模擬增溫條件下翻耕免耕農(nóng)田土壤CH4通量響應(yīng)

涂　純，李發(fā)東*

（1．中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測與模擬重點實驗室，北京 100101；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

模擬增溫條件下翻耕免耕農(nóng)田土壤CH4通量響應(yīng)

涂純1，2，李發(fā)東1，2*

（1．中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所生態(tài)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)觀測與模擬重點實驗室，北京 100101；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049）

為研究未來氣候變暖下我國華北翻耕、免耕農(nóng)田CH4通量響應(yīng)，評估該地農(nóng)田碳匯/源情況，使用遠(yuǎn)紅外輻射增溫儀模擬氣候變暖，設(shè)計翻耕增溫（CTW）、翻耕不增溫（CTN）、免耕增溫（NTW）、免耕不增溫（NTN）4個處理。研究表明，2013—2015年小麥-玉米季，增溫分別顯著提高翻耕、免耕農(nóng)田10 cm土壤溫度1.5℃和1.4℃（P＜0.05）；但對兩種耕作農(nóng)田土壤水分的影響并不顯著（P＞0.05）。各處理土壤CH4通量無明顯季節(jié)變化，但累積CH4吸收具有顯著年際差異。2013—2014年小麥季，CTW和NTW相比CTN 和NTN處理，累積CH4吸收分別顯著增加35.8%和108.8%（P＜0.01）；但在2014—2015年，CTW處理顯著降低17.7%（P＜0.05）。兩年玉米季，處理間累積CH4吸收無顯著差異（P＞0.05）。各處理土壤微生物生物量碳（MBC）含量與CH4存在顯著正相關(guān)關(guān)系。未來氣候變暖條件下，翻耕農(nóng)田MBC含量減小將可能減緩華北農(nóng)田CH4吸收。

模擬增溫；翻耕農(nóng)田；免耕農(nóng)田；土壤CH4通量

涂純，李發(fā)東.模擬增溫條件下翻耕免耕農(nóng)田土壤CH4通量響應(yīng)［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2016，35（9）：1788-1796.

TU Chun，LI Fa-dong.Responses of soil CH4fluxes to simulated warming in conventional tillage and no-tillage systems［J］.Journal of Agro-Environment Science，2016，35（9）：1788-1796.

氣候變暖是當(dāng)今全球關(guān)注的重要環(huán)境問題，其原因主要是大氣中CO2、CH4、N2O等溫室氣體濃度升高所致，盡管CH4在大氣中的濃度遠(yuǎn)小于CO2，但其單位質(zhì)量的全球增溫潛勢是CO2的25～28倍［1-2］，對氣候變暖具有重要影響。土壤是已知吸收大氣CH4的唯一生物壑，每年吸收量約30 Tg，占全球CH4排放總量的10%～15%［1，3］，對減緩氣候變化具有重要意義。然而，未來氣候變暖背景下，陸地生態(tài)系統(tǒng)，尤其是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CH4通量的變化響應(yīng)，關(guān)系到陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源-匯功能的精確評估。

目前，針對土壤CH4通量對模擬增溫的響應(yīng)研究，已在森林［4-6］、高寒草甸［7］、濕地［8］以及半干旱地區(qū)草地［9-10］等不同生態(tài)系統(tǒng)廣泛開展，而有關(guān)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的研究還較少涉及。之前的研究認(rèn)為［9，11］，增溫對CH4吸收的影響主要源于土壤溫度升高促進甲烷氧化菌的數(shù)量及其活性，增加CH4氧化吸收；相反，對CH4氧化的限制主要是增溫導(dǎo)致的土壤干旱制約到上述微生物活動。Liu等［12］在干旱-半干旱農(nóng)田區(qū)的研究認(rèn)為，增溫造成的土壤干旱脅迫，限制了甲烷氧化細(xì)菌活性及其對大氣CH4的氧化吸收，但研究并沒有發(fā)現(xiàn)增溫對相關(guān)微生物有顯著影響。而在稻田的研究發(fā)現(xiàn)，土壤水分雖然不是限制性因子，但增溫并未顯著加強CH4通量及相關(guān)微生物活動［13］。因此，明確增溫條件下農(nóng)田CH4通量的控制機制，是評估未來農(nóng)田CH4源-匯響應(yīng)的關(guān)鍵過程。

我國華北旱作農(nóng)田主要作為CH4匯富集區(qū)［14-15］，該地實施的翻耕和免耕管理措施對CH4吸收的影響研究已有大量報道，例如萬云帆等［16］、田慎重等［17］、張明園等［18］研究都發(fā)現(xiàn)，翻耕后土壤孔隙度增大，增強了大氣CH4和O2向土壤擴散，促進CH4通量交換；相反，免耕造成的土壤表層緊實阻礙到土壤透氣性以及相關(guān)微生物的活動繁殖，不利于CH4吸收。然而，未來氣候變暖是否改變這兩種耕作措施的土壤理化性質(zhì)以及微生物的活性，進而影響土壤CH4通量特征，目前研究還尚未涉及。因此，本研究通過設(shè)計遠(yuǎn)紅外輻射增溫實驗來模擬氣候變暖，探討未來增溫環(huán)境下，華北翻耕、免耕農(nóng)田土壤CH4通量的響應(yīng)及其控制機制，為評估氣候變暖背景下區(qū)域溫室氣體排放提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

研究選址于中國科學(xué)院禹城綜合試驗站（36°40′～37°12′N，116°22′～116°45′E），該地是華北地區(qū)典型的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，冬小麥-夏玉米為主要的輪作系統(tǒng)。該地屬于溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，海拔23.4 m，年均溫度13.4℃，年均降水量約567 mm，其中70%的降水集中在每年6—9月。土壤類型以潮土和鹽化潮土為主，表土質(zhì)地為輕、中壤土［19］。

1.2實驗設(shè)計

實驗設(shè)計增溫為主處理，耕作措施為副處理，分別是翻耕增溫（CTW）、翻耕不增溫（CTN）、免耕增溫（NTW）、免耕不增溫（NTN），每個處理4次重復(fù)。其中副處理翻耕、免耕實驗于2003年布置完成，每個小區(qū)面積3.7 m×45 m=166.5 m2。增溫實驗開始于2010年4月，分別從翻耕、免耕處理各選取4小區(qū)，每個耕作小區(qū)隨機設(shè)計增溫、不增溫處理各4個，共計16個小區(qū)［19］。研究采用MSR-2420紅外增溫器（Kalglo Electronics Inc，Bethlehem，PA，USA）模擬氣候變暖，設(shè)備尺寸165 cm×15 cm，增溫器懸掛在3 m高鐵架上的防雨板內(nèi)，增溫功率2000 W，其向下有效輻射面積2 m×2 m=4 m2，全年增溫幅度0.8～2.2℃。不增溫小區(qū)安裝相同高度的鐵架和防雨板，使其對陽光和雨水的干擾與增溫小區(qū)保持一致。同一耕作小區(qū)內(nèi)的增溫、不增溫處理間隔5 m，以避免相鄰增溫小區(qū)產(chǎn)生的輻射邊緣效應(yīng)。實驗區(qū)種植作物為冬小麥、夏玉米，每年10月上旬收獲玉米、中旬播種小麥，翌年6月上旬收獲小麥，之后播種玉米。各處理小麥季施肥量285 kg N·hm-2（10月播種期施基肥112.5 kg N·hm-2，3月返青后追肥172.5 kg N·hm-2），玉米季207 kg N· hm-2（7月追肥一次性施入）。小麥播種前，各處理前茬作物秸稈全部清除，之后翻耕處理撒施肥料，并人工翻耕10～15 cm土層，將肥料混入土壤；免耕處理不進行翻耕，其基肥在播種時單獨開溝施入。玉米季各處理不進行翻耕。另外，免耕處理秸稈還田代替部分氮肥，其中小麥季還田量48 kg·hm-2，玉米季32 kg·hm-2，秸稈來源均為前茬作物。小麥和玉米季追肥后進行一次灌溉，其中小麥灌溉量在70～80 mm，玉米季40～50 mm。由于2015年夏季降水顯著減小，在2015年6月18日增加一次灌溉。

1.3CH4采集與分析

研究使用靜態(tài)密閉氣室法采集CH4［12］，采集時間為2013年10月15日至2015年10月7日，其中施肥+灌溉后連續(xù)采集7 d，其余時間每隔5～7 d采集一次，每次采氣于北京時間9：00—11：00進行。采氣裝置分不銹鋼基座和PVC罩兩部分，其中基座內(nèi)徑19 cm，外徑22cm，凹槽深3cm；PVC氣室罩直徑20cm，高13.5cm。其中基座安置在鐵架正下方，并處于兩行作物之間；另外，基座只在播種期拔出，其余時間固定不動。采氣前24 h，將基座內(nèi)雜草等植物齊地剪掉，并去除一切活體動物，此舉是減小植物或動物活動對氣體采集的干擾［17］。采氣時，將上部PVC罩放入基座凹槽內(nèi)，并加水保持封閉（冬季使用無腐蝕防凍劑代替水），使用50 mL注射器于0、10、20、30 min采集氣體，并使用氣相色譜儀GC7890A于24 h內(nèi)測定完畢。CH4通量速率計算公式如下［16，20］：

式中：F為CH4通量，μg CH4·m-2·h-1；K為轉(zhuǎn)化系數(shù)（0.001）；Ta為測定期靜態(tài)氣室內(nèi)空氣溫度，℃；M為摩爾質(zhì)量（16）；V為標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的摩爾體積，22.4 L·mol-1；H為氣室高度，m；dc/dt為CH4濃度變化率，μL·L-1·h-1。

作物生育期累積CH4吸收使用相鄰兩次測定速率與采氣間隔時間乘積后累加得出［2］。

1.4土壤溫度、水分、微生物生物量碳（MBC）測定

各處理采氣時，使用便攜式土壤溫濕度速測儀同期測定10 cm土壤溫度與土壤體積含水量；同時，每月取土1～2次，測定MBC含量，使用K2SO4提取，氯仿熏蒸24 h后，使用重鉻酸鉀-硫酸溶液測定［21］。

1.5數(shù)據(jù)處理

使用Excel和SPSS進行數(shù)據(jù)處理和分析，最小顯著差異法（LSD）分析不同處理間土壤溫度、土壤水分、CH4通量及累計CH4吸收、MBC含量差異，并使用Origin 9.1和Excel繪圖。

圖1　2013—2015年氣溫、降水變化Figure 1 Variations of air temperature and precipitation during 2013—2015

2　結(jié)果分析

2.1研究期水熱條件變化

通過分析2013—2015年作物生育期氣溫和降水變化顯示（圖1），2013—2014、2014—2015年小麥季氣溫分別是10.3℃和11.1℃，高于多年平均值（9.27℃）；但第2年小麥季降水為138.0 mm，低于第1年（171.0 mm）和多年平均值（170.1 mm）。玉米季，2014年和2015年氣溫分別是23.0℃和24.1℃，接近多年平均值（23.0℃）；但第2年玉米季降水（2014年：196.8 mm；2015年：77.5 mm）顯著低于多年平均值（394.0 mm）。

不同處理10 cm土壤溫度具有相似的季節(jié)變化規(guī)律（圖2），從小麥播種至翌年玉米生長，溫度呈現(xiàn)先降低后升高的凹型變化特征。小麥季，CTW、CTN、NTW和NTN處理平均土壤溫度分別是7.8、6.4、9.0、7.6℃，玉米季分別是22.3、21.2、22.5、21.8℃。分析發(fā)現(xiàn)，不同時期增溫提高土壤溫度的幅度并不具有季節(jié)對稱性，由于小麥生長期間外界氣溫相對較低，增溫顯著增加翻耕、免耕農(nóng)田土壤溫度1.5℃和1.4℃（P＜0.05），尤其是在冬季（12月至翌年2月），外界氣溫降至全年最低水平，此時增溫極顯著提高翻耕、免耕農(nóng)田土壤溫度1.8℃和1.5℃（P＜0.01）；但在玉米季，增溫提高土壤溫度沒有達(dá)到顯著水平（P＞0.05）。

圖2　2013—2015年不同處理10 cm土壤溫度、土壤體積含水量變化Figure 2 Variations of soil temperature and soil volumetric water at 10 cm in treatments during 2013—2015

與土壤溫度相反，由于降水、灌溉的影響，各處理土壤水分呈顯著的波動變化（圖2）：小麥季CTW、CTN、NTW和NTN處理平均土壤體積含水量分別是17.8%、17.9%、20.3%和21.1%，玉米季分別是19.7%、20.0%、20.8%和22.6%。盡管增溫加速土壤水分蒸發(fā)，但由于灌溉的作用，增溫對作物不同生長期土壤水分的影響并沒有達(dá)到顯著性水平（P＞0.05）。相反，冬季氣溫低于0℃時，凍結(jié)的土壤因增溫融化，增加了土壤水分含量，不過處理間水分含量無顯著差異。不同耕作處理對比發(fā)現(xiàn)，免耕處理覆蓋秸稈限制了土壤水分過快散失，因此，相比翻耕處理，全年免耕處理土壤水分含量顯著提高1.8%～2.9%（P＜0.05）。

2.2不同處理土壤CH4通量變化

監(jiān)測顯示，各處理CH4通量無明顯季節(jié)變化特征（圖3），處理間土壤CH4通量在-236.6～252.8 μg CH4·m-2·h-1間變化，總體上兩種耕作農(nóng)田以CH4吸收占主導(dǎo)，表明華北農(nóng)田主要作為CH4匯富集區(qū)。全年分析發(fā)現(xiàn)，增溫對土壤CH4通量速率并無顯著影響，但在冬季出現(xiàn)顯著的年際變化差異，2013—2014年冬季，各處理出現(xiàn)CH4釋放，其值在47.3～252.7 μg CH4·m-2·h-1間變化，但在2014—2015年冬季，各處理以CH4吸收為主，其吸收速率在-123.1～-2.3 μg CH4· m-2·h-1間變化。小麥返青后（3月中旬）進行灌溉，各處理出現(xiàn)不同程度的CH4釋放現(xiàn)象，CTW、CTN、NTW、NTN處理 CH4釋放分別為 33.5、70.5、105.4、185.2 μg CH4·m-2·h-1，表明增溫可顯著降低兩種耕作農(nóng)田CH4釋放。但在玉米季（7月中旬）灌溉后，并沒有發(fā)現(xiàn)CH4釋放現(xiàn)象。

通過計算作物生育期累積CH4吸收發(fā)現(xiàn)（表1），在2013—2014年小麥季，增溫處理CTW、NTW相比不增溫處理CTN、NTN分別顯著增加35.8%和108.8% 的CH4吸收（P＜0.01）；但在2014—2015年，CTW處理相比CTN處理顯著降低CH4吸收17.7%（P＜0.05），而免耕增溫與不增溫處理間差異不顯著（P＞0.05）。兩年玉米季，各處理平均累積CH4吸收在707.6～958.8 g·hm-2間變化，增溫對累積CH4吸收無著影響。另外，耕作處理對比發(fā)現(xiàn)，CTN處理累積CH4吸收只在2013—2014年小麥季顯著大于NTN處理54.9% （P＜0.01），其余生育期處理間并無顯著差異。

2.3不同處理土壤MBC含量變化

土壤MBC表征了農(nóng)田土壤微生物的活性。從圖4可以看出，MBC含量呈現(xiàn)明顯的季節(jié)波動，3月份之后，MBC逐漸升高，至夏季（6月至8月）達(dá)到最高值，之后下降至冬季最低。通過分析兩年的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，增溫對翻耕農(nóng)田MBC含量的影響具有顯著的年際差異，2013—2014年小麥季，CTW和NTW處理平均MBC含量分別顯著高于CTN和NTW處理12.9%和16.9%（P＜0.05），但在2014—2015年小麥季，CTW處理相比CTN處理MBC含量顯著降低30.9%（P＜0.01），而免耕增溫對MBC含量無顯著影響。另外，由于免耕覆蓋秸稈增加了土壤碳輸入，NTW和NTN處理全年MBC含量相比CTW和CTN處理分別顯著增加19.9%和9.9%（P＜0.05）。

表1　不同處理冬小麥-夏玉米季土壤CH4累積吸收量Table 1 Cumulative soil CH4uptake in different treatments from winter wheat-summer maize season

3　討論

3.1增溫對翻耕、免耕農(nóng)田土壤CH4通量的影響

干旱-半干旱地區(qū)土壤CH4通量主要表現(xiàn)為吸收現(xiàn)象，之前在森林［6］、草地［9，11］生態(tài)系統(tǒng)的研究發(fā)現(xiàn)，增溫造成的土壤干旱脅迫，會限制土壤甲烷氧化菌的活性，進一步抑制其對大氣CH4的氧化吸收。農(nóng)田翻耕產(chǎn)生的土壤擾動雖然增加土壤孔隙度，促進土壤-大氣CH4通量交換，但是在增溫時易導(dǎo)致土壤水分過快散失形成干旱脅迫，不利于上述微生物利用CH4作為能量來源。Liu等［12］在旱作農(nóng)田的研究認(rèn)為，增溫形成的干旱機制限制了甲烷氧化菌的數(shù)量及其活性，使得CH4吸收速率顯著降低。然而，本研究發(fā)現(xiàn)模擬增溫并沒有顯著改變翻耕農(nóng)田土壤CH4吸收速率，但小麥季累積CH4吸收發(fā)生顯著的年際差異，其中2013—2014年小麥季增溫顯著增加累積 CH4吸收，而2014—2015年相反。

研究發(fā)現(xiàn)，2013—2014年小麥季，降水量與多年均值持平，各處理土壤水分含量維持在較高水平（18.4%～22.7%）。因此，增溫將進一步促進甲烷氧化菌活性并氧化CH4。有研究認(rèn)為［11］，在水分不受限制條件下，增溫可刺激到甲烷氧化菌活動，增大CH4氧化速率，本研究發(fā)現(xiàn)溫度與CH4通量顯著相關(guān)（Pearson相關(guān)系數(shù)為0.41，P＜0.01），證實了水分不受限制時溫度對CH4吸收產(chǎn)生的正效應(yīng)。2014—2015年，降水顯著減小，雖然灌溉能維持小麥正常生長，但各處理土壤含水量（15.4%～19.8%）相比前一生育期減小，則將相對限制到甲烷氧化菌對CH4的消耗，降低CH4吸收。而玉米季增溫對累積CH4吸收無顯著影響，可能是由于玉米季氣溫相對較高，增溫的促進作用并不明顯，而降水及灌溉又削弱了水分的限制作用，因此增溫對微生物氧化CH4無顯著影響。

圖3　2013—2015年處理間土壤CH4通量變化Figure 3 Variations of soil CH4fluxes in treatments during 2013—2015

相比翻耕農(nóng)田，實施免耕增加了表層土壤緊實度，阻礙大氣中CH4和O2進入土壤，而且免耕農(nóng)田易形成厭氧環(huán)境，有利于CH4釋放。Rafique等［22］通過模型模擬研究，發(fā)現(xiàn)增溫2℃顯著提高免耕農(nóng)田CH4釋放10%。與之相反，本研究發(fā)現(xiàn)華北免耕農(nóng)田主要以CH4吸收為主導(dǎo)，而且在2013—2014年小麥季，增溫顯著促進了累積CH4吸收。這表明，在水分不受限制的情況下，增溫可能促進土壤甲烷氧化菌活動和繁殖，加強對大氣CH4的吸收。

3.2增溫條件下MBC變化對CH4通量的影響

圖4　不同處理土壤微生物生物量碳（MBC）變化Figure 4 Variations of soil microbial carbon（MBC）content in treatments

MBC作為土壤中的活性碳組分，能快速反應(yīng)土壤碳過程變化，是土壤CH4吸收重要的生物指示因子［23］。研究發(fā)現(xiàn)，2013—2014年小麥季，增溫顯著增加翻耕農(nóng)田MBC含量，但在2014—2015年相反，與張明乾等［23］的研究并不一致。土壤水分充足條件下，溶解性有機碳含量增加，利于微生物在溫度上升時提高其活性［8］，相反，水分虧缺，微生物活性將受到抑制。本研究期間，灌溉維持了相對穩(wěn)定的土壤水分，但在2015年降水顯著降低的情況下，增溫導(dǎo)致的土壤相對干旱，可能限制到翻耕增溫處理微生物的數(shù)量及其活性。另外，有研究發(fā)現(xiàn)［19，23-24］，長期增溫后，微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生適應(yīng)性選擇，導(dǎo)致微生物多樣性下降并影響土壤微生物含量。本研究持續(xù)了6年增溫實驗，這種長期增溫可能影響微生物多樣性，尤其在低溫階段，微生物對增溫的選擇性生長可能更明顯，并最終影響MBC含量。相比翻耕處理，免耕處理長期覆蓋秸稈提供穩(wěn)定的碳輸入，而且秸稈覆蓋能減小土壤水分耗散，保持水分穩(wěn)定，可能為微生物的活動繁殖創(chuàng)造良好的環(huán)境，在此條件下，增溫將顯著提高免耕農(nóng)田MBC含量。

圖5　不同處理土壤CH4吸收與MBC關(guān)系Figure 5 Relationship between soil CH4uptake and MBC in treatments

另外，各處理土壤CH4吸收與MBC含量存在顯著相關(guān)性（圖5），與趙江紅等［21］的研究一致，表明土壤微生物活性更好地指示了CH4吸收情況。增溫對MBC的影響也說明，長期增溫及水分的年際波動，可能影響甲烷氧化菌的數(shù)量及活性，進一步制約土壤CH4吸收，尤其是長期增溫后翻耕農(nóng)田土壤微生物形成適應(yīng)性生長，可能降低微生物多樣性及其群落結(jié)構(gòu)，削弱農(nóng)田CH4匯功能。因此，后期應(yīng)加強模擬增溫條件下MBC含量與CH4吸收關(guān)系的長期監(jiān)測研究。

4　結(jié)論

野外模擬增溫實驗表明，兩年作物生育期，增溫對華北翻耕、免耕農(nóng)田CH4通量速率無顯著影響，但具有顯著的年際差異，2013—2014小麥季，增溫顯著促進兩種耕作農(nóng)田累積CH4吸收；但在2014—2015年相反。玉米季，增溫對累積CH4吸收影響不顯著。微生物生物量碳含量的變化是導(dǎo)致各處理累積CH4吸收產(chǎn)生差異的主要原因，在第1年小麥生育期，增溫提高了微生物含量，并促進CH4吸收，但長期增溫導(dǎo)致翻耕農(nóng)田微生物量顯著減小，將削弱土壤對CH4氧化吸收能力。未來氣候變暖條件下，農(nóng)田土壤微生物多樣性及其含量降低，將可能進一步影響華北農(nóng)田碳匯功能。

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Responses of soil CH4fluxes to simulated warming in conventional tillage and no-tillage systems

TU Chun1，2，LI Fa-dong1，2*
（1.Key Laboratory of Ecosystem Network Observation and Modeling，Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100101，China；2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Methane（CH4）is one of the most important greenhouse gases contributing to climate warming.Understanding the responses of cropland soil CH4fluxes to climate warming under different tillage systems is critical to evaluation of the dynamics of soil carbon sink/source along with climate changes in the North China Plain（NCP）.A field experiment of simulated climate warming using infrared radiation instrument was conducted to measure CH4fluxes from the wheat-maize rotation field with four treatments including conventional tillage with and without warming（CTW and CTN）and no-tillage with and without warming（NTW and NTN）.Results showed that during wheat-maize growing period in 2013—2015 soil temperature at 10 cm soil depth was significantly elevated by 1.5℃in CTW，and 1.4℃in NTW，compared with CTN and NTN，respectively（P＜0.05）.The warming did not significantly affect soil moisture in these two tillage systems because of irrigation（P＞0.05）.Furthermore，soil CH4fluxes did not show obvious seasonal changes among treatments.However，annual cumulative soil CH4uptake showed significant differences among years.During wheat season in 2013—2014，the cumulative CH4uptake in CTW and NTW increased by 35.8%and 108.8%，compared with those in CTN and NTN，respectively（P＜0.01）.During 2014—2015，however，it was reduced by 17.7%in CTW，compared with CTN（P＜0.05）.During maize season in two years，cumulative CH4uptake was not significantly affected by experimental warming in two tillage systems（P＞0.05）.In addition，a significant positive relationship between soil microbial biomass carbon（MBC）and CH4uptake was found.Decreased MBC content in CTW indicated that the limitation of climate warming projection on activity of soil organism may reduce the capability of soil CH4sink in conventional tillage farmland of NCP.

simulated warming；conventional tillage system；no-tillage system；soil CH4flux

X511

A

1672-2043（2016）09-1788-09doi：10.11654/jaes.2016-0182

2016-02-12

國家自然科學(xué)基金項目（31170414）；中國科學(xué)院“百人計劃”項目

涂純（1986—），博士研究生，主要從事農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳、氮循環(huán)研究。E-mail：tuc.13b@igsnrr.ac.cn

李發(fā)東E-mail：lifadong@igsnrr.ac.cn