荒漠森林開墾成農(nóng)田前后土壤呼吸速率的變化及其影響因素

楊 軍, 楊曉東, 呂光輝, 崔 海

(1.銀川能源學(xué)院, 寧夏 銀川 750199; 2.寧波大學(xué) 地理與空間信息技術(shù)系,浙江 寧波 315211; 3.新疆大學(xué) 資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院, 新疆 烏魯木齊 830046)

干旱荒漠面積約占全球陸地面積的1/4，其土壤碳庫在全球碳循環(huán)中扮演著十分重要作用[1]。在嚴(yán)酷環(huán)境的限制下，干旱荒漠的土壤呼吸對(duì)全球變化最為敏感[2-3]。新疆維吾爾自治區(qū)是中國(guó)荒漠分布面積最多的省，荒漠生態(tài)系統(tǒng)在保障當(dāng)?shù)厣鐣?huì)發(fā)展和維護(hù)生態(tài)安全等方面，都具有十分重要的意義。但近幾十年來，荒漠森林被大規(guī)模開墾并轉(zhuǎn)變?yōu)榫G洲[4]。這一過程在改變地表植被的同時(shí)，也改變了土壤碳儲(chǔ)量和土壤呼吸，進(jìn)而對(duì)當(dāng)?shù)赝寥捞际罩Ш腿蚍秶奶佳h(huán)產(chǎn)生影響[5-6]。但在目前，對(duì)荒漠森林轉(zhuǎn)變?yōu)榫G洲過程中土壤碳排放的變化并不清晰。

荒漠森林轉(zhuǎn)變?yōu)榫G洲后，大多數(shù)被用來從事農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。眾所周知，水分和“隨水而來隨水而去”的土壤鹽分是干旱區(qū)荒漠及荒漠基底下農(nóng)田系統(tǒng)的主要生態(tài)限制因子[7-8]。相對(duì)荒漠森林，耕作活動(dòng)能使農(nóng)田的土壤水分和鹽分含量發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)農(nóng)作物根系生物量、微生物活性和有機(jī)質(zhì)分解速率產(chǎn)生影響[5,9]。由于農(nóng)田系統(tǒng)中土壤呼吸主要來源于農(nóng)作物的根際呼吸、微生物呼吸和土壤中有機(jī)質(zhì)的分解[10]。因而，農(nóng)田耕作活動(dòng)可能會(huì)改變土壤呼吸的數(shù)值[11-12]。此外，耕作活動(dòng)對(duì)土壤呼吸的影響大小可能與耕作年限有關(guān)[13]。這是因?yàn)楦珊祷哪滞寥朗重汃?，開墾為農(nóng)田后，施肥、灌溉、輪作等管理方式都能減小土壤鹽分、增加水分和有機(jī)質(zhì)含量[14-16]。因而，在荒漠森林開墾為農(nóng)田的種植年限上，土壤呼吸可能存在差別。

本文在新疆維吾爾自治區(qū)艾比湖荒漠地區(qū)的托托鄉(xiāng)內(nèi)，選擇不同連續(xù)耕作年限的農(nóng)田、以及未開墾的荒漠森林為對(duì)象，通過觀測(cè)不同樣地的土壤呼吸速率以及影響土壤呼吸速率的水鹽、地下細(xì)根生物量和微生物菌落數(shù)量等因子，旨在回答以下2個(gè)科學(xué)問題：①將荒漠開墾后為農(nóng)田后，土壤呼吸速率是否隨農(nóng)田連作年限發(fā)生變化。②水鹽作為干旱區(qū)荒漠的限制因子，它們?cè)谶B作年限棉田間的差別是否引起了土壤呼吸速率的變化。

1 研究區(qū)概況

新疆維吾爾自治區(qū)的艾比湖地區(qū)處于亞歐大陸腹地，在遠(yuǎn)離海洋和三面高山圍繞的綜合影響下，屬典型溫帶大陸性氣候。氣候極端干燥，降水稀少，冬、夏季漫長(zhǎng)，春、秋季短暫。全年日照時(shí)數(shù)約2 800 h，年降水不超過100 mm，蒸發(fā)量1 600 mm以上，年均無霜期為160 d，年平均氣溫6～8 ℃，極端最高氣溫44 ℃，極端最低氣溫-33 ℃[17]。西北部阿拉山口是全國(guó)著名的風(fēng)口，盛行西北風(fēng)，全年8級(jí)以上大風(fēng)達(dá)165 d，多集中在4—6月[17]。

本文所選擇的樣地均在艾比湖地區(qū)的托托鄉(xiāng)內(nèi)(44°33′—44°37′N，83°33′—83°32′E)，其位于精河縣東部婆羅科努爾北麓的山前沖積扇綠洲上，位置在艾比湖的西南部。土壤為荒漠土，鹽漬化明顯，土壤0—20 cm表層含鹽量高達(dá)4%～8%。植被區(qū)域?qū)儆谛陆哪脖粎^(qū)中北疆荒漠植被亞區(qū)，旱生荒漠植物是當(dāng)?shù)刂饕脖活愋蚚12,17]。從21世紀(jì)80年代開始，托托鄉(xiāng)周邊大量以梭梭(Haloxylonammodendron)和胡楊(Populuseuphratica)為建群種的荒漠森林開墾為農(nóng)田，其上種植棉花、玉米、油葵等，其中棉花是主營(yíng)農(nóng)作物。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

基于1984—2014年綠洲邊緣擴(kuò)展位置和詢問當(dāng)?shù)刈艚Y(jié)果，沿托托鄉(xiāng)至艾比湖的方向上，我們選擇開墾后連續(xù)種植30 a，16 a和3 a的農(nóng)田，以及未開墾的荒漠林地(胡楊+梭梭林)各3塊。胡楊+梭梭林和30 a，16 a和3 a農(nóng)田的距離大致分別為7，5和3.5 km。胡楊+梭梭林和30 a，16 a和3 a的海拔高度分別為298，377，333和397 m。在每塊上設(shè)置了10 m×10 m樣地各1個(gè)，共設(shè)置樣地12個(gè)。托托鄉(xiāng)是一個(gè)以農(nóng)業(yè)為主的鄉(xiāng)，屬于兵團(tuán)統(tǒng)一企業(yè)式管理，耕作模式、種植密度、施肥水平、灌溉方式等田間管理方式一致。所選擇試驗(yàn)農(nóng)田開墾之前均為自然發(fā)育的原始荒漠，土壤為沙質(zhì)土壤，土壤容重在0.98～1.25 g/cm3之間，土壤總孔隙度在40%～43%之間。開墾后，土壤容重降低，大致在0.78～0.93 g/cm之間，相反土壤總孔隙度增加，數(shù)值在45%～49%之間。農(nóng)田種植作物均為棉花，一年種植1季，前茬也是棉花(當(dāng)?shù)囟鄶?shù)農(nóng)田連作種植棉花，甚至有連作棉花幾十年以上的農(nóng)田)。棉花在4月中下旬播種，在9月中旬收獲。收獲后地上莖葉被收割機(jī)直接從田中帶走，不實(shí)施秸桿還田。棉田耕作栽培方式為拌種、深耕(20 cm)地膜?；势贩N為美國(guó)二胺和過磷酸鈣，年均用量約每畝20 kg，不施有機(jī)肥，在播種時(shí)將基肥的80%施到田中，后分別在7和8月下旬追肥二次，追肥量約為總量20%。播種前期10 d左右進(jìn)行春灌，在7月中旬、8月上旬、8月下旬的棉花生長(zhǎng)期間進(jìn)行人工灌溉，其他時(shí)間不灌溉。

2.2 土壤呼吸速率和環(huán)境因子測(cè)定

艾比湖地區(qū)棉花的生長(zhǎng)季為4—10月，其中6和9月分別是棉花的花期和吐絮期，是棉花生理最為旺盛的兩個(gè)時(shí)期。本文為分析土壤呼吸速率在不同耕作年限上的差別，在6和9月，分別測(cè)定了棉田的土壤呼吸速率和環(huán)境因子。6和9月是時(shí)間梯度上對(duì)試驗(yàn)的重復(fù)。農(nóng)田系統(tǒng)土壤呼吸的日變化及其影響因素，當(dāng)前在艾比湖地區(qū)的研究較多，本文不做探討。

本文利用開路式土壤碳通量測(cè)量系統(tǒng)Li-8100(Li-CorInc，Lincoln， NE， USA)測(cè)定土壤呼吸速率。具體觀測(cè)時(shí)，我們?cè)谶B續(xù)種植30 a，16 a和3 a的農(nóng)田，以及未開墾的荒漠胡楊+梭梭林的各樣地中各隨機(jī)設(shè)定3監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在每觀測(cè)點(diǎn)上，在土壤中插入內(nèi)徑和高度分別為20和10 cm的PVC環(huán)，PVC環(huán)插入土壤深度約3 cm。2 d后在當(dāng)?shù)貢r(shí)間7:00至翌日5:00間測(cè)定土壤呼吸速率。日觀測(cè)頻度為每間隔2 h測(cè)定1次，具體時(shí)點(diǎn)為7:00，9:00，11:00，13:00，15:00，17:00，19:00，21:00，23:00，1:00，3:00，5:00時(shí)。共連續(xù)觀測(cè)兩天。在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)定土壤呼吸速率的同時(shí)，用Li-8100自帶的溫度探頭和水分探頭(Echo EC-5, Decagon Devices Inc, Pullman, WA, USA)分別測(cè)定土壤10 cm處土壤溫度和土壤表層(0—10 cm)體積含水量。另外，用手持式氣象儀(Kestrel 4000, Nielsen-Kellerman, Boothwyn, PA, USA)測(cè)定距離地表150 cm處的氣溫和大氣相對(duì)濕度。

每樣地土壤呼吸速率測(cè)定結(jié)束后，在每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)附近，采用內(nèi)徑2.5 cm的標(biāo)準(zhǔn)土鉆采集0—20 cm深的土壤樣品。土壤樣品采集時(shí)首先除去土層上面的枯枝落葉層，其次為避免其它微生物混入土壤，土壤樣品采集前用土鉆預(yù)采集土壤3次。每觀測(cè)點(diǎn)土鉆采樣2次。待所有觀測(cè)點(diǎn)土壤樣品采集完成后，將同一樣地中土鉆第1次采集土壤樣品混合，裝入自封袋中用于測(cè)定細(xì)根生物量。同時(shí)，將土鉆第2次采集屬于同一樣地的土壤樣品混合，并將其分為2份，1份裝入自封袋中用于土壤理化性質(zhì)的測(cè)定，另1份放入無菌紙袋進(jìn)一步保存在4 ℃冰箱用于測(cè)定土壤微生物的菌落數(shù)量。

本文所選擇的土壤理化性質(zhì)有pH值、土壤總鹽和土壤有機(jī)質(zhì)。它們測(cè)定分別采用玻璃電極法、重量法和重鉻酸鉀法[18]。分別用牛肉膏蛋白胨、高氏和馬丁氏培養(yǎng)基分別在37 ℃和28 ℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)細(xì)菌、放線菌和真菌，用菌落形成單位(colony-forming units, CFU)對(duì)微生物菌落計(jì)數(shù)的方法測(cè)定了微生物的菌落總數(shù)[19,20]。此外，我們將測(cè)定細(xì)根生物量的土壤樣品取出，使用2 mm篩子將直徑≤2 mm的細(xì)根從其內(nèi)分離出來，沖洗后在80 ℃下烘干48 h至恒重，稱重后重量(g)和取樣面積(3×2.52×π/4=14.72 cm2)綜合計(jì)算結(jié)果為細(xì)根生物量(g/m2)[21]。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用單因素方差分析比較了種植30 a，16 a和3 a的農(nóng)田、以及未開墾的荒漠胡楊+梭梭林間土壤呼吸速率、細(xì)根生物量、土壤理化性質(zhì)和微生物數(shù)量的差別。方差分析中，不同處理間(胡楊+梭梭林，30 a農(nóng)田，16 a農(nóng)田和3 a農(nóng)田)方差齊性采用Tukey HSD進(jìn)行檢驗(yàn)；相反，方差不齊性采用Tamhane’sT3檢驗(yàn)。采用多元線性逐步回歸分析了土壤呼吸速率與細(xì)根生物量、土壤理化性質(zhì)和微生物數(shù)量間的關(guān)系。多元線性回歸時(shí)，土壤呼吸、土壤水分、土壤溫度、氣溫和大氣相對(duì)濕度在2 d共測(cè)定了24次，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)共有24個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。相反，每個(gè)樣地的土壤理化因子和微生物菌落總數(shù)在土壤呼吸測(cè)定結(jié)束后采樣，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)僅有1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。兩者數(shù)據(jù)不對(duì)應(yīng)?？紤]到土壤理化因子(pH值、土壤總鹽和土壤有機(jī)質(zhì))和微生物菌落總數(shù)在24 h內(nèi)變化不大，在回歸時(shí)，將24個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的理化因子和微生物總數(shù)用1個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)充，即：24個(gè)點(diǎn)具有相同的土壤理化因子和微生物菌落總數(shù)。數(shù)據(jù)處理均在SPSS 19.0中完成，圖在Oringin 8.0中制作。

3 結(jié)果分析

3.1 荒漠森林開墾前后土壤呼吸速率的變化

在棉花的花期(6月)和吐絮期(9月)，30 a的土壤呼吸速率>3 a=16 a>胡楊+梭梭林(林地)，這說明土壤呼吸速率隨農(nóng)田耕作年限增長(zhǎng)顯著增加(p<0.001)(圖1)。另外，開墾農(nóng)田各時(shí)間段上的土壤呼吸速率均高于胡楊+梭梭林(p<0.001)。將6月和9月數(shù)據(jù)合并后計(jì)算平均值發(fā)現(xiàn)，30 a，16 a和3 a的土壤呼吸分別是胡楊+梭梭林的4.44，2.78，3.69倍。

注：F和P為單因素方差分析的檢驗(yàn)參數(shù)。每一個(gè)子圖中，相同大寫字母表示不同處理間沒有顯著性差異，不同大寫字母表示有顯著性差異。

圖1 荒漠森林、不同耕作年限農(nóng)田之間土壤呼吸速率的差異

3.2 荒漠森林開墾前后土壤理化性質(zhì)的變化

在棉花的花期(6月)，隨連作農(nóng)田耕作年限增長(zhǎng)，土壤有機(jī)質(zhì)、含水量、微生物菌落總數(shù)和細(xì)根生物量都顯著增長(zhǎng)(p<0.05)(表1)；相反，土壤總鹽和pH值顯著減小(p<0.05)，空氣相對(duì)濕度未有變化(p>0.05)，連作3 a和16 a的氣溫和10 cm深地表溫度均高于連作30 a農(nóng)田和胡楊+梭梭林(林地)(p<0.05)(表1)。同樣，在棉花的吐絮期(9月)，土壤有機(jī)質(zhì)、含水量、微生物菌落總數(shù)、細(xì)根生物量、總鹽和pH值在農(nóng)田耕作年限上的變化和6月一致(表1)。相反，空氣濕度、氣溫和10 cm深地表溫度與6月表現(xiàn)明顯不同。具體地：隨農(nóng)田耕作年限增長(zhǎng)，空氣濕度顯著增加(p<0.05)，10 cm深地表溫度顯著減小(p<0.05)，氣溫未有顯著變化(p>0.05)(表1)。

表1 土壤呼吸的影響因子在荒漠森林、不同農(nóng)田連作年限間的差別

注：F和p為單因素方差分析的檢驗(yàn)參數(shù)。表格同一行內(nèi)，數(shù)字后面相同大寫字母表示不同處理間沒有顯著性差異，不同大寫字母表示有顯著性差異。

3.3 荒漠森林和農(nóng)田的土壤呼吸與理化性質(zhì)之間的關(guān)系

多元線性逐步回歸結(jié)果中，最終方程顯示自變量是引起因變量變化的主要因素。根據(jù)模型回歸標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)的大小可確定自變量對(duì)因變量變化的影響程度。標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)的絕對(duì)值越大，表明自變量對(duì)因變量變化的影響越大。將能引起土壤呼吸變化的因子對(duì)其多元逐步回歸后發(fā)現(xiàn)(表2)： ①在棉花的花期(6月)，土壤呼吸速率的變化主要由土壤含水量和總鹽決定，其各自對(duì)土壤呼吸速率變化的模型回歸標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)分別為0.60和-0.52； ②在棉花的吐絮期(9月)，土壤呼吸速率的變化主要由土壤含水量和地下細(xì)根生物量決定，其各自對(duì)土壤呼吸速率變化的模型回歸標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)分別為0.49，0.48； ③將棉花的花期和吐絮期數(shù)據(jù)合并整體回歸后發(fā)現(xiàn)，土壤呼吸速率的變化主要由土壤含水量和土壤總鹽決定，其各自對(duì)土壤呼吸速率變化的模型回歸標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)分別為0.67和-0.42。這3個(gè)結(jié)果中，土壤總鹽和含水量是最主要決定土壤呼吸速率變化的因素。

表2 土壤呼吸速率與土壤理化因子、微生物菌落總數(shù)、地下細(xì)根生物量之間的多元線性逐步回歸關(guān)系

注：Y為土壤呼吸速率。

4 討 論

以往研究[22-23]表明，森林和草原等植被開墾成農(nóng)田后，由于植被類型的改變，土壤呼吸速率減小。與之相反，本文得出，荒漠森林開墾為農(nóng)田后，土壤呼吸顯著增加(p<0.001)(圖1)。這可能是因?yàn)樵谕寥朗重汃?、本身所含有機(jī)質(zhì)和無機(jī)碳等十分稀少的干旱荒漠中，原生森林開墾為農(nóng)田后，耕作、施肥和灌溉等人為措施會(huì)改變土壤的水分、有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)離子等的含量，改善了土壤環(huán)境，進(jìn)而使土壤中細(xì)根生物量和微生物數(shù)量增加，最終導(dǎo)致土壤呼吸速率增加[9,24]。但在當(dāng)前研究中，另有觀點(diǎn)認(rèn)為，在不同種植年限的農(nóng)田之間，農(nóng)作物類型、灌溉方式、施肥品種、耕作模式(輪作與連作)和田間管理方式等也可以引起土壤呼吸的改變，使得它們有可能抵消土壤中的細(xì)根生物量、微生物多樣性和數(shù)量和有機(jī)物底質(zhì)對(duì)土壤呼吸速率的影響[25-27]。因而，在種植年限梯度上，可能出現(xiàn)土壤呼吸速率隨種植年限增長(zhǎng)降低或在年際間波動(dòng)不大的結(jié)果[27-28]。但本研究結(jié)果與這些研究完全相反。這可能是因?yàn)椋?0世紀(jì)80年代后，伴隨西北經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，新疆綠洲周邊的荒漠森林逐漸被開墾為農(nóng)田，用以種植棉花、小麥、油葵和玉米等作物。眾多農(nóng)業(yè)作物中，棉花作為新疆綠洲區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物，在耕地有限條件下，經(jīng)濟(jì)價(jià)值和棉區(qū)規(guī)劃使得輪作制度在新疆棉花種植地區(qū)難以實(shí)施，連作已成為該區(qū)域作物的主要種植模式[16,24]。但另一方面，連作過程中農(nóng)作物種植類型、灌溉方式、耕作方式、施肥品種、田間管理方式等都大體一致[12]。因而，連作棉田中，農(nóng)作物類型、灌溉方式、施肥品種、耕作模式和田間管理方式不是引起不同耕作時(shí)間農(nóng)田中土壤呼吸變化的主要原因。這一點(diǎn)也可以通過土壤理化因子在不同耕作時(shí)間農(nóng)田中的差異進(jìn)行佐證。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的細(xì)根生物量、微生物菌落總數(shù)和有機(jī)物含量也隨棉花連作年限顯著增加(p<0.05)(表1)。說明在新疆地區(qū)雖然用荒漠森林開墾的農(nóng)田存有土壤鹽漬化的天然缺陷，但如果在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，合理利用排鹽渠等措施，并持續(xù)向土壤中施肥，會(huì)使得荒漠森林在開墾后的農(nóng)田，逐漸出現(xiàn)土壤熟化過程，即：人為農(nóng)業(yè)活動(dòng)能夠逐漸改善土壤質(zhì)地，減小土壤容重，提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，增加土壤空隙和保水能力，并同時(shí)減少鹽分含量等，使得土壤從不適合農(nóng)田耕作逐漸轉(zhuǎn)化為理化性質(zhì)穩(wěn)定、適合耕種并能夠保證作物高產(chǎn)的土壤[9,27]。我們的結(jié)論還可以通過桂東偉和張曉東等人的研究進(jìn)行核實(shí)。他們發(fā)現(xiàn)在干旱區(qū)綠洲，隨耕作年限增加，土壤容重減小，土壤質(zhì)地改變(黏粒比例增加，沙粒比例減小)，土壤逐漸由不適合耕作向適耕土壤轉(zhuǎn)變[15,29]。

本研究在艾比湖托托鄉(xiāng)跨度30 a的農(nóng)田上觀測(cè)時(shí)，6月和9月土壤溫度和氣溫在不同耕作年限農(nóng)田間未有顯著差別(p>0.05)(表1)。相反，水分和鹽分含量存在顯著差別(p<0.05)(表1)。此外，多元逐步回歸結(jié)果顯示，水鹽是土壤呼吸速率模型中回歸標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)最高的兩個(gè)因子。說明在干旱荒漠區(qū)的農(nóng)田系統(tǒng)中，水分和“隨水而來隨水而去”的鹽分可能是引起土壤呼吸變化的主要原因[11,33]。這一結(jié)果與前人研究土壤呼吸影響因素的成果不同[30-32]。以往的研究發(fā)現(xiàn)，由于溫度能促進(jìn)有機(jī)物分解酶的活性，溫度被認(rèn)為是引起土壤呼吸在不同土地利用類型之間變化的主要原因[30-31]。

本研究與這些研究呈現(xiàn)不同的結(jié)果可能是因?yàn)椋?①土壤含水量能對(duì)土壤溶解性有機(jī)質(zhì)、植物和微生物能量的分配、土壤通透性、植物根系與微生物活動(dòng)等產(chǎn)生影響。較低含水量會(huì)造成微生物活性和細(xì)根生物量下降，對(duì)土壤呼吸產(chǎn)生抑制作用[34,35]。尤其對(duì)土壤微生物，極低水分使得土壤微生物很難繁殖生長(zhǎng)[11]。本文中，土壤含水量在荒漠森林最低，可能造成土壤微生物活性、細(xì)根生物量均數(shù)值較小，由此導(dǎo)致荒漠森林擁有較低的土壤呼吸速率。將荒漠森林開墾成農(nóng)田后，耕作活動(dòng)顯著改善了土壤水分含量，進(jìn)而改善了微生物的生存環(huán)境。它們開始大量繁殖生長(zhǎng)，代謝消耗有機(jī)質(zhì)，最終導(dǎo)致開墾后農(nóng)田的土壤呼吸顯著提高。②鹽漬土中，鹽分能限制土壤結(jié)構(gòu)更新，降低團(tuán)聚體的穩(wěn)定性和有機(jī)質(zhì)的含量，因而對(duì)土壤呼吸產(chǎn)生負(fù)作用[36-37]。在干旱荒漠的農(nóng)田中，排鹽渠、漫灌壓鹽、施肥等人為耕作活動(dòng)能夠降低土壤含鹽量，進(jìn)而引起土壤中的細(xì)根生物量、微生物數(shù)量和有機(jī)物含量隨耕作年限不斷增加，最終造成了土壤碳釋放量在耕作年限間的差別。③本研究區(qū)域范圍較小，從荒漠森林樣地到30 a耕作農(nóng)田的距離在7 km左右，加上當(dāng)?shù)貙儆谏角皼_積平原，海拔差異較小[11,17]。由此使得土壤溫度和氣溫在荒漠森林、3種不同耕作時(shí)間農(nóng)田之間未有顯著性差別。

5 結(jié) 論

在梭梭+胡楊為建群種的荒漠森林被開墾為農(nóng)田后，隨棉田耕作年限增長(zhǎng)，土壤呼吸速率顯著增加。相對(duì)荒漠森林，在6月和9月，耕作30 a，16 a和3 a農(nóng)田的土壤呼吸速率分別增加了4.44，2.78，3.69倍。說明在干旱區(qū)荒漠，荒漠森林開墾以及其后的耕作活動(dòng)增加了土壤碳釋放量。另外，在土壤呼吸作為因變量的多元逐步回歸方程中，水鹽的標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)分別為0.67和-0.42，是回歸方程中僅剩的因子。這說明土壤水鹽是引起土壤呼吸在不同耕作年限的土壤之間變化的主要原因。綜合可知，將以梭梭+胡楊為建群種的原生荒漠森林開墾為農(nóng)田后，人為耕作活動(dòng)改善了土壤的水鹽情況，使土壤含水量增加而含鹽量不斷減小，由此引起了碳釋放量在不同耕作時(shí)間農(nóng)田間的差別。