水肥添加对草田轮作系统土壤呼吸速率的影响

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2024.02.025

草地学报 ›› 2024, Vol. 32 ›› Issue (2): 562-569.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2024.02.025

水肥添加对草田轮作系统土壤呼吸速率的影响

巩泽琳¹, 额尔德木图¹, 苏小港¹, 成蓉蓉¹, 杨鹤明¹, 张晓琳^1,2, 翟鹏辉¹

1. 山西农业大学草业学院, 山西太谷 030801;
2. 草地生态保护与乡土草种质创新山西省重点实验室, 山西太谷 030801

收稿日期:2023-07-09 修回日期:2023-09-04 出版日期:2024-02-15 发布日期:2024-03-06
通讯作者: 张晓琳,E-mail:alleenzhang@163.com;翟鹏辉,E-mail:victorzph@126.com
作者简介:巩泽琳(1998-),女,汉族,山西长治人,硕士研究生,主要从事草地生态系统生态学研究,E-mail:17835714291@163.com
基金资助:
国家自然科学基金（31800381）；兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室开放性课题（SKLGAE201604）资助

Effects of Water and Fertilizer Addition on Soil Respiration Rate in Grass-field Rotation System

GONG Ze-lin¹, EER Demutu¹, SU Xiao-gang¹, CHENG Rong-rong¹, YANG He-ming¹, ZHANG Xiao-lin^1,2, ZHAI Peng-hui¹

1. College of Grassland Science, Shanxi Agricultural University, Taigu, Shanxi Province 030801, China;
2. Shanxi Key Laboratory of Grassland Ecological Protection and Native Grass Germplasm Innovation, Taigu, Shanxi Province 030801, China

Received:2023-07-09 Revised:2023-09-04 Online:2024-02-15 Published:2024-03-06

摘要/Abstract

摘要： 土壤呼吸是生态系统碳排放最重要的途径，其微小变化将对陆地生态系统碳循环产生深远的影响。为探究不同管理方式对草田轮作系统土壤碳排放的影响，本研究开展水肥添加控制试验，动态监测紫花苜蓿（Medicago sativa L.）-冬小麦（Triticum aestivum L.）草田轮作系统中冬小麦阶段的土壤呼吸速率、土壤微生物生物量碳/氮含量、土壤温度和土壤含水量等指标。结果显示水分添加使土壤呼吸速率提高28.5%（P <0.05），但肥料添加对其影响不显著。水分添加使土壤含水量提高24.7%，但使土壤温度降低9.7%；肥料添加使土壤温度降低11.0%，使0~10 cm，10~20 cm土层土壤微生物生物量氮含量提高336%，131%。本研究说明水肥添加通过影响土壤温度、土壤含水量等土壤质量指标，影响植物根系生长发育和微生物活性，最终影响草田轮作系统土壤碳排放。

关键词: 紫花苜蓿-冬小麦, 微生物生物量碳/氮含量, 土壤呼吸速率, 水肥添加

Abstract: Soil respiration is the most important way of carbon emission in ecosystem,and small changes in soil respiration will have a profound impact on the carbon cycle in terrestrial ecosystem. In order to explore the effects of different management styles on carbon emission during the winter wheat stage in the alfalfa-winter wheat grass-crop rotation system,a control experiment on water and fertilizer addition was carried out to dynamically measure indicators such as soil respiration rate,soil microbial biomass carbon/nitrogen content,soil temperature and soil moisture. The results showed that water addition increased soil respiration rate by 28.5%(P<0.05),but the effect of fertilizer addition on it was not significant. Water addition significantly increased soil moisture by 24.7%,but reduced soil temperature by 9.7%. Fertilizer addition significantly reduced soil temperature by 11.0%,but increased soil microbial biomass nitrogen content by 336% and 131% in the 0~10 cm and 10~20 cm soil layers respectively. This study demonstrates that water and fertilizer addition affect the growth and development of plant roots,and microbial activity by affecting soil quality indicators such as soil temperature and soil moisture,and ultimately affect soil carbon emissions in grass-field rotation system.

Key words: Alfalfa-winter wheat, Microbial biomass carbon/nitrogen content, Soil respiration rate, Water and fertilizer addition

中图分类号:

S512

巩泽琳, 额尔德木图, 苏小港, 成蓉蓉, 杨鹤明, 张晓琳, 翟鹏辉. 水肥添加对草田轮作系统土壤呼吸速率的影响[J]. 草地学报, 2024, 32(2): 562-569.

GONG Ze-lin, EER Demutu, SU Xiao-gang, CHENG Rong-rong, YANG He-ming, ZHANG Xiao-lin, ZHAI Peng-hui. Effects of Water and Fertilizer Addition on Soil Respiration Rate in Grass-field Rotation System[J]. Acta Agrestia Sinica, 2024, 32(2): 562-569.

0
/ / 推荐

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://manu40.magtech.com.cn/Jweb_cdxb/CN/10.11733/j.issn.1007-0435.2024.02.025

https://manu40.magtech.com.cn/Jweb_cdxb/CN/Y2024/V32/I2/562

参考文献

[1] SCHLESINGER W H,ANDREWS J A. Soil Respiration and the Global Carbon Cycle[J]. Biogeochemistry,2000,48(1):7-20
[2] TIRUVAIMOZHI Y V,SANKARAN M. Soil respiration in a tropical montane grassland ecosystem is largely heterotroph-driven and increases under simulated warming[J]. Agricultural and Forest Meteorology,2019,276-277:107619
[3] 徐坤,吴旭东,谢应忠,等. 干旱区不同种植年限苜蓿人工草地土壤CO₂排放的主要影响因素[J]. 生态环境学报,2013,22(10):1671-1677
[4] 邓长芳,罗珠珠,李玲玲,等. 黄土高原雨养农业区不同种植模式土壤温室气体排放特征[J]. 草业学报,2018,27(9):1-13
[5] 邓长芳. 黄土高原雨养区轮作农田温室气体排放特征及影响因子[D]. 兰州:甘肃农业大学,2018:27-29
[6] 徐悦悦. 少免灌条件下冬小麦田温室气体排放对水分调控的响应[D]. 杨凌:西北农林科技大学,2021:94-104
[7] 宿敏敏. 四川盆地不同轮作方式和氮素管理对农田温室气体排放及净温室效应的影响[D]. 北京:中国农业大学,2016:51-56
[8] 王朝辉,陈书涛,孙鹭,等. 模拟降水量减少对大豆-冬小麦轮作农田土壤呼吸的影响[J]. 环境科学,2018,39(4):1943-1951
[9] 尹国丽,蔡卓山,陶茸,等. 不同草田轮作方式对土壤肥力、微生物数量及自毒物质含量的影响[J]. 草业学报,2019,28(3):42-50
[10] 杨轩. 气候变化对黄土高原作物生产系统产量,水分利用及土壤养分的影响[D]. 兰州:兰州大学,2019:58-59
[11] 蒿廉伊,张丽华,谢忠奎,等. 降水变化对荒漠草原土壤呼吸的影响[J]. 环境科学,2021,42(9):4527-4537
[12] WANG M,LIU X T,ZHANG J T,et al. Diurnal and Seasonal Dynamics of Soil Respiration at Temperate Leymus Chinensis Meadow Steppes in Western Songnen Plain,China[J]. Chinese Geographical Science,2014,24(3):287-296
[13] WANG X,YAN Y C,ZHAO S,et al. Variation of soil respiration and its environmental factors in Hulunber meadow steppe[J]. Acta Ecologica Sinica,2015,35(1):1-4
[14] FANG C,YE J S,GONG Y H,et al. Seasonal responses of soil respiration to warming and nitrogen addition in a semi-arid alfalfa-pasture of the Loess Plateau,China[J]. Science of the Total Environment,2017,590-591:729-738
[15] WARD D,KIRKMAN K,HAGENAH N,et al. Soil respiration declines with increasing nitrogen fertilization and is not related to productivity in long-term grassland experiments[J]. Soil Biology and Biochemistry,2017,115:415-422
[16] 张滕,饶良懿,吕坤珑,等. 土壤呼吸影响因素研究进展[J]. 广东农业科学,2012,39(8):64-67
[17] 甘润,齐鹏,郭高文,等. 磷添加对陇中黄土高原旱作农田土壤呼吸组分特征与碳平衡的影响[J]. 农业环境科学学报,2023,42(3):599-611
[18] 吕梦凡,马向成,蔡铁,等. 生物炭施用对冬麦田土壤水热环境及土壤呼吸的影响[J]. 干旱地区农业研究,2022,40(3):197-206
[19] 张晓琳,翟鹏辉,赵祥,等. 增水和施肥对苜蓿-小麦轮作系统冬小麦生物量的影响[J]. 草地学报,2020,28(3):828-834
[20] 王惠玲,刁华杰,崔乐乐,等. 北方农牧交错带典型草地土壤呼吸及其组分对刈割强度的响应[J]. 草地学报,2020,28(5):1403-1411
[21] 郭文章,井长青,王公鑫,等. 天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸对降水的响应[J]. 草地学报,2021,29(9):2031-2039
[22] 王忠武,宋晓辉,王悦骅,等. 模拟降水对短花针茅荒漠草原土壤呼吸的影响[J]. 中国草地学报,2020,42(1):111-116
[23] 张英俊,王云琦,张会兰,等. 缙云山针阔混交林土壤呼吸速率对降水输入量变化的响应[J]. 水土保持学报,2017,31(1):134-139
[24] 张青,王辰,孙宗湜,等. 土壤微生物生物量及多样性影响因素研究进展[J]. 北方园艺,2022,503(8):116-121
[25] REN C J,CHEN J,LU X J,et al. Responses of soil total microbial biomass and community compositions to rainfall reductions[J]. Soil Biology and Biochemistry,2018,116:4-10
[26] 许华,何明珠,唐亮,等. 荒漠土壤微生物量碳,氮变化对降水的响应[J]. 生态学报,2020,40(4):1295-1304
[27] 黄菊莹,余海龙,刘吉利,等. 控雨对荒漠草原植物、微生物和土壤C、N、P化学计量特征的影响[J]. 生态学报,2018,38(15):5362-5373
[28] 宋晓辉,王悦骅,王占文,等. 不同放牧强度和水分处理下荒漠草原土壤呼吸与群落地下生物量的关系[J]. 草地学报,2019,27(4):962-968
[29] 杜丽君,金涛,阮雷雷,等. 鄂南4种典型土地利用方式红壤CO₂排放及其影响因素[J]. 环境科学,2007(7):1607-1613
[30] 王雪,李景,汪俊玉,等. 免耕施肥条件下冬小麦季土壤呼吸速率及影响因素[J]. 中国土壤与肥料,2017(3):105-110
[31] 金皖豫,李铭,何杨辉,等.不同施氮水平对冬小麦生长期土壤呼吸的影响[J].植物生态学报,2015,39(3):249-257
[32] YAN W M,ZHONG Y Q W,LIU W Z,et al. Asymmetric response of ecosystem carbon components and soil water consumption to nitrogen fertilization in farmland[J]. Agriculture,Ecosystems and Environment,2021,305:107166
[33] 胡文沛,张闯,胡春胜,等. 长期增温和施氮对华北平原农田土壤呼吸及其温度敏感性的影响[J]. 中国生态农业学报(中英文),2022,30(5):761-768
[34] 胡智临. 施肥量对半干旱区麦田土壤呼吸及冬小麦生长发育的影响[D]. 杨凌:西北农林科技大学,2021:18-19
[35] 杨雅红. 土壤温度的日变化及影响因子分析[J]. 农业与技术,2014,34(4):19-20
[36] 王秀康,李占斌,邢英英. 覆膜和施肥对玉米产量和土壤温度,硝态氮分布的影响[J]. 植物营养与肥料学报,2015,21(4):884-897
[37] 臧逸飞,郝明德,张丽琼,等. 26年长期施肥对土壤微生物量碳、氮及土壤呼吸的影响[J]. 生态学报,2015,35(5):1445-1451

水肥添加对草田轮作系统土壤呼吸速率的影响

Effects of Water and Fertilizer Addition on Soil Respiration Rate in Grass-field Rotation System

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 5

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	郭文章, 井长青, 王公鑫, 侯志雄, 赵苇康. 天山北坡荒漠草原土壤呼吸和生态系统呼吸对降水的响应[J]. 草地学报, 2021, 29(9): 2031-2039.
[2]	付皓宇, 井长青, 郭文章, 陈宸, 邓小进. 准噶尔盆地荒漠灌丛草地土壤呼吸变化及其对土壤温、湿度的响应[J]. 草地学报, 2019, 27(6): 1677-1684.
[3]	郭明英, 朝克图, 尤金成, 徐丽君, 王丽娟, 贾淑杰, 辛晓平. 不同利用方式下草地土壤微生物及土壤呼吸特性[J]. , 2012, 20(1): 42-48.
[4]	庞莹莹, 邓波, 张英俊, 杨世超, 马学敏, 刘蒙. 苜蓿草地土壤呼吸及其对环境响应的研究[J]. , 2011, 19(3): 432-437.
[5]	郭明英, 卫智军, 徐丽君, 杨桂霞, 刘红梅, 吴艳玲, 辛晓平. 不同刈割年限天然草地土壤呼吸特性研究[J]. , 2011, 19(1): 51-57.