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

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土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要组成部分,对全球气候变化具有重要影响。氮磷添加是退化草地管理和改良的主要措施之一,研究不同氮磷添加处理下的草地群落土壤呼吸及其组分变化特征,对揭示氮磷添加的环境效应具有重要意义。论文选择以黄土丘陵区长芒草和达乌里胡枝子为优势种的退耕草地群落为研究对象,采用田间裂区试验,设置单施氮(50和100 kg N hm-2 a-1)、单施磷(40和80 kg P2O5 hm-2 a-1)以及氮磷配施共8个处理。于2018~2019年对土壤呼吸及其组分的日变化和季节变化进行了观测与分析,讨论与分析了土壤呼吸及其组分对氮磷添加的响应,以期为评估黄土丘陵区退耕草地碳排放及碳循环对外源氮磷添加的响应提供科学依据。主要取得如下研究结果:(1)土壤呼吸及其组分具有明显的日动态特征,均呈单峰曲线变化。在12:00~14:00达到最大值,在凌晨04:00~06:00达到最小值。土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸的日变化范围分别为0.42~1.36、0.26~0.74和0.05~0.65 g m-2 h-1。7月土壤呼吸及其组分的日变化最大值均出现在N100P40处理,而8月土壤呼吸的日变化最大值出现在N50P80处理,异养呼吸和自养呼吸的日变化最大值出现在N100P80处理。(2)土壤呼吸及其组分具有明显的季节动态变化,在夏季达到最大值,冬季达到最小值。生长季(5~9月)平均土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸分别为:0.60、0.35和0.24 g m-2 h-1。非生长季平均土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸分别为:0.13、0.06和0.07 g m-2 h-1。氮磷添加会显著增加生长季的土壤呼吸及其组分,而对非生长季的土壤呼吸及其组分无影响。氮磷配施对土壤呼吸的促进作用大于单施氮或磷。土壤呼吸和自养呼吸在N100P80处理最大,而异养呼吸在N50P40处理最大。表明氮磷添加对土壤呼吸及其组分的影响不仅与施氮磷量有关,而且受到土壤呼吸组分的影响。(3)氮磷添加主要通过影响植物生物量、土壤养分、根系养分和微生物量来影响土壤自养呼吸和异养呼吸。自养呼吸与植物地上生物量、地下生物量和根系氮含量呈显著正相关关系,氮磷添加通过提高地上生物量、地下生物量和根系氮含量来促进自养呼吸。异养呼吸与微生物量碳和土壤全磷呈显著正相关关系,氮磷添加通过增加微生物量碳和土壤全磷来提高异养呼吸。
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