生草对渭北黄土高原苹果园土壤呼吸的影响

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2014.03.013

草地学报 ›› 2014, Vol. 22 ›› Issue (3): 518-527.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2014.03.013

生草对渭北黄土高原苹果园土壤呼吸的影响

贾曼莉¹, 郭宏¹, 杜毅飞¹, 王海涛¹, 李会科^1,2, 曹卫东³

1. 西北农林科技大学资源环境学院, 陕西杨陵 712100;
2. 农业部西北植物与肥料及农业环境重点实验室, 陕西杨陵 712100;
3. 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北京 100081

收稿日期:2014-01-20 修回日期:2014-03-06 出版日期:2014-06-15 发布日期:2014-06-04
通讯作者: 李会科
作者简介:贾曼莉（1986- ），女，安徽宿州人，硕士研究生，研究方向为生态环境工程，E-mail：jiamanli950128@126.com
基金资助:
公益性行业（农业）科研专项（201103005-9）；“十二五”科技支撑计划（2014BAD16B06）（2014BAD16B02）；国家现代农业产业技术体系（CARS-28）；陕西省科技统筹创新工程计划（2011KTZB02-02-05）；西北农林科技大学推广专项（Z222021211）；陕西省农业专项（K332021313）资助

Influences of Interplanting Herbage on the Soil Respiration of Apple Orchard in Weibei Loess Plateau

JIA Man-li¹, GUO Hong¹, DU Yi-fei¹, WANG Hai-tao¹, LI Hui-ke^1,2, CAO Wei-dong³

1. College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi Province 712100, China;
2. Key Laboratory of Plant Nutrition and the Agri-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, Yangling, Shaanxi Province 712100, China;
3. Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China

Received:2014-01-20 Revised:2014-03-06 Online:2014-06-15 Published:2014-06-04

摘要/Abstract

摘要：

为探讨生草对渭北黄土高原苹果（Malus domestica）园土壤呼吸的影响，设置果园清耕、间作白三叶（Trifolium repens ）、间作小冠花（Coronilla varia）3个处理，于2012年4-11月利用SR1LP土壤呼吸仪监测了3个处理的土壤呼吸，分析了果园生草覆盖条件下土壤呼吸特征及其与土壤水热的相互关系。结果表明：生草与清耕处理 4-6月和8-11月土壤呼吸日变化呈单峰曲线，但生草处理果园土壤呼吸日变化峰值出现时间存在延后效应（4-6月）或推前效应（11月），且生草与清耕处理土壤呼吸日变幅存在明显差异，7月生草与清耕处理土壤呼吸的日变化格局不同；果园土壤呼吸季节变化呈明显的双峰变化趋势，但生草显著提高了果园土壤呼吸速率，不同月份不同处理之间的土壤呼吸差异显著（P<0.05）；生草与清耕果园土壤呼吸都与5 cm的土壤温度相关性最为显著，与土壤水分相关性不显著，生草处理果园土壤温度与土壤呼吸均呈显著的二次函数关系，而清耕处理果园土壤温度与土壤呼吸均呈显著的幂函数关系；多元回归法分析结果表明，土壤水热因子对土壤呼吸的协同影响高于土壤水热单因子的影响，可解释果园土壤呼吸时间变异的56%~85%。

关键词: 果园生草, 土壤呼吸, 土壤水热因子, 日动态, 季节动态

Abstract:

In order to understand the effects of interplanting herbage on the soil respiration of apple orchard in Weibei Loess Plateau, three different field treatments including clean tillage, interplanting Trifolium repens L. and interplanting Coronilla varia L. in apple orchard were designed and conducted from 2005 to 2012. Then, soil respiration rate was measured with an SR1LP chamber (Qubit Inc., Canada) from April to November in 2012. Results show that the daily variation of soil respiration rate presents single peak curve for all tested treatments during April to June and August to November, although the peak value of interplanting systems lags at the period from April to June or brings forward in November. Simultaneously, the diurnal variation of soil respiration was obviously different among treatments in July; seasonal fluctuation of soil respiration rate presents a bimodal peak curve. Meanwhile, the interplanting herbage plants significantly improve soil respiration and there is significant difference among different months (P<0.05). The soil respiration is significantly related to the soil temperature of 5 cm soil layer, whereas there is no significant correlation between soil respiration and soil moisture. The relationship between soil temperature and soil respiration presents a quadratic function in orchard with interplanting herbage, and a power function in orchard with clean tillage. The interactive effects of soil temperature and soil moisture on soil respiration are higher than a single factor that can explain about 56 to 85 percent of the temporal variation of soil respiration.

Key words: Interplanting herbage in orchard, Soil respiration, Soil hydrothermal factor, Daily variation, Seasonal variation

中图分类号:

S151.94

贾曼莉, 郭宏, 杜毅飞, 王海涛, 李会科, 曹卫东. 生草对渭北黄土高原苹果园土壤呼吸的影响[J]. 草地学报, 2014, 22(3): 518-527.

JIA Man-li, GUO Hong, DU Yi-fei, WANG Hai-tao, LI Hui-ke, CAO Wei-dong. Influences of Interplanting Herbage on the Soil Respiration of Apple Orchard in Weibei Loess Plateau[J]. Acta Agrestia Sinica, 2014, 22(3): 518-527.

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参考文献

[1] Lai R. Soil carbon sequestration impacts on global climate change and food security [J]. Science,2004,304(5677):1623-1627
[2] 徐丽君,王波,玉柱,等. 不同生长年限敖汉苜蓿草地土壤呼吸研究[J]. 干旱区研究,2009,26(1):14-20
[3] 陈宝玉,刘世荣,葛剑平,等. 川西亚高山针叶林土壤呼吸速率与不同土层温度的关系[J]. 应用生态学报,2007,18(6):1219-1224
[4] Chen S T, Huang Y, Zou J W, et al. Modeling interannual variability of global soil respiration from climate and soil properties [J]. Agricultural and Forest Meteorology,2010,150(4):590-605
[5] Martin J G,Bolstad P V. Variation of soil respiration at three spatial scales: Components within measurements, intra-site variation and patterns on the landscape [J]. Soil Biology and Biochemistry,2009,41(3):530-543
[6] Chagas C I, Santanatoglia O J, Castiglioni M G, et al. Tillage and cropping effects on selected properties of an argiudoll in Argentina [J]. Communications in Soil Science and Plant Analysis,1995,26(5/6):643-655
[7] 张丁辰,蔡典雄,代快,等. 旱作农田不同耕作土壤呼吸及其对水热因子的响应[J]. 生态学报,2013,33(6):1916-1925
[8] 张赛,张晓雨,王龙昌,等. 西南丘陵区保护性耕作下小麦农田土壤呼吸及影响因素分析[J]. 环境科学,2013,34(7):2815-2820
[9] 陈书涛,朱大威,牛传坡,等. 管理措施对农田生态系统土壤呼吸的影响[J]. 环境科学,2009,30(10):2858-2865
[10] 王义祥,吴志丹,翁伯琦,等. 翻耕和生草对果园土壤碳排放的影响[J]. 中国农业气象,2010,31(S1):20-22
[11] Greenham D W P. The environment of the fruit tree: Managing fruit soils [J]. Scientific Horticulture,1955,12:25-31
[12] 何庆. 推广绿色果品生产的果园生草技术[J]. 中国食物与营养,1998(6):40
[13] 孟林,俞立恒,毛培春,等. 苹果园间种鸭茅和白三叶对园区小环境的影响[J]. 草业科学,2009,26(8):132-136
[14] 李会科,赵政阳,张广军. 种植不同牧草对渭北苹果园土壤肥力的影响[J]. 西北林学院学报,2004,19(2):31-34
[15] 龙妍,惠竹梅,程建梅,等. 生草葡萄园土壤微生物分布及土壤酶活性研究[J]. 西北农林科技大学学报,2007,35(6):99-103
[16] 毛培春,孟林,张国芳,等. 白三叶对桃园小气候和桃品质的影响[J]. 草地学报,2006,14(4):360-364
[17] 李国怀,伊华林. 生草栽培对柑橘园土壤水分与有效养分及果实产量、品质的影响[J]. 中国生态农业学报,2005,13(2):161-163
[18] Bowden R D, Castro M S, Melillo J M, et al. Fluxes of greenhouse gases between soils and the atmosphere in a temperate forest following a simulated hurricane blowdown [J]. Biogeochemistry,1993,21(2):61-71
[19] 李虎,邱建军,王立刚. 农田土壤呼吸特征及根呼吸贡献的模拟分析[J]. 农业工程学报,2008,24(4):14-20
[20] 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
[21] 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
[22] 刘惠,赵平,林永标,等. 华南丘陵区不同土地利用方式下土壤呼吸[J]. 生态学杂志,2007,26(12):2021-2027
[23] Verma S B, Dobermann A, Cassman K G, et al. Annual carbon dioxide exchange in irrigated and rained maize-based agroecosystems [J]. Agricultural and Forest Meteorology,2005,131(1/2):77-96
[24] 杨玉盛,陈光水,王小国,等. 中国亚热带森林转换对土壤呼吸动态及通量的影响[J]. 生态学报,2005,25(7):1684-1690
[25] 李会科,梅立新,高华. 黄土高原旱地苹果园生草对果园小气候的影响[J]. 草地学报,2009,17(5):615-620
[26] 李会科,张广军,赵政阳,等. 生草对黄土高原旱地苹果园土壤性状的影响[J]. 草业学报,2007,16(2):32-39
[27] 李会科,张广军,赵政阳,等. 渭北黄土高原旱地果园生草对土壤物理性质的影响[J]. 中国农业科学,2008,41(7):2070-2076
[28] 官情,王俊,宋淑亚,等. 黄土旱塬区不同覆盖措施对冬小麦农田土壤呼吸的影响[J]. 应用生态学报,2011,22(6):1471-1476
[29] 高会议,郭胜利,刘文兆. 黄土旱塬裸地土壤呼吸特征及其影响因子[J]. 生态学报,2011,31(18):5217-5224
[30] 上官宇先,师日鹏,韩坤,等. 垄沟覆膜栽培冬小麦田的土壤呼吸[J]. 生态学报,2012,32(18):5729-5737
[31] 刘绍辉,方精云. 土壤呼吸的影响因素及全球尺度下温度的影响[J]. 生态学报,1997,17(5):469-476
[32] Bontti E E, Decant J P, Munson S M, et al. Litter decomposition in grasslands of Central North America [J]. Global Change Biology,2009,15(5):1356-1363
[33] Boone R D, Nadelhoffer K J, Canary J D, et al. Roots exert a strong influence on the temperature sensitivity of soil respiration [J]. Nature,1998,396(6711):570-572
[34] Fang C, Moncrieff J B. The dependence of soil CO₂ efflux on temperature [J]. Soil Biology and Biochemistry,2001,33(2):155-165
[35] 孔雨光,张金池,王因花,等. 苏北淤泥质海岸典型防护林地土壤呼吸及其温度敏感性[J]. 生态学报,2009,29(8):4084-4093
[36] 牟守国. 温带阔叶林、针叶林和针阔混交林土壤呼吸的比较研究[J]. 土壤学报,2004,41(4):564-570
[37] 周小刚,张彦军,南雅芳,等. 黄土区农田和草地生态系统土壤呼吸差异及其影响因素[J]. 环境科学,2013,34(3):1026-1033
[38] 刘爽,严昌荣,何文清,等. 不同耕作措施下旱作农田土壤呼吸及其影响因素[J]. 生态学报,2010,30(11):2919-2924
[39] 陈述悦,李俊,陆佩玲,等. 华北平原麦田土壤呼吸特征[J]. 应用生态学报,2004,19(5):1552-1560
[40] 陈全胜,李凌浩,韩兴国,等. 水分对土壤呼吸的影响及机理[J]. 生态学报,2003,23(5):972-978
[41] 张东秋,石培礼,张宪洲. 土壤呼吸主要影响因素的研究进展[J]. 地球科学进展,2005,20(7):778-785
[42] Wagai R, Brye K R, Gower S T, et al. Land use and environmental factors influencing soil surface CO₂ flux and microbial biomass in natural and managed ecosystems in Southern Wisconsin [J]. Soil Biology and Biochemistry,1998,30(12):1501-1509
[43] Wildung R E, Garland T R, Buschom R L. The interdependent effects of soil temperature and water content on soil respiration rate and plant root decomposition in arid grassland soils [J]. Soil Biology and Biochemistry,1975,7(6):373-378
[44] 周小刚,郭胜利,车升国,等. 黄土高原刺槐人工林地表凋落物对土壤呼吸的贡献[J]. 生态学报,2012,32(7):2150-2157
[45] 张俊丽,Sikander Khan Tanveer,温晓霞,等. 不同耕作方式下旱作玉米田土壤呼吸及其影响因素[J]. 农业工程学报,2012,28(18):192-199
[46] Singh J S, Milchunas D G, Lauenroth W K. Soil water dynamics and vegetation patterns in a semiarid grassland [J]. Plant Ecology,1998,134(1):77-89
[47] 王淼,姬兰柱,李秋荣,等. 土壤温度和水分对长白山不同森林类型土壤呼吸的影响[J]. 应用生态学报,2003,14(8):1234-1238
[48] Davidson E C, Belk E, Boone R D. Soil water content and temperature as independent or confounded factors controlling soil respiration in a temperate mixed hardwood forest [J]. Global Change Biology,1998,4(2):217-227
[49] 韩广轩,周广胜,许振柱,等. 玉米地土壤呼吸作用对土壤温度和生物因子协同作用的响应[J]. 植物生态学报,2007,31(3):363-371

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Influences of Interplanting Herbage on the Soil Respiration of Apple Orchard in Weibei Loess Plateau

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[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]	刘崇义, 靳旭妹, 王莹莹, 李腾飞, 陈新义, 曹馨悦, 龙明秀, 何树斌. 生草对关中平原有机猕猴桃园土壤养分及细菌群落的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(12): 2711-2720.
[3]	李雪萍, 李建宏, 刘永刚, 范雨轩, 赵树栋, 李敏权. 甘南草原不同退化草地植被和土壤微生物特性[J]. 草地学报, 2020, 28(5): 1252-1259.
[4]	王惠玲, 刁华杰, 崔乐乐, 薄元超, 刘夏琳, 任雨佳, 郝杰, 李扬, 申颜, 王常慧, 董宽虎. 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.
[5]	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.
[6]	才文代吉, 张静, 谈静, 孙海群. 高寒草甸鼠丘土壤种子库结构特征的研究[J]. 草地学报, 2019, 27(5): 1181-1187.
[7]	宋晓辉, 王悦骅, 王占文, 康慧, 刘晨, 李治国, 屈志强, 韩国栋, 王忠武. 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.
[8]	董斅晓, 薄元超, 张晓琳, 贺婷婷, 王常慧, 董宽虎. 农牧交错带半干旱草地生态系统土壤呼吸对短期不同放牧强度的响应[J]. 草地学报, 2019, 27(1): 53-62.
[9]	白岗栓, 郑锁林, 邹超煜, 杜社妮. 陇东旱塬果园生草对土壤水分及苹果树生长的影响[J]. 草地学报, 2018, 26(1): 173-183.
[10]	孙平生, 任成杰, 邓健, 康迪, 冯永忠, 任广鑫, 杨改河, 韩新辉. 黄土丘陵区退耕植被细根生物量及其碳氮磷库动态变化[J]. 草地学报, 2016, 24(6): 1203-1210.
[11]	袁子茹, 任灵, 胡新振, 陈建纲, 邵新庆, 张德罡. 青藏高原东缘高寒草甸草原牧草4种微量元素含量季节动态[J]. 草地学报, 2016, 24(4): 868-873.
[12]	吴铁成, 吴建平, 赵生国, 焦婷, 九麦扎西, 梁建勇, 刘振恒, 卡召加. 甘南玛曲不同年龄欧拉型藏羊放牧采食量季节动态研究[J]. 草地学报, 2016, 24(2): 317-321.
[13]	张新杰, 韩国栋, 丁海君, 张睿洋, 王忠武. 短花针茅荒漠草原不同载畜率的土壤呼吸与植物地下生物量的关系[J]. 草地学报, 2015, 23(3): 483-488.
[14]	张宇, 红梅. 内蒙古荒漠草原土壤呼吸对模拟增温和氮素添加的响应[J]. 草地学报, 2014, 22(6): 1227-1231.
[15]	金生英, 严林, 马玉寿, 陈生翠, 陈伶俐, 马洪福, 李琳琳. 三江源区人工草地中小型土壤动物群落特征及季节变化[J]. 草地学报, 2014, 22(5): 954-960.