長(zhǎng)期施肥對(duì)東北中部春玉米農(nóng)田土壤呼吸的影響

吳瑞娟，王迎春，朱 平，賀 美，黃誠(chéng)誠(chéng)，王立剛*，張鳳路

（1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，河北保定 071000；2 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/農(nóng)業(yè)部面源污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院-美國(guó)新罕布什爾大學(xué)可持續(xù)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，北京 100081；3 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，吉林長(zhǎng)春 130033）

土壤呼吸既是全球碳循環(huán)中關(guān)鍵的過(guò)程[1]，又是表征農(nóng)田土壤肥力和土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)[2]，土壤呼吸與生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、土壤肥力等密切相關(guān)[3]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)受人類干擾較為頻繁，農(nóng)業(yè)管理措施 (如肥料施用、耕作措施等) 通過(guò)改變生態(tài)環(huán)境，從而影響土壤呼吸排放特征和強(qiáng)度[4]。

東北黑土區(qū)是我國(guó)重要的糧食生產(chǎn)基地，其在保障糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的重要作用[5]。黑土自開墾以來(lái)，黑土資源呈現(xiàn)“量減質(zhì)退”的態(tài)勢(shì)，耕地土壤有機(jī)碳（SOC）減少幅度在20%～50%左右[6]，而損失的碳主要以土壤呼吸(CO2) 的形式釋放到大氣中。采取合理的施肥方式不僅可以培肥黑土地力，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，而且影響土壤呼吸[7]。前人通過(guò)短期試驗(yàn)和室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)均表明，黑土農(nóng)田土壤呼吸速率變化特征與作物生長(zhǎng)規(guī)律一致，施用有機(jī)肥、秸稈還田等管理措施能夠促進(jìn)土壤呼吸，改善土壤性狀，增強(qiáng)農(nóng)田土壤生產(chǎn)力[8-10]，同時(shí)，由于增加了有機(jī)物料的投入，抵消了因土壤呼吸損失的碳，會(huì)增強(qiáng)農(nóng)田土壤的“碳匯”效應(yīng)[11-13]，并且土壤呼吸總量與可溶解性有機(jī)碳含量呈現(xiàn)顯著線性相關(guān)關(guān)系[14-15]。而關(guān)于更長(zhǎng)時(shí)間尺度下(20年以上) 不同管理措施對(duì)土壤呼吸的研究較少，而施肥時(shí)間的長(zhǎng)短顯著影響土壤有機(jī)碳的轉(zhuǎn)化及CO2排放[14]，進(jìn)而影響土壤有碳含量及土壤碳平衡狀態(tài)[16]。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)可以連續(xù)監(jiān)測(cè)不同管理措施下的累積效應(yīng)，是研究農(nóng)田碳循環(huán)的理想平臺(tái)[17]。因此，本研究基于“國(guó)家黑土肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)基地”長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，探究26年單施化肥、有機(jī)肥與無(wú)機(jī)肥配施、化肥配施秸稈等施肥措施對(duì)土壤呼吸以及土壤有機(jī)碳含量的影響，為明確長(zhǎng)期不同施肥方式下黑土的固碳效應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年在“國(guó)家黑土肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)基地”開展，基地位于吉林省公主嶺市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，土壤為中層典型黑土，其地理位置為東經(jīng)124°48′33.9″、北緯 43°30′23″，四季變化明顯，春季多風(fēng)少雨，夏季溫?zé)岫嘤?，秋季短，冬季寒冷干燥；年平均氣?～5℃，年降水量450～650 mm，無(wú)霜期140 d左右，日照時(shí)數(shù)2500～2700 h，積溫2600～3000℃。長(zhǎng)期定位試驗(yàn)開始于1990年，初始土壤基本理化性質(zhì)為：土壤有機(jī)質(zhì)含量23.3g/kg，全氮含量1.4 g/kg，有效磷含量11.79 mg/kg，速效鉀含量158.33 mg/kg，pH 7.6，土壤容重1.19 g/cm3，總孔隙度53.9%，田間持水空隙達(dá)到35.8%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)選取“國(guó)家黑土肥力與肥料效益監(jiān)測(cè)基地”中的5個(gè)不同施肥處理：1) 不施肥 (CK)；2) 單施化肥 (NPK)；3) 化肥配施玉米秸稈 (NPKS)；4) 化肥配施低量有機(jī)肥 (NPKM1)；5) 化肥配施高量有機(jī)肥 (NPKM2)。各處理施肥量見表1。有機(jī)肥為牛糞，5個(gè)處理中磷鉀肥作為底肥一次性施入，氮肥1/3用作底肥施入，2/3用作追肥在拔節(jié)期施入，有機(jī)肥于玉米收獲后施入農(nóng)田，前一年的秸稈于第二年粉碎后在拔節(jié)期追肥時(shí)撒施于壟溝。試驗(yàn)處理設(shè)為大區(qū)處理，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)的面積為400 m2，無(wú)重復(fù)。供試玉米品種：1990—1993年為丹育13，1994—1996年為吉單222，1997—2005年為吉單209，2006—2016年為鄭單958，自玉米播種后，各施肥處理田間管理措施一致。2016年4月25日播種，9月27日收獲。追肥日期為6月23日。

表1 各處理施肥量 (kg/hm2)Table 1 The rate of fertilizer application in each treatment

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 土壤呼吸速率野外監(jiān)測(cè) 土壤呼吸速率的測(cè)定采用田間原位觀測(cè)方法，測(cè)定儀器為美國(guó)生產(chǎn)的Soilbox-343便攜式呼吸測(cè)量系統(tǒng)。玉米播種后，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)放置3個(gè)直徑20厘米、高12厘米的PVC管底座，埋入土壤中9厘米，田間監(jiān)測(cè)時(shí)，將儀器的氣體收集罩置于底座上，啟動(dòng)儀器，待儀器穩(wěn)定后，開始計(jì)時(shí)測(cè)量，測(cè)量時(shí)間為10分鐘；玉米生長(zhǎng)初期，氣溫較低，降雨量較少，土壤呼吸速率較低，變化不大，平均每隔15天測(cè)定一次[18-19]；玉米追肥后，玉米生長(zhǎng)進(jìn)入旺盛階段，并且氣溫升高，降雨量增加，土壤呼吸速率波動(dòng)性強(qiáng)，平均每5天測(cè)量一次；玉米生長(zhǎng)后期，平均每10天測(cè)定一次，全生育期共進(jìn)行17次測(cè)量，測(cè)量均在上午9:00—11:00內(nèi)完成；土壤溫度采用地溫計(jì)，插入土壤深度為0—10 cm；土壤含水率用便攜式土壤水分測(cè)試儀 (德國(guó)，TRIME-PICO64) 測(cè)定。

1.3.2 土壤呼吸速率 (Rs) 及土壤呼吸總量 (CO2-C) 的計(jì)算

土壤呼吸速率：Rs= PV (C2- C1)/RTSt

式中：Rs為單位時(shí)間單位面積CO2的變化量，單位為μmol/(m2·s)；P為壓強(qiáng)，單位為Pa；V為氣體體積即呼吸室體積，單位為m3；C2為測(cè)定結(jié)束時(shí)CO2濃度；C1為開始測(cè)量時(shí)CO2濃度；R為理想氣體常數(shù)，約等于8.31441；T為熱力學(xué)溫度；S和t分別為呼吸室的底面積和測(cè)量時(shí)間。

土壤CO2-C累積排放量計(jì)算是根據(jù)2016年5月1日到10月3日測(cè)定的土壤呼吸速率估算土壤CO2-C日排放量，未測(cè)定日期用插值法求出其日排放量，然后累加求生育期 (5月1日到10月3日) 內(nèi)的土壤CO2-C排放量。公式為[20]：

土壤呼吸日排放量 X = Rs× 3600 × 24 × 12 × 10-5

土壤呼吸排放總量 CO2- C(kg/hm2) =式中：X為土壤每天CO2排放量 (kg/hm2)；Rs為測(cè)定的土壤呼吸速率 [μmol/(m2·s)]；12 為 CO2-C 的摩爾質(zhì)量 (g/mol)；3600和24為換算系數(shù)；i為第1次測(cè)定土壤呼吸速率；n為最后一次監(jiān)測(cè)值；N是相鄰兩次監(jiān)測(cè)之間相隔的天數(shù)，相鄰兩次土壤呼吸的線性內(nèi)插作為間隔土壤呼吸速率值。

1.3.3 土壤有機(jī)碳和可溶性有機(jī)碳測(cè)定 在春玉米收獲后，用土鉆取0—20 cm土壤樣品，用自封袋密封，帶回實(shí)驗(yàn)室。采用四分法，1/4土壤風(fēng)干，過(guò)0.15 mm篩用于測(cè)定土壤有機(jī)碳，1/4土壤樣品置于-4℃冰箱中冷凍保存，用于測(cè)定可溶性有機(jī)碳。土壤有機(jī)碳采用干燒法，用總碳分析儀測(cè)定；土壤可溶性有機(jī)碳用蒸餾水浸提后采用TOC儀測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用EXCEL2003和SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，LSD法檢驗(yàn)差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤呼吸速率動(dòng)態(tài)變化

在春玉米整個(gè)生育期內(nèi)，土壤呼吸速率隨春玉米的生長(zhǎng)表現(xiàn)出一定的季節(jié)性變化特征，并且不同施肥處理土壤呼吸變化趨勢(shì)基本一致，總體上均呈現(xiàn)“先升高后降低”的變化態(tài)勢(shì) (圖1)。春玉米播種后，剛施入基肥，為土壤中的微生物提供了原料[21]，提高了土壤中微生物活性，伴隨著土壤溫度的逐漸升高與玉米生長(zhǎng)，土壤呼吸速率在播種后的56 d內(nèi)呈現(xiàn)不斷增加的態(tài)勢(shì)；在播種后第61 d，土壤呼吸速率略有下降，這可能是由于降雨所導(dǎo)致的；各個(gè)處理土壤呼吸速率的峰值出現(xiàn)在播種后第69 d左右，此時(shí)也正值玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的旺盛時(shí)期，根部呼吸量也逐漸增加；之后土壤呼吸速率不斷下降，第85 d到第97 d，土壤呼吸速率有小幅度的回升，但在第97 d至玉米收獲，各處理土壤呼吸速率呈不斷下降的趨勢(shì)，收獲時(shí)降到最低值。在整個(gè)監(jiān)測(cè)期間，NPKM2處理土壤呼吸平均速率高于其他處理，分別比NPKS、NPKM1、NPK、CK處理提高32.9%、39.0%、44.0%、75.9% (P ＜ 0.05)；監(jiān)測(cè)期間內(nèi)，NPKM1、NPKS和NPK處理土壤呼吸平均速率差異不顯著，CK處理土壤呼吸平均速率最小。

圖1 不同施肥處理下土壤呼吸速率的變化Fig. 1 Changes of soil respiration under different fertilization trentments

2.2 土壤溫度和含水率與土壤呼吸速率間的關(guān)系

土壤溫度與濕度是影響土壤呼吸的主要因素[22]。本研究采用指數(shù)函數(shù) (Rs = aebT) 來(lái)擬合不同處理下土壤呼吸速率 (Rs) 與土壤溫度 (T) 之間的關(guān)系 (表2)，結(jié)果表明，CK、NPKS和NPKM2處理，土壤呼吸速率和土壤溫度之間達(dá)到了極顯著的相關(guān)水平 (P ＜0.01)，NPK和NPKM1處理也達(dá)到了顯著相關(guān)水平(P ＜ 0.05)，土壤溫度可以解釋土壤呼吸速率變異的41%～77%，各個(gè)處理的溫度敏感系數(shù)Q10的變化范圍為2.35～3.49，其中以CK處理的Q10值最大，NPKS處理的Q10值最小。土壤呼吸與土壤水分之間的關(guān)系較復(fù)雜，通常取決于與溫度的協(xié)調(diào)情況[17]。國(guó)內(nèi)外學(xué)者一般采用線性模型、二次方程、指數(shù)模型等多種方法擬合兩者之間的關(guān)系，在本試驗(yàn)條件下二次方程擬合的效果較好，但不同施肥處理下 (除CK外) 土壤含水量和土壤呼吸速率之間均未達(dá)到顯著性相關(guān)。

表2 不同施肥處理下土壤呼吸速率與溫度、含水率的關(guān)系Table 2 Relationship of soil respiration with temperature and water content under different fertilization treatments

2.3 不同施肥處理對(duì)土壤呼吸總量的影響

圖2可以看出，不同施肥處理下土壤呼吸總量的變化范圍為CO2-C 3474～5643 kg/hm2，總體表現(xiàn)為 NPKM2 ＞ NPKM1 ＞ NPKS ＞ NPK ＞ CK 處理，NPKM2處理土壤呼吸總量顯著高于NPKS、NPK、CK處理，分別提高21.0%、26.5%、62.4%；NPKM2比NPKM1提高8.6%，但未達(dá)到顯著性水平；NPKM1土壤呼吸總量比NPK和CK處理分別提高16.4%和49.6%(P ＜ 0.05)。表明長(zhǎng)期化肥配施高量有機(jī)肥可以顯著增加土壤呼吸總量，這一方面由于有機(jī)肥施用增加了土壤呼吸的基質(zhì)(土壤有機(jī)質(zhì))；另一方面有機(jī)肥能顯著增強(qiáng)土壤微生物的活性，提高土壤的呼吸強(qiáng)度，促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)的礦化分解[23]。在本監(jiān)測(cè)期內(nèi)，NPKM1和NPKS處理之間土壤呼吸量差異不顯著，并且NPKS和NPK兩個(gè)處理之間土壤呼吸總量差異也不顯著 (P ＞ 0.05)。

圖2 不同施肥處理下土壤呼吸總量Fig. 2 Total soil respiration under different fertilization treatments

2.4 土壤有機(jī)碳和可溶性有機(jī)碳與土壤呼吸總量的關(guān)系

進(jìn)一步分析土壤呼吸總量與土壤有機(jī)碳和可溶性有機(jī)碳含量之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，土壤有機(jī)碳 (SOC)與可溶性有機(jī)碳含量 (DOC) 與土壤呼吸總量之間均存在較好的正相關(guān)關(guān)系，并且采用二次方程擬合效果較好 (圖3)。本研究條件下，土壤呼吸總量隨著SOC和DOC含量的增加而增加，且土壤呼吸總量與土壤有機(jī)碳含量之間的相關(guān)性 (R2= 0.9327) 優(yōu)于土壤呼吸總量與土壤可溶性有機(jī)碳含量之間的相關(guān)性 (R2=0.8105)。長(zhǎng)期不同施肥條件造成土壤有機(jī)碳含量的差異，使其在長(zhǎng)時(shí)間尺度下作為影響土壤呼吸的主要因素，造成不同施肥措施下土壤呼吸表現(xiàn)出不同的排放量。

2.5 長(zhǎng)期不同施肥處理土壤有機(jī)碳含量的變化

本試驗(yàn)從1990～2016年不同施肥處理持續(xù)應(yīng)用造成土壤有機(jī)碳含量的差異 (圖4)。有機(jī)肥配施化肥處理土壤有機(jī)碳含量明顯高于其他處理，雖然年際間有所波動(dòng)，但隨著施肥年限的增加總體呈上升的趨勢(shì)，尤其是在2000年以后，NPKM1和NPKM2處理與其它處理之間SOC差異越來(lái)越大，但土壤有機(jī)碳含量并未隨有機(jī)肥施入量的高低，表現(xiàn)出明顯的差異，究其原因可能是由于取樣誤差和測(cè)定方法不同造成，也可能是監(jiān)測(cè)年限不夠，有機(jī)肥不同施用水平對(duì)土壤有機(jī)碳固存的影響還未明顯體現(xiàn)出來(lái)[24]。截止到2016年，NPKM1和NPKM2處理SOC較初始SOC分別增加了6.01 g/kg和5.55 g/kg，平均年增加量分別為0.23和0.21 g/kg。長(zhǎng)期秸稈還田處理土壤有機(jī)碳含量年際間變化趨勢(shì)較穩(wěn)定，總體表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)，但與施有機(jī)肥處理相比，增加幅度較小，土壤有機(jī)碳含量較初始含量增加1.58g/kg，單施化肥處理1990～2000年土壤有機(jī)碳含量呈穩(wěn)定上升趨勢(shì)，2000年之后，不同年限間土壤有機(jī)碳含量波動(dòng)性變化，到2016年，土壤有機(jī)碳含量較初始含量增加1.83 g/kg，長(zhǎng)期不施肥處理 (CK) 土壤有機(jī)碳含量略有下降 (0.24 g/kg)。

圖3 土壤有機(jī)碳和可溶解性有機(jī)碳與土壤呼吸總量的相關(guān)關(guān)系Fig. 3 Correlation between soil organic carbon (SOC) and total soil respiration or dissolved organic carbon (DOC)and total soil respiration

圖4 長(zhǎng)期不同施肥處理下土壤有機(jī)碳的變化Fig. 4 Changes of soil organic carbon (SOC) under long-term different fertilization treatments

3 討論

3.1 土壤呼吸速率特征及其影響因素

本研究表明，土壤呼吸速率呈現(xiàn)明顯的季節(jié)性變化，呈“先升高后降低”的變化特征，峰值出現(xiàn)在播種后69天 (拔節(jié)期) 左右，這與蘆思佳等[15]、龔振平等[13]研究結(jié)果基本相同。有相關(guān)研究表明[25]，在一定范圍內(nèi)增加溫度可以提高土壤微生物活性，同時(shí)直接影響根系生理活動(dòng)和生長(zhǎng)，土壤呼吸與土壤溫度呈正相關(guān)，但當(dāng)土壤溫度較高時(shí)，它將不再是土壤呼吸的限制因子。本研究表明土壤呼吸速率隨溫度呈指數(shù)正相關(guān)關(guān)系。長(zhǎng)期以來(lái)研究者常用Q10來(lái)描述土壤溫度和土壤呼吸速率之間的關(guān)系，Zheng等[26]綜合大量文獻(xiàn)得出Q10值一般為1.28～4.75，本研究不同施肥處理Q10值的變化范圍為2.35～3.49，處于以上范圍之內(nèi)。其中CK處理的Q10值最大，說(shuō)明排除施肥的干擾，土壤呼吸受溫度的影響更大，施肥可能掩蓋或降低了土壤呼吸對(duì)溫度的敏感性[27-28]。NPKS處理的Q10值最小，說(shuō)明無(wú)機(jī)肥配合秸稈還田能夠降低土壤溫度敏感系數(shù)，可能降低由于溫度升高所導(dǎo)致的土壤有機(jī)碳分解速率的增加，與蘆思佳等[15]研究結(jié)果相一致。土壤水分通過(guò)調(diào)控土壤通氣與氧化還原狀況以及土壤微生物活性等進(jìn)而影響土壤溫室氣體的產(chǎn)生和排放，關(guān)于土壤水分對(duì)土壤呼吸的影響目前尚未有明確的結(jié)論，很多研究認(rèn)為土壤呼吸的最優(yōu)土壤濕度是接近田間持水量，土壤濕度只有在最低或者最高的情況下才會(huì)抑制土壤呼吸[29-31]。李虎等[32]研究認(rèn)為，土壤濕度對(duì)土壤呼吸的影響比較復(fù)雜，同時(shí)取決于與溫度的相互協(xié)調(diào)情況。很多野外研究則表明土壤濕度只有在最低或最高的情況下才會(huì)抑制土壤呼吸通量[33]。Mielnick等[34]用二次方程模型研究土壤呼吸速率和土壤濕度之間的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)土壤濕度達(dá)到一定程度時(shí)土壤呼吸會(huì)隨著濕度的增加而減小。本研究表明土壤呼吸速率和土壤含水率之間采用二次函數(shù)擬合關(guān)系較好，說(shuō)明隨著土壤含水量的增加，土壤呼吸強(qiáng)度并不是一直增強(qiáng)[35]。通過(guò)對(duì)不同施肥處理土壤含水率與土壤呼吸速率的二次函數(shù)求導(dǎo)得出土壤含水率在35%左右時(shí)，土壤呼吸速率達(dá)到最高值，當(dāng)土壤含水率高于35%時(shí)，土壤呼吸速率可能呈下降趨勢(shì)。

3.2 長(zhǎng)期不同施肥對(duì)土壤呼吸的影響

長(zhǎng)期不同培肥措施造成了土壤肥力和作物生長(zhǎng)的差異，使得不同施肥處理土壤呼吸速率和生育期內(nèi)CO2釋放總量表現(xiàn)出明顯差異[23]。本試驗(yàn)下，施高量有機(jī)肥處理 (NPKM2) 土壤呼吸速率峰值為7.23 μmol/(m2·s)(折算成土壤 CO2通量為 1145.23 mg/(m2·h) 且顯著高于其他處理，喬云發(fā)等[14]和尤孟陽(yáng)[36]研究雖然也同樣表明化肥配施有機(jī)肥可以顯著增加土壤呼吸速率，但與其他施肥處理之間差異不顯著。這也說(shuō)明不同培肥措施的使用對(duì)土壤呼吸及其碳循環(huán)的影響是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，短期試驗(yàn)可能不足以揭示不同措施之間的差異。長(zhǎng)期秸稈還田處理也促進(jìn)土壤呼吸，土壤平均呼吸速率顯著高出CK處理41.45%。這與宋秋來(lái)等[12]和呂艷杰等[37]的研究結(jié)果相一致，表明施用有機(jī)肥和秸稈還田處理下，由于外界碳源和氮源的添加，增強(qiáng)了土壤微生物活性，促進(jìn)土壤中碳排放速率，同時(shí)滿足作物生長(zhǎng)的需要，促進(jìn)作物根系生長(zhǎng)，根呼吸增加。

土壤有機(jī)碳是土壤肥力與土壤微生物分解活動(dòng)的基礎(chǔ)，在本試驗(yàn)條件下，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥處理土壤呼吸總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單施化肥處理，而無(wú)肥處理土壤呼吸總量低于其他施肥處理。而前人通過(guò)室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)研究表明，雖然施用有機(jī)肥增加土壤呼吸，但與其他施肥處理間的差異不明顯[38]。這可能是由于本研究基于長(zhǎng)期定位試驗(yàn)，能夠體現(xiàn)不同管理措施在不同年限下對(duì)作物、土壤等的影響差異而短期室內(nèi)試驗(yàn)還不能完全表征土壤肥力變化特征[39]，此外，土壤呼吸與土壤有機(jī)碳含量的高低高度相關(guān)[40]，本試驗(yàn)條件下，也有相似的研究結(jié)果，土壤呼吸總量與土壤有機(jī)碳含量之間采用二次曲線擬合關(guān)系較好，這與龔振平等[11]和秦越等[41]的研究結(jié)果相似。土壤有機(jī)碳的演變是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程，主要由土壤有機(jī)碳輸入和輸出的平衡所決定[42-43]。本研究26年的試驗(yàn)結(jié)果表明，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥土壤有機(jī)碳含量表現(xiàn)為明顯增加的趨勢(shì)，說(shuō)明長(zhǎng)期施用有機(jī)肥一方面能夠?yàn)橥寥牢⑸锾峁┨荚春偷矗鰪?qiáng)微生物活性，促進(jìn)土壤中CO2的排放，提供當(dāng)季作物生長(zhǎng)所需要的肥力水平[44]；另一方面在長(zhǎng)時(shí)間尺度下，施用有機(jī)肥 (包括秸稈還田) 等管理措施能夠抵消由于土壤呼吸損失的碳量，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤有機(jī)碳的固存[45]，提高東北黑土土壤的生產(chǎn)力和可持續(xù)利用。

4 結(jié)論

1) 玉米生育期內(nèi)，土壤呼吸速率呈不對(duì)稱的“先升高后降低”單峰曲線變化，峰值出現(xiàn)在播種后69天 (拔節(jié)期) 左右；土壤溫度與土壤呼吸速率呈顯著正相關(guān)，溫度敏感系數(shù)Q10的變化范圍為2.35～3.49。

2) 不同施肥處理下化肥配施有機(jī)肥處理土壤呼吸總量均顯著高于單施化肥和不施肥處理，秸稈還田處理土壤呼吸總量遠(yuǎn)高于不施肥處理，但與單施化肥相比，土壤呼吸總量增加不明顯。

3) 土壤呼吸總量與土壤有機(jī)碳含量密切相關(guān)，長(zhǎng)期施用有機(jī)肥可促進(jìn)土壤中CO2排放，增加土壤呼吸總量，同時(shí)也有助于土壤有機(jī)碳含量的累積。

參 考 文 獻(xiàn)：

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