的土壤呼吸速率、土壤温度、土壤水分、底物的数量(土壤有机碳和根茬碳)和质量(土壤碳氮比和根茬碳氮比,依次简写为土壤C∶N和根茬C∶N),研究长期施肥影响休闲季Q10变异的机理.[结果]在休闲季,不同施肥处理下的土壤呼吸速率差异显著(P＜0.05),长期施肥导致土壤呼吸速率增加了6％-127％.土壤温度、土壤水分、底物的数量和质量均是影响土壤呼吸速率的重要因素(P＜0.05).土壤温度对土壤呼吸速率的影响,利用指数关系模型进行拟合(P＜0.05),且土壤温度可以解释40％-57％的土壤呼吸变异性.而土壤呼吸速率对土壤水分的响应则用抛物线关系模型进行拟合(P＜0.05),且土壤水分可以解释56％-74％的土壤呼吸变异性.同时,底物的数量和质量对土壤呼吸速率的影响,利用线性关系模型进行模拟(P＜ 0.05),且底物的数量和质量可以解释高达66％-94％的土壤呼吸变异性.长期单施氮肥处理(N)对土壤有机碳影响不显著(P＞0.05),而NP、M和NPM处理下的土壤有机碳则增加了12％-36％.同时,N处理下的根茬碳减少了34％, 而NP、M和NPM处理下的根茬碳则增加了15％-63％.N和NP处理下的土壤C∶N影响不显著(P＞0.05),而M和NPM处理下的土壤C∶N则增加了12％-13％.不同施肥处理下的根茬C∶N则降低了8％-38％.在休闲季,长期施肥导致Q10降低了12％-56％,而长期施肥处理下Q10的差异与底物的数量(土壤有机碳和根茬碳)和质量(土壤C∶N和根茬C∶N)或者二者的交互作用密切相关(P＜0.05).Q10随着底物数量和土壤C∶N的增加均呈现出线性降低的趋势(P＜0.05),且底物的数量和土壤C∶N可以解释61％-95％的Q10变异性,而Q10随着根茬C∶N的增加呈现出线性增加的趋势(P＜0.05),且根茬C∶N可以解释72％的Q10变异性.同时对Q10的贡献呈现出根茬碳＞根茬C∶N＞土壤有机碳＞土壤C∶N的趋势(2.16 vs.1.22 vs.0.48 vs.0.03).[结论]在农作物-休闲轮作系统中,长期施肥通过影响底物的数量和质量影响休闲季Q10的变化,对科学评价黄土高原雨养区的农田温室气体排放具有重要意义.

关键词：长期施肥、土壤呼吸温度敏感性、底物数量和质量、休闲季

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分类号：S15;X13

资助基金：陕西省科技厅自然科学基金项目2015JM4136;宝鸡市科技计划项目16RKX1-14;宝鸡文理学院博士科研启动费项目ZK2017041;陕西省教育厅项目16JK1042

在线出版日期：2017-11-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：3164-3174