不同土壤水分控制对东北地区玉米农田土壤呼吸的影响

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.010

气象与环境学报 ›› 2017, Vol. 33 ›› Issue (5): 76-81.doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.05.010

不同土壤水分控制对东北地区玉米农田土壤呼吸的影响

吕国红, 温日红, 谢艳兵, 王笑影

中国气象局沈阳大气环境研究所, 辽宁沈阳 110166

收稿日期:2015-12-16 修回日期:2017-01-13 出版日期:2017-10-30 发布日期:2017-10-30
通讯作者: 王笑影,E-mail:wangxy_0917@qq.com。 E-mail:wangxy_0917@qq.com
作者简介:吕国红,女,1977年生,副研究员,主要从事生态气象研究,E-mail:ghlvme@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目（31501215）和中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（2016SYIAEZD2）共同资助。

Effects of water controls at different levels on soil respiration characteristics of maize farmland in Northeast China

LÜ Guo-hong, WEN Ri-hong, XIE Yan-bing, WANG Xiao-ying

Institute of Atmospheric Environment, Shenyang, China Meteorological Administration, Shenyang 110166, China

Received:2015-12-16 Revised:2017-01-13 Online:2017-10-30 Published:2017-10-30

摘要/Abstract

摘要： 基于锦州地区土壤水分控制试验，研究不同土壤水分条件（土壤相对湿度分别为86%、96%和105%）对东北地区玉米农田土壤呼吸的影响，分析不同土壤水分条件下玉米农田土壤温度对土壤呼吸速率的影响。结果表明：2013年锦州地区玉米农田不同土壤水分控制影响土壤呼吸速率的大小，同时间不同土壤水分控制条件下玉米农田的土壤呼吸速率均随土壤相对湿度的增加而降低（土壤相对湿度86% < 土壤相对湿度96% < 土壤相对湿度105%）。锦州地区玉米农田土壤呼吸的日动态和季节动态变化趋势均不受土壤水分的影响，均呈单峰型，其中土壤呼吸速率日最大值出现在11-14时，土壤呼吸速率季最大值出现在8月。不同土壤水分控制影响玉米农田土壤呼吸对土壤温度的敏感性，土壤呼吸的日动态变化与10 cm土壤温度的日动态变化存在时间滞后性，8月和9月土壤温度最大值较土壤呼吸最大值滞后5-6 h。不同土壤水分条件下玉米农田土壤呼吸速率与10 cm、15 cm、30 cm和45 cm土壤温度均呈显著或极显著的正相关关系，其中土壤呼吸速率与45 cm土壤温度相关性最高。2013年锦州地区不同土壤相对湿度条件下（86%、96%和105%），玉米农田的土壤呼吸速率与45 cm土壤温度均呈指数函数关系，土壤相对湿度为86%、96%和105%时的土壤温度敏感性指数Q₁₀分别为1.92、2.20、1.72。

关键词: 土壤呼吸, 土壤水分, 土壤温度, 土壤温度敏感性指数, 玉米农田

Abstract: Based on soil water controlling experiment conducted in Jinzhou in 2013,the effects of soil moisture and soil temperature on soil respiration of maize farmland in northeast China were investigated under three levels of soil relative water contents (SRW) of 86%,96%,and 105%,respectively.The results indicated that the intensity of soil respiration is influenced by soil moisture condition.Specifically,soil respiration rate decreases with the increasing SRW.Meanwhile,the diurnal pattern and the seasonal dynamic are not impacted by SRW and both show a variation trend of the one-peak curve.The daily and annual maximums of soil respiration rates appear at 11:00-14:00 and in August,respectively.The sensibility of soil respiration to soil temperature in maize farmland is affected by the different levels of soil water controls,which is represented as the daily dynamic of soil temperature at the soil depth of 10 cm lagging behind that of soil respiration and a 5-6 hour lagging of the daily maximum soil temperature relative to the daily maximum soil respiration in August and September.In addition,the positive correlations between soil temperature at the soil depth of 10 cm,15 cm,30 cm,45 cm and soil respiration are respectively significant or extremely significant under different soil moisture conditions and soil respiration has the highest correlation with soil temperature at the soil depth of 45 cm.Besides,under the SRW of 86%,96%,and 105%,soil respiration shows an exponential relationship with soil temperature at the soil depth of 45 cm and soil temperature sensibility indices i.e.Q₁₀ are 1.92,2.20 and 1.72 in the studied area in 2013,respectively.

Key words: Soil respiration, Soil water controls, soil temperature, soil temperature sensibility index, Maize farmland

中图分类号:

S152.6

吕国红, 温日红, 谢艳兵, 王笑影. 不同土壤水分控制对东北地区玉米农田土壤呼吸的影响[J]. 气象与环境学报, 2017, 33(5): 76-81.

LÜ Guo-hong, WEN Ri-hong, XIE Yan-bing, WANG Xiao-ying. Effects of water controls at different levels on soil respiration characteristics of maize farmland in Northeast China[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2017, 33(5): 76-81.

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参考文献

[1] Conant R T,Dalla-Betta P,Klopatek C C,et al.Controls on soil respiration in semiarid soils[J].Soil Biology and Biochemistry,2004,36(6):945-951.
[2] 韩广轩,周广胜,许振柱.中国农田生态系统土壤呼吸作用研究与展望[J].植物生态学报,2008,32(3):719-733.
[3] 高进长,苏永红.土壤呼吸对不同来源水分响应的研究进展[J].干旱区研究,2012,29(6):1014-1021.
[4] Raich J W,Potter C S.Global patterns of carbon dioxide emissions from soils[J].Global Biogeochemical Cycles,1995,9(1):23-26.
[5] 张红星,王效科,冯宗炜,等.黄土高原小麦田土壤呼吸对强降雨的响应[J].生态学报,2008,28(12):6189-6196.
[6] 王义东,王辉民,马泽清,等.土壤呼吸对降雨响应的研究进展[J].植物生态学报,2010,34(5):601-610.
[7] 张前兵,杨玲,王进,等.干旱区不同灌溉方式及施肥措施对棉田土壤呼吸及各组分贡献的影响[J].中国农业科学,2012,45(12):2420-2430.
[8] 吕海波,梁宗锁.黄土区刺槐林土壤含水量变化对土壤呼吸强度的影响[J].水土保持通报,2013,33(1):44-48,52.
[9] Holt J A,Hodgen M J,Lamb D.Soil respiration in the seasonally dry tropics near Townsville,North-Queensland[J].Australian Journal of Soil Research,1990,28(5):737-745.
[10] Casals P,Romanyà J,Cortina J,et al.CO₂ efflux from a Mediterranean semi-arid forest soil.Ⅰ.Seasonality and effects of stoniness[J].Biogeochemistry,2000,48(3):261-281.
[11] Birch H F.The effect of soil drying on humus decomposition and nitrogen availability[J].Plant and Soil,1958,10(1):9-31.
[12] 董彬.中亚热带森林土壤呼吸对水分的响应[D].福州:福建农林大学,2004:55-56.
[13] 高翔,郝卫平,顾峰雪,等.降雨对旱作春玉米农田土壤呼吸动态的影响[J].生态学报,2012,32(24):7883-7893.
[14] 韩广轩,周广胜,许振柱.玉米生长季土壤呼吸的时间变异性及其影响因素[J].生态学杂志,2008,27(10):1698-1705.
[15] 吕国红,温日红,赵秋石,等.种植密度对东北玉米农田土壤呼吸时空动态的影响[J].生态学杂志,2014,33(2):283-289.
[16] 张盼弟,王旭,陈宝瑞,等.呼伦贝尔地区贝加尔针茅草甸草原土壤CO₂排放特征[J].应用生态学报,2014,25(2):387-393.
[17] 杨兰芳,蔡祖聪,祁士华.玉米生长和光合作用对土壤呼吸(13C的影响[J].生态学报,2007,27(3):1072-1078.
[18] 杨金艳,王传宽.土壤水热条件对东北森林土壤表面CO₂通量的影响[J].植物生态学报,2006,30(2):286-294.
[19] 周小平,王效科,张红星,等.黄土高原小麦田土壤呼吸季节和年际变化[J].生态学报,2013,33(23):7525-7536.
[20] 龚斌,王风玉,张继平,等.中亚热带森林土壤呼吸日变化及其与土壤温湿度的关系[J].生态环境学报,2013,22(8):1275-1281.
[21] 谢艳兵,贾庆宇,周莉,等.盘锦湿地芦苇群落土壤呼吸作用动态及其影响因子分析[J].气象与环境学报,2006,22(4):53-58.
[22] Wang B,Zha T S,Jia X,et al.Soil moisture modifies the response of soil respiration to temperature in a desert shrub ecosystem[J].Biogeosciences,2014,11(2):259-268.
[23] 王同朝,杜园园,常晓,等.垄作覆盖条件下灌溉方式与灌溉量对夏玉米田土壤呼吸的影响[J].河南农业大学学报,2010,44(3):238-242.
[24] 方精云,王娓.作为地下过程的土壤呼吸:我们理解了多少?[J].植物生态学报,2007,31(3):345-347.

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[1]	吕国红, 王笑影, 贾庆宇, 温日红, 谢艳兵. 盘锦芦苇湿地土壤热通量变化特征研究[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(6): 156-160.
[2]	万志红, 李荣平, 周广胜, 王莹, 王婉昭, 张晓月. 锦州地区玉米农田生态系统水汽通量变化特征及其调控机制[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(6): 155-159.
[3]	蔡福,明惠青, 赵先丽,米娜,梁涛,宋国云,陈雨,张玉书. 植被地表反照率动态模拟方法比较—以玉米农田为例[J]. 气象与环境学报, 2014, 30(5): 78-82.
[4]	吴昊旻,王红雷,梁艳. 1980—2010年丽水市土壤温度变化特征[J]. 气象与环境学报, 2013, 29(1): 68-73.
[5]	梁涛，李荣平，吴航，刘景利，史奎桥，张兵兵，常松. 玉米农田生态系统CO₂通量的动态变化[J]. 气象与环境学报, 2012, 28(3): 49-53.
[6]	谢艳兵,贾庆宇,周莉,李荣平,吕国红. 盘锦湿地芦苇群落土壤呼吸作用动态及其影响因子分析[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(4): 53-58.
[7]	刘景利,张丽华,史奎桥,周丽坤,杨扬,高伟,张昊. 1985～2002年锦州耕地土壤水分状况变化分析 [J]. 气象与环境学报, 2005, 21(2): 11-13.
[8]	何平,毕伯钧,魏军. 本溪地区土壤水分盈亏与农业干旱关系的研究[J]. 气象与环境学报, 2005, 21(2): 9-10.