全球变暖和酸雨是当今重要的大气环境问题。土壤呼吸(土壤CO2排放)是农田有机碳含量长期变化趋势的短期表征因子,研究土壤呼吸有利于更清楚的了解生长季内农田生态系统净生态系统交换(NEE)的过程和机理。由于增温、酸雨对土壤条件和作物生理生长会产生影响,并且土壤条件和作物生理生长状况又是影响农田土壤呼吸的关键因素,因此,在温度升高、模拟酸雨条件下土壤呼吸作用可能会呈现出与正常环境条件下不同的规律。本研究拟选择大豆-冬小麦轮作的种植方式,进行两年大田试验观测。拟采用裂区试验设计,设置增温和模拟酸雨两个因素,将增温处理作为主处理,并将模拟酸雨处理作为副处理,观测不同处理下的农田土壤呼吸季节变异规律和季节排放总量,并测定相关的土壤和作物指标,以研究增温及模拟酸雨对农田土壤呼吸的影响规律(包括单因子影响规律和复合影响规律)及影响机制。
Warming;Simulated acid rain;Cropland;Soil respiration;
为研究增温及模拟酸雨及对冬小麦–大豆轮作农田土壤呼吸的影响,设置了田间试验,观测农田土壤呼吸速率。采用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统对农田土壤呼吸速率进行观测。在观测土壤呼吸速率的同时,观测了农田土壤温度、湿度。试验结果表明,不同增温处理下土壤呼吸速率的季节变异趋势基本一致,其季节变异与土壤温度的变异具有一致性。在2010–2011年以及2012–2013年冬小麦–大豆轮作生长季,增温显著促进了农田土壤呼吸作用,在2011–2012年冬小麦–大豆轮作生长季,增温对农田土壤呼吸作用无显著影响。进一步的试验结果表明不同模拟酸雨处理下土壤呼吸速率的季节变异趋势基本一致,其季节变异与土壤温度的变异具有一致性。2009–2013年观测的CK, A1, A2、A3四个处理的平均土壤呼吸速率分别为3.36 ± 0.07, 3.27 ± 0.11, 3.07 ± 0.10和3.10 ± 0.11 μmol m-2 s-1。在这四年观测时间段内模拟酸雨对农田土壤呼吸速率总体上无显著影响,但其在不同生长季表现出不同的影响规律。例如方差分析结果表明,在2009–2010和2010–2011年两个冬小麦生长季,模拟酸雨对农田土壤呼吸无显著影响,在2010年大豆生长季,不同模拟酸雨处理下农田土壤呼吸存在边际性显著(p = 0.055)差异,在2011年大豆生长季,模拟酸雨显著降低了农田土壤呼吸速率。目前已经完成本项目。通过实施本项目,发表了21篇论文,其中8篇SCI论文。