教育部科学技术研究重点项目(209123)
- 作品数：9 被引量：136H指数：7
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- 相关机构：西北大学中国科学院西北农林科技大学更多>>
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- 人工模拟降水条件下旱作农田土壤“Birch效应”及其响应机制被引量：16
- 2016年
- 降水事件引起干土复湿刺激土壤CO_2,脉冲释放的现象被称为"Birch效应",其作用机制可能是降水刺激土壤"底物供给"增加或引起土壤"微生物胁迫"所致。为深入了解土壤"Birch效应"对降水格局改变的响应过程及内在机制,在冬小麦拔节期和夏闲期分别进行了不同降水量(1-32 mm)人工模拟降水实验,系统观测了降水后0-72 h土壤呼吸及土壤碳组分变化特征,结果表明:土壤呼吸随降水量的增大而增强,1-16 mm降水土壤呼吸峰值出现在降水后4h,而32 mm降水土壤呼吸峰值出现时间滞后了4 h。与较小降水量相比,较大的降水量能增加土壤呼吸但会推迟土壤呼吸峰值出现时间。土壤呼吸速率峰值(SRP)与降水量(P)呈幂相关(拔节期:SR-P=0.97P^(0.09),R^2=0.5,P<0.05;夏闲期:SR-P=1.07P^(0.09),R^2=0.98,P<0.01)。降水后72h累积CO_2释放量(CO_2-P)与降水量呈线性相关(拔节期:CO_2-P=0.03P+5.99,R^2=0.58,P<0.05;夏闲期:CO_2-P=0.11P+6.04,R^2=0.86,P<0.01)。土壤呼吸温度敏感性系数和降水量之间存在二次曲线关系(拔节期:Q_(10)=-0.007P^2+0.2P+0.7,R^2=0.32,R^2<0.05;夏闲期:Q_(10)=-0.01P^2+0.3P+0.2,R^2=0.86,P<0.01)。逐步回归分析表明,冬小麦拔节期所有降水量处理土壤呼吸与土壤微生物量碳相关性均达到显著水平(P<0.05),指示土壤"Birch效应"是由"微生物胁迫"所致。而在夏闲期,当降水量小于8 mm时土壤呼吸与微生物量碳相关性显著,即以微生物胁迫机制占主导;8 mm降水处理下土壤呼吸与氯仿熏蒸-K_2SO_4提取态有机碳相关性达到极显著水平,指示则为两种机制共同起作用,而当降水量大于16 mm时,土壤呼吸主要与可提取态有机碳显著相关,"Birch"效应转为以底物供给机制占主导。与夏闲期相比,冬小麦拔节期作物生长会削弱"Birch效应",并改变其响应机制。
- 陈荣荣刘全全王俊刘文兆Upendra M. Sainju
- 关键词：土壤呼吸
- 黄土高原冬小麦田土壤CH_4通量对人工降水的短期响应被引量：7
- 2015年
- 为了解黄土高原旱作农田土壤CH4排放对不同降水事件的短期响应过程,分别在冬小麦拔节期和夏闲期进行了人工模拟降水试验,对1-32 mm不同降水量模拟降水后0-72 h土壤CH4排放通量进行了观测.结果表明：模拟降水后旱作农田土壤CH4排放通量变化特征表现出两种不同的模式：低降水量（1、3和8 mm）处理为波动变化,高降水量（16和32 mm）处理呈单峰型变化.降水后72 h土壤CH4累积通量（CH4-C）与降水量（P）呈显著线性正相关（冬小麦拔节期：CH4-C=2.45P-6.09,R2=0.92,P〈0.01;夏闲期：CH4-C=2.43P-4.73,R2=0.91,P〈0.01）.相关分析表明,土壤CH4通量与土壤含水量和土壤微生物生物量碳含量显著相关,而与土壤温度不相关.少量降水（1-8 mm）可以在短期内促进旱作农田土壤对CH4的吸收,加强土壤作为大气CH4汇的强度,然而这种促进作用也会随降水量的增大和降水的下渗而削弱.较大降水（≥16 mm）可以刺激土壤产甲烷菌活性促进CH4释放,在短期内使旱作农田土壤由单一的汇功能转变为汇源双重功能.
- 刘全全王俊陈荣荣刘文兆Upendra M.Sainju
- 关键词：旱作农田人工降水
- 不同覆盖条件下旱作农田土壤呼吸及其影响因素被引量：25
- 2012年
- 利用田间试验研究了不同覆盖条件下旱作农田冬小麦土壤呼吸及其水热状况。设4个处理,即无覆盖处理(CK)、小麦全年4500 kg/hm2秸秆覆盖(M4500)、9000 kg/hm2秸秆覆盖(M9000)和地膜覆盖(PM)。结果表明,土壤呼吸在作物生育期呈单峰曲线变化,PM处理峰值出现在拔节期,其余处理推迟至抽穗期;CK、M4500、M9000、PM处理呼吸速率均值分别为CO21.54、1.44、1.45、1.75μmol/(m2·s),其中PM与CK处理差异显著(P<0.05);生育期内土壤呼吸温度敏感性(Q10值)在1.86～2.39之间;土壤温度低于5℃时,Q10值较高,而当土温高于5℃时,土壤呼吸的温度控制作用较弱;土壤水分对土壤呼吸的限制作用不大。多元线性回归分析表明,0—5cm土层温度和水分形成的双因子模型可以更好地解释土壤呼吸速率变异,各处理的决定系数分别为CK 0.827、M45000.816、M9000 0.896、PM 0.729(P<0.01)。
- 涂纯王俊刘文兆
- 关键词：土壤呼吸水热因子Q10值
- 耕层土壤N_2O排放与温度及土壤深度依变性被引量：2
- 2009年
- 【目的】揭示耕层不同深度土壤N2O的排放机制,为农田土壤N2O减排和预测提供科学依据。【方法】利用室内模拟试验,研究了西北地区冬小麦孕穗期、开花期和成熟期原状土壤,在相应田间水热条件下(温度:15,20,25℃;含水率:14.50%,18.70%),不同深度(5,10,15,20cm)耕层土壤N2O的排放特征。【结果】土壤N2O平均排放通量与土样NO3--N(底物)含量有关,孕穗期(15℃)土样,因其NO3--N含量较高(10.09mg/kg),故N2O平均排放通量亦较大。在一定土壤NO3--N含量范围(3.18～4.12mg/kg),不同深度土样的N2O平均排放通量与水热条件关系密切。孕穗期(15℃),较深土样N2O平均排放通量明显下降,其N2O平均排放通量表观滞留率显著增加,含水率较高土样表现更为突出;随着温度的升高(20,25℃),较深土样N2O平均排放通量明显升高,含水率较高土样增加明显,不同深度土样N2O平均排放通量几乎呈线性增加,其N2O平均排放通量表观滞留率明显减少。在孕穗期(15℃)水肥较充足的条件下,耕层土样N2O排放主要来自5～15cm土层;随温度升高,较深土样对N2O排放的贡献则更为突出。【结论】全球气候变暖将促使较深层次土壤中的N2O逸出地面,排入大气。
- 白红英张一平孙华张清雨张善红
- 关键词：N2O排放通量土壤深度
- 地膜的水热效应与麦田土壤N_2O排放被引量：8
- 2009年
- 通过两个小麦生长期田间试验,研究了地膜覆盖对耕层土壤N2O排放的影响。结果表明,无论是否耕种小麦,地膜覆盖均能明显提高耕层土壤含水量,且对休耕地的保水作用高于小麦田。小麦田覆膜后增温幅度小于休耕地,但在孕穗期前和成熟期后增温效果大,而小麦生长中期小;尤其能显著提高0～5cm耕层土壤温度,甚至10cm深土壤温度。地膜覆盖后小麦田耕层土壤中NO3--N平均含量增加5.34mg·kg-1,且小麦生长旺盛期增加量明显。覆膜使大多数小麦生育期土壤N2O排放通量高于常规耕作,其增排效应与土壤水分、温度、NO3--N含量、有机质增加量存在较好的线性关系;小麦田土壤N2O增排的最大影响因子是耕层5cm处土壤温度的变化,其次与土壤养分有效性增加密切相关;而休耕地土壤N2O的增排作用主要受控于覆膜对水热条件及微生物能量供给的改善。
- 白红英孙华李世清高翔
- 关键词：N2O排放水温效应麦田土壤
- 秸秆覆盖对旱作冬小麦农田土壤呼吸、作物产量及经济环境效益的影响被引量：24
- 2013年
- 基于2009—2011年田间试验,研究了黄土旱塬区不同秸秆覆盖措施下冬小麦农田土壤呼吸和小麦产量变化,计算了生产每千克籽粒产量下土壤CO2的释放量,并以此比较了处理间的经济环境效益值。试验包括4个处理：无覆盖对照（CK）、全年9 000 kg·hm^-2秸秆覆盖（M9000）、全年4 500 kg·hm^-2秸秆覆盖（M4500）和夏闲期秸秆覆盖（SF）。结果表明：冬小麦生育期内土壤CO2累积释放量在处理间无显著差异,但第1年生育期为14.92-17.43 t（CO2）·hm^-2,显著高于第2年[12.95-13.69 t（CO2）·hm^-2]（P〈0.05）,处理和年份的交互作用不显著。与CK（产量5.03 t·hm^-2）相比,秸秆覆盖降低了作物产量,其中M9000（4.71 t·hm^-2）与CK差异显著。经济环境效益值计算结果显示,冬小麦生育期内生产每千克籽粒释放2.96-3.16 kg CO2,处理间无显著差异。从各处理平均值看,小麦产量以及经济环境效益值均存在显著的年际差异,降水偏少的第1年度作物产量（4.60-4.98t·hm^-2）显著低于降水相对丰富的第2年度（4.50-5.47 t·hm^-2）,但经济环境效益值（3.03-3.69 kg·kg^-1、2.45-2.88kg·kg^-1）结果相反。处理和年份对作物产量和经济环境效益值具有显著的交互影响,在缺水年份秸秆覆盖能够提高作物产量,M9000处理具有最优的经济环境效益;而在丰水年份,秸秆覆盖导致产量显著下降,CK具有更好的经济环境效益。
- 涂纯王俊官情刘文兆
- 关键词：旱作冬小麦秸秆覆盖土壤呼吸
- 地表覆盖对黄土高原土壤有机碳及其组分的影响被引量：21
- 2014年
- 基于中国科学院长武黄土高原农业生态实验站2008年开始田间定位试验资料，分析研究秸秆覆盖与地膜覆盖对黄土高原土壤有机碳（SOC）及其组分的影响，试验包括5个处理：对照不覆盖（CK）、作物生育期9000 kg ·hm-2秸秆覆盖（M1）、作物生育期4500 kg·hm-2秸秆覆盖（M2）、夏闲秸秆覆盖（SF）、作物生育期地膜覆盖（PM）。2010（干旱年）、2012（丰水年）两次测定结果表明：0～30 cm土层平均，与CK相比，2012年土壤有机碳（SOC）含量M1处理提高了7．4％，潜在矿化碳（PCM）含量M1、M2、SF处理分别提高了37．8％、23．9％、7．2％，微生物量碳（MBC）含量M1和M2处理分别提高了59．9％和42．3％，碳库管理指数（CMI）M1、M2、SF 处理分别提高了53．1％、35．6％、13．9％；2010年M1处理CMI较CK提高了16．1％（P＜0．05），其余处理土壤有机碳各指标与CK差异两年均不显著。不同覆盖方式对表层土壤有机碳及各项指标影响较大，随土层加深影响减弱，其中秸秆覆盖4年后碳库管理指数均有显著提高。两种活性有机碳的相对含量与其各自绝对含量的变化基本一致，且有机碳各指标间显著相关。综合来看，高量秸秆覆盖能够提高表层土壤有机碳及其组分含量，地膜覆盖对土壤有机碳及其组分积累影响不大。
- 梁贻仓王俊刘全全刘文兆
- 关键词：土壤有机碳微生物量碳地表覆盖碳库管理指数黄土高原
- 黄土旱塬区不同覆盖措施对冬小麦农田土壤呼吸的影响被引量：34
- 2011年
- 采用田间试验研究了黄土旱塬区不同覆盖措施下的冬小麦农田土壤呼吸日变化和季节变化特征.试验包括4个处理:作物生育期秸秆覆盖600 kg.hm-2(M600)、秸秆覆盖300 kg.hm-2(M300)、地膜覆盖(PM)和无覆盖处理(CK).结果表明:冬小麦农田土壤呼吸速率从播种至返青之前呈下降趋势,处理间没有显著差异;越冬后土壤呼吸速率迅速提高,至拔节期最高.与CK相比,3个覆盖处理在越冬至成熟期间均显著促进了土壤CO2的释放,其中PM与其他处理间的差异达到极显著水平.全生育期M600和M300处理土壤呼吸速率平均分别为1.47和1.52μmol CO2.m-2.s-1,较CK(1.38μmol CO2.m-2.s-1)分别提高了6.6%和10.2%;PM处理土壤呼吸速率平均为3.63μmol CO2.m-2.s-1,较CK提高了163%.CK处理土壤呼吸日变化呈单峰曲线,峰值出现在12:00左右,秸秆覆盖后峰值时间推迟到14:00左右;PM处理土壤呼吸日变化特征在拔节期与对照相似,在成熟期则呈双峰曲线,峰值分别出现在12:00和16:00左右.土壤呼吸速率与土壤温度和土壤水分分别呈指数和抛物线式相关.
- 官情王俊宋淑亚刘文兆
- 关键词：土壤呼吸冬小麦黄土旱塬区
- 增施氮肥对黄土高原旱作冬小麦农田土壤干层动态的影响被引量：4
- 2013年
- 依托陕西长武农田生态系统国家野外科学观测研究站十里铺长期定位观测,研究了5种不同氮肥用量(0、45、90、135、180kg·hm-2)对冬小麦农田土壤水分及土壤干层动态的影响。结果表明:土壤干层深度大约在50260cm之间;施氮量小于90kg·hm-2时,增施氮肥土壤耗水强度和干层深度变化较小,而施氮量超过90kg·hm-2时,增施氮肥平均土壤耗水强度较大,但干层深度无明显变化,干层厚度增加速度随施氮量增加而增加;丰水年的高降水量在一定程度上可以缓解土壤干燥化,减小干层厚度。
- 李田湉王俊刘文兆殷铎马赛
- 关键词：旱作农田土壤干层氮肥土壤水分
