文档介绍：不同施氮水平对华北平原冬小麦土壤CO2通量的影响
刘合明,刘树庆*
河北农业大学资源与环境科学学院,河北保定 071001
摘要:针对当前碳、氮循环对生态环境影响以及碳源/汇问题的客观实际,设计了N 0、75、150、225、300 kg·hm-2 5个氮处理,对冬小麦(Triticum aestivum L.)返青期、拔节期、孕穗期、灌浆期和成熟期进行了土壤呼吸速率的测定,探讨了不同氮肥用量对华北平原潮褐土区冬小麦农田土壤CO2释放的影响。结果表明:土壤呼吸释放CO2与气温二次相关,25 ℃左右土壤呼吸速率达到最大,增幅随气温升高而减小,低于25 ℃时增幅较明显;随着氮肥用量增加土壤呼吸增强,土壤呼吸强度在N150达到最大;施用氮肥的冬小麦农田土壤CO2释放主要集中在孕穗、灌浆期;不施氮的则主要集中在灌浆、成熟期。
关键词:潮褐土;冬小麦;土壤呼吸;氮肥
中图分类号:X511;S143 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2008)03-1125-05
土壤CO2释放是农田碳循环中一个重要组成部分,在参与作物冠层源、汇、流的动态平衡中起着重要作用[1]。农业土壤CO2积累量占到人类活动释放到大气CO2的1/4,为此农田土壤已被认同为大气CO2的重要源[2]。土壤呼吸作为土壤最重要的CO2输出形式受温度、水分、土壤有效碳、施肥、C/N比、pH值等因素影响。其中C/N比作为土壤的一个重要因素,在很大程度上影响着与土壤呼吸有直接关系的土壤微生物活性,进而影响土壤CO2的排放。研究表明[3]C/N比值在15左右土壤CO2释放量最高,较高或较低都会使土壤CO2释放量降低。宋文质等[4]测得的施尿素和不施尿素冬小麦田的平均土壤呼吸速率分别为262 mg·m-2·h-1和177 mg·m-2·h-1。邢晓旭[3]测得单施氮肥土壤速效氮和全氮含量与CO2释放量之间呈正相关关系,土壤呼吸二氧化碳释放量随氮素含量的增高而升高。
华北平原是我国小麦、玉米的主产区,农业生产活动频繁,农田施氮量多。根据以往的研究结果这势必造成不必要的氮素损失和温室气体排放的增多。目前国内外对碳循环研究主要集中在森林及草地生态系统的呼吸速率及其与环境因子的关系上[5~10], 也有一些研究集中在了CO2浓度升高对土壤酶活性、土壤微生物、土壤腐殖质组成、植物根系生长及其分泌物等生理生态方面的影响[11~15],而对农田生态系统碳循环方面的研究较少涉及单施氮肥与土壤CO2排放间的关系,缺乏这方面的参数。为此,研究华北地区农业生产不同氮肥用量与土壤呼吸强度的关系,旨在探索华北平原潮褐土区不同肥力水平下冬小麦土壤CO2 排放规律,阐明氮肥用量对土壤呼吸强度的影响,了解华北平原农田土壤温室气体排放动态变化,揭示农田生态系统碳的源/汇问题及释放机理具有重要意义。
1 材料与方法
试验材料
试验于2007年3月—6月在河北农业大学西校区标本园进行。土壤类型为轻壤质潮褐土。其基本理化性状:pH , g·kg-1, g·kg-1, mg·kg-1, mg·kg-1。小麦品种为科农9204(Triticum aestivum Kenong 9204)。
试验设计
设N 0、75、1