温度和生物因子对农田生态系统呼吸的影响——以华北平原冬小麦-夏玉米复种农田生态系统为例

摘要：

生态系统呼吸在陆地生态系统碳循环中占有重要地位,是碳循环中仅次于生态系统总初级生产力的第二大通量组分.除温度和水分外,生物因子对生态系统呼吸也有着重要的影响.生物因子往往与温度、水分有着相似的季节变化,并且温度还对这些因子有重要的影响,这加深了探讨生物因子对生态系统呼吸影响的难度.复种农田生态系统中生物因子与气象因子季节变化的非同步性为探讨生物因素对生态系统呼吸时间变异的影响提供了有利条件.利用华北平原冬小麦一夏玉米复种农田LAI的季节动态与温度的季节动态存在非同步性这一天然试验条件,本研究通过该农田生态系统连续两年的涡度相关通量观测数据,分析了温度和生物因子对该农田生态系统呼吸季节及年际变化的影响.结果表明,在冬小麦和夏玉米的各个生育阶段,其夜间生态系统呼吸都受到土壤温度的影响,但是这种影响在作物不同的生育阶段有所差异,尤其当土壤温度与叶面积指数(LAI)的季节变化非同步时,LAI会改变土壤温度对生态系统呼吸的控制.基于直线回归方程,LAT能分别解释2003年和2004年冬小麦生态系统参考呼吸(10℃下的生态系统呼吸速率)变异的97%和74%,能分别解释夏玉米生态系统参考呼吸变异的85%和42%.华北平原冬小麦一夏玉米复种农田的生态系统呼吸呈"双峰"季节动态模式,且与生态系统总初级生产力及LAI的季节动态模式相一致,两次峰值分别出现在冬小麦的LAI和夏玉米的LAI达到最大时.冬小麦农田生态系统呼吸的最大值在2003年和2004年分别为6.6 gC/(m2·d)和5.5 gC/(m2·d),夏玉米农田生态系统呼吸的最大值在2003年和2004年分别为7.7 gC/(m2·d)和6.9 gC/(m2·d).冬小麦农田生态系统在2003年和2004年2个生育期的总呼吸量分别为402 gC/m2(累计220天)和486 gC/m2(累计232天).夏玉米农田生态系统在2003年和2004年两个生育期的总呼吸量分别为557 gC/m2(累计131天)和48l gC/m2(累计107天).冬小麦及夏玉米生育期生态系统呼吸的年际差异受土壤温度和受LAI影响的生态系统总初级生产力的协同作用控制.冬小麦秸秆还田引起的生态系统呼吸底物的增加以及夏季降雨对土壤湿度的改善都促进了夏玉米生长前期生态系 .统CO:排放量的增加.相对于自然生态系统,农田生态系统受到更多的管理措施的影响,因此在未来的研究中,应加强农业管理措施以及人类活动对农田生态系统呼吸影响的研究.

关键词：农田生态系统、冬小麦-夏玉米复种农田、生态系统呼吸、土壤温度、华北平原

所属期刊栏目：31

分类号：S1(农业基础科学)

资助基金：nowledge Innovation Program of the Chinese Academy of SciencesKZCX2-YW-432;国家自然科学基金30590381;30700110;International Partnership Project of CASCXTD-Z2005-1

在线出版日期：2009-05-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：656-662