养分添加和浅耕翻对晋北赖草草地土壤呼吸的影响

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2023.11.022

草地学报 ›› 2023, Vol. 31 ›› Issue (11): 3436-3443.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2023.11.022

养分添加和浅耕翻对晋北赖草草地土壤呼吸的影响

牛慧敏^1,2,3, 何雨欣^1,2,3, 卞嘉琛^1,2,3, 刁华杰^1,2,3, 郝杰^1,2,3, 伊李凯^1,2,3, 王常慧^1,2,3, 董宽虎^1,2,3

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;
3. 山西右玉黄土高原草地生态系统国家定位观测研究站, 山西右玉 037200

收稿日期:2023-05-08 修回日期:2023-07-02 出版日期:2023-11-15 发布日期:2023-12-01
通讯作者: 王常慧,E-mail:wangch@ibcas.ac.cn;董宽虎,E-mail:dongkuanhu@126.com
作者简介:牛慧敏(1998-),女,汉族,山西晋城人,硕士研究生,主要从事草地生态与管理研究,E-mail:niuhuimin0306@163.com
基金资助:
国家自然科学基金区域创新发展联合基金重点项目(U22A20576);山西省重点实验室项目(202104010910017);山西农业大学高层次引进人才专项(2021XG008)资助

Effects of Nutrient Addition and Shallow Tillage on Soil Respiration in Leymus secalinus Grassland of Northern Shanxi Province

NIU Hui-min^1,2,3, HE Yu-xin^1,2,3, BIAN Jia-chen^1,2,3, DIAO Hua-jie^1,2,3, HAO Jie^1,2,3, YI Li-kai^1,2,3, WANG Chang-hui^1,2,3, DONG Kuan-hu^1,2,3

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;
3. Youyu Loess Plateau Grassland Ecosystem Research Station, Youyu, Shanxi Province 037200, China

Received:2023-05-08 Revised:2023-07-02 Online:2023-11-15 Published:2023-12-01

摘要/Abstract

摘要： 为了探究外源养分输入和人为干扰及其交互作用对农牧交错带草地土壤呼吸的影响，本研究以晋北农牧交错带草地为研究对象，设置对照、养分添加(氮磷钾NPK)、浅耕翻(15 cm)和养分添加+浅耕翻4个处理进行探究。结果表明：养分添加使土壤呼吸提高了39.0%，而浅耕翻对其无显著影响；浅耕翻和养分添加的交互作用对土壤呼吸的影响与年际降水有关，在湿润年份(2020)，浅耕翻增强了养分添加对土壤呼吸的正效应，干旱年份(2021)削弱；结构方程模型的结果表明，土壤呼吸的变化与地下生物量有关；浅耕翻和养分添加处理对土壤呼吸温度敏感性无显著影响，养分添加+浅耕翻处理对土壤呼吸的温度敏感性无显著影响但存在明显的年际差异。综上所述，探究农牧交错带草地养分管理及人为干扰对土壤碳通量的影响应考虑年际降水的变化。

关键词: 赖草草地, 氮磷钾添加, 浅耕翻, 土壤呼吸, 温度敏感性

Abstract: In order to explore the effects of exogenous nutrient input,human disturbance and their interaction on soil respiration in a grassland in agro-pastoral zone,this study took the Leymus secalinus grassland in agro-pastoral belt in northern Shanxi Province as the research object. In this study,four treatments,control,nutrient addition (NPK),shallow tillage (15 cm) and nutrient addition + shallow tillage,were set up to explore the responses of that Leymus secalinus grassland. The results showed that nutrient addition increased soil respiration in that grassland by 39.0%,while shallow tillage had no significant effect on it. The effect of interaction between shallow ploughing and nutrient addition on soil respiration was related to interannual precipitation. Shallow ploughing enhanced the positive effect of nutrient addition on soil respiration in wet years (2020) and weakened in dry years (2021).The results of structural equation model show that the change of soil respiration is related to belowground biomass. Shallow tillage and nutrient addition treatment had no significant effect on the temperature sensitivity of soil respiration,and nutrient addition plus shallow tillage treatment had no significant effect on the temperature sensitivity of soil respiration,but there were obvious inter-annual differences. In conclusion,the interannual precipitation should be considered to explore the effects of nutrient management and human disturbance on soil carbon flux in the agro-pastoral ecotone.

Key words: Leymus secalinus grassland, Nitrogen,phosphorus and potassium addition, Shallow tillage, Soil respiration, Temperature sensitivity

中图分类号:

S812.2

牛慧敏, 何雨欣, 卞嘉琛, 刁华杰, 郝杰, 伊李凯, 王常慧, 董宽虎. 养分添加和浅耕翻对晋北赖草草地土壤呼吸的影响[J]. 草地学报, 2023, 31(11): 3436-3443.

NIU Hui-min, HE Yu-xin, BIAN Jia-chen, DIAO Hua-jie, HAO Jie, YI Li-kai, WANG Chang-hui, DONG Kuan-hu. Effects of Nutrient Addition and Shallow Tillage on Soil Respiration in Leymus secalinus Grassland of Northern Shanxi Province[J]. Acta Agrestia Sinica, 2023, 31(11): 3436-3443.

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参考文献

[1] 陶泽涪,王世清,孙丕苓,等. 中国北方农牧交错带耕地时空分异及驱动因素[J]. 干旱区地理,2022,45(1):153-163
[2] 杨元合,石岳,孙文娟,等. 中国及全球陆地生态系统碳源汇特征及其对碳中和的贡献[J]. 中国科学:生命科学,2022,52(4):534-574
[3] 张璐,郝匕台,齐丽雪,等. 草原群落生物量和土壤有机质含量对改良措施的动态响应[J]. 植物生态学报,2018,42(3):317-326
[4] 刘楠,张英俊. 放牧对典型草原土壤有机碳及全氮的影响[J]. 草业科学,2010,27(4):11-14
[5] 叶成龙,张浩,周小龙,等. 氮添加对高寒草甸土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响[J]. 生态学报,2018,38(7):2279-2287
[6] 高士杰,王春梅,王鹏,等. 多形态多水平氮添加对温带森林土壤根系呼吸和微生物呼吸的影响[J]. 环境化学,2020,39(6):1568-1577
[7] 江原,甘小玲,曹丰丰,等. 短期氮磷添加对祁连山亚高山草地土壤呼吸组分的影响[J]. 环境科学,2023,44(4):2283-2292
[8] 杨璐,汪金松,赵博,等. 长期施氮对暖温带油松林土壤呼吸及其组分的影响[J]. 林业科学,2021,57(1):1-11
[9] 马俐,周志强,王正文. 刈割和氮添加对松嫩平原羊草草原碳固持的影响[J]. 生态学杂志,2016,35(1):87-94
[10] 李平,魏玮,郎漫. 不同水分对半干旱地区砂壤土温室气体排放的短期影响[J]. 农业环境科学学报,2021,40(5):1124-1132
[11] 赵学超,徐柱文,刘圣恩,等. 氮添加对多伦草原土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响[J]. 生态学报,2020,40(5):1551-1561
[12] YANG Y,LI T,POKHARE P,et al. Global effects on soil respiration and its temperature sensitivity depend on nitrogen addition rate[J]. Soil Biology and Biochemistry,2022,174:108814
[13] 蒋胜竞,冯天骄,刘国华,等. 草地生态修复技术应用的文献计量分析[J]. 草业科学,2020,37(4):685-702
[14] 张璐,郝匕台,齐丽雪,等. 草原群落生物量和土壤有机质含量对改良措施的动态响应[J]. 植物生态学报,2018,42(3):317-326
[15] 祝萍,黄麟,翟俊,等. 农牧交错带重点生态功能区草地载畜压力演变特征[J]. 草业科学,2022,39(6):1269-1279
[16] 叶琼丹,任飞,李永慧,等.不同养分添加对高寒植物功能性状的影响[J]. 草地学报,2022,30(10):2737-2744
[17] 周俊杰,陈志飞,杨全,等. 黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分对氮磷添加的响应[J]. 环境科学,2020,41(1):479-488
[18] LIU Y Z,ZHAO C C,GUO J W,et al. Short-term phosphorus addition augments the effects of nitrogen addition on soil respiration in a typical steppe [J]. Science of the Total Environment,2021,761:143211
[19] 严月,朱建军,张彬,等. 草原生态系统植物地下生物量分配及对全球变化的响应[J]. 植物生态学报,2017,41(5):585-596
[20] 杨建强,刁华杰,胡姝娅,等. 不同水平氮添加对盐渍化草地土壤微生物特征的影响[J]. 植物生态学报,2021,45(7):780-789
[21] GE X G,ZENG L X,XIAO W F,et al. Effect of litter substrate quality and soil nutrients on forest litter decomposition:A review [J]. Acta Ecologica Sinica,2013,33(2):102-108
[22] 李昕珂,杨鹤明,王常慧,等. 晋北赖草草地生态系统碳通量对不同放牧强度的响应[J]. 草地学报,2023,31(3):819-826
[23] 张祚恩,刁华杰,郝杰,等. 不同氮化合物添加对农牧交错带草地土壤净氮矿化速率的影响[J]. 草地学报,2023,31(5):1322-1330
[24] 闫玉春,王旭,李林芝,等. 翻耕短期内对草原土壤呼吸的影响[J]. 中国草地学报,2010,32(1):75-78
[25] 陈彦硕,王红梅,郭天斗,等. 荒漠草原灌丛转变过程土壤呼吸动态变化及其影响因素研究[J]. 草地学报,2022,30(10):2663-2674
[26] 杨丰,张涛,张明婧,等. 浅翻耕对贵州喀斯特山区草地植被群落组成及生产力的影响[J]. 贵州畜牧兽医,2019,43(3):63-65
[27] KRAUSS M,WIESMEIER M,DON A,et al. Reduced tillage in organic farming affects soil organic carbon stocks in temperate Europe [J]. Soil and Tillage Research,2022,216:105262
[28] 胡姝娅,刁华杰,王惠玲,等. 北方农牧交错带温性盐碱化草地土壤呼吸对不同形态氮添加和刈割的响应[J]. 植物生态学报,2020,44(1):70-79
[29] HAN Y,ZHANG Z,WANG C H,et al. Effects of mowing and nitrogen addition on soil respiration in three patches in an old field grassland in Inner Mongolia [J]. Journal of Plant Ecology,2012,5(2):219-228
[30] DU Y,HANH Y,WANG Y F,et al. Plant functional groups regulate soil respiration responses to nitrogen addition and mowing over a decade [J]. Functional Ecology,2018,32(4):1117-1127
[31] LIU L L,WANG X,LAJEUNESSE M J,et al. A cross-biome synthesis of soil respiration and its determinants under simulated precipitation changes[J]. Global Change Biology,2016,22(4):1394-405

养分添加和浅耕翻对晋北赖草草地土壤呼吸的影响

Effects of Nutrient Addition and Shallow Tillage on Soil Respiration in Leymus secalinus Grassland of Northern Shanxi Province

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[1]	韩菲, 苏原, 杨倩雯, 王袼, 常婕, 赵芳草, 刁华杰, 董宽虎, 王常慧. 晋北农牧交错带草地土壤净氮矿化速率对氮磷添加的响应[J]. 草地学报, 2023, 31(9): 2759-2768.
[2]	李昕珂, 杨鹤明, 王常慧, 董宽虎, 张晓琳, 刁华杰. 晋北赖草草地生态系统碳通量对不同放牧强度的响应[J]. 草地学报, 2023, 31(3): 819-826.
[3]	陈彦硕, 王红梅, 郭天斗, 马彦平. 荒漠草原灌丛转变过程土壤呼吸动态变化及其影响因素研究[J]. 草地学报, 2022, 30(10): 2663-2674.
[4]	王永琪, 杜保军, 张树振, 孙群策, 徐婉宁, 张博. 放牧对新疆天山山地草甸土壤团聚体和土壤呼吸潜力的影响[J]. 草地学报, 2022, 30(10): 2729-2736.
[5]	范凯凯, 李淑贞, 陈金强, 闫玉春, 辛晓平, 王旭. 呼伦贝尔草原土壤呼吸作用空间异质性分析[J]. 草地学报, 2022, 30(1): 205-211.
[6]	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.
[7]	李超, 常馨, 闫卫东, 董宽虎. 刈割对晋西北赖草草地温室气体通量的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(1): 17-24.
[8]	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.
[9]	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.
[10]	杜艺, 邢鹏飞, 贾镇宁, 王子量, 赵祥, 董宽虎. 北方农牧交错带赖草草地斑块的土壤化学计量特征对植物多样性的影响[J]. 草地学报, 2020, 28(3): 808-814.
[11]	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.
[12]	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.
[13]	赫凤彩, 张婧斌, 邢鹏飞, 赵祥, 任国华. 围封对晋北赖草草地土壤碳氮磷生态化学计量特征的影响及其与植被多样性的关系[J]. 草地学报, 2019, 27(3): 644-650.
[14]	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.
[15]	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.