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水肥耦合对大豆棵间土壤蒸发及水分利用效率的影响

农学专业崔万同

指导老师王建林

摘要：本文采用分根交替灌溉技术，通过不同的水肥配合比，利用微型蒸发器，研究了水肥耦合下大豆整个生育期的土壤棵间蒸发及水分利用效率。通过对实测数据的分析，结果表明：在大豆整个生育期内，棵间蒸发占总耗水量的50.23%～56.12%，适量施肥能够有效降低无效耗水；不同水肥处理对大豆生育期棵间蒸发有一定的影响，最大相差可达6.77 mm；而对叶面蒸腾的影响较大，最大相差达到16.17mm；该地区大豆在分枝期棵间蒸发量最大；不同处理下的蒸发强度与叶面积指数呈显著负相关，同时与表层土壤含水率呈显著正相关，二者决定系数均在0.77以上。W1N1处理减少了棵间蒸发，提高了作物水分利用效率。本研究可为当地合理利用有限水资源和提高水分利用效率提供理论支持。

关键词：交替灌溉施肥大豆棵间蒸发水分利用效率

Effects of soil evaporation and water use efficiency for soybean under

water and fertilizer coupling

Agronomy College Cui Wan-tong

Tutor Wang Jian-lin

Abstract: In this paper, with the alternate partial root irrigation techniques and through the ratio of different water and fertilizer, The micro-lysimeters were employed to determine the soil evaporation and water use efficiency of soybean at its whole growth stages under water and fertilizer coupling .Analysis of the measured data, the results showed that soil evaporation in soybean field accounted for 50.23%～56.12% of water consumption in the whole growth stages，A moderate amount of fertilizer can effectively reduce the invalid water; The effects of evaporation is small under the different water and fertilizer on soybean growth, the maximum difference is only 6.77 mm；leaf transpiration，the biggest difference to16.17mm；There is the largest soil evaporation in the branches of soybean in the region；Evaporation strength and leaves area index

in different treatments was significantly negatively correlated , at the same time ,with the surface soil moisture content was a significant positive correlation , both the correlation coefficient of determination were above 0.77. W1N1 processing is the best mode of water and fertilizer to decrease soil evaporation and to raise crop water use efficiency. The study can provide theoretical support for rational use of limited water resources and improvement of water use efficiency.

Key words: Alternate irrigation and fertilization ,Soybean; Soil evaporation, Water use efficiency

水肥在农业生产中具有非常重要的意义，没有水作物就不能生长，没有肥作物的产量就会大大降低，而水肥是人类可以调控的。

中国是一个农业大国，也是一个资源大国，蕴含着丰富的水资源，中国的水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1／4，除去很难利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。由于近年来人们的不合理利用和工业的污染，水资源已严重短缺，水资源的总量已严重不足，中国地域辽阔，水资源的地域性和季节性也分布不均，北方水资源短缺更加严重，严重阻碍了当地社会和经济的发展，据统计，我国目前缺水总量估计为400亿立方米，每年受旱面积200万~260万平方千米，影响粮食产量150亿~200亿千克，影响工业产值2000多亿元。

肥料在我国农业生产中具有重要意义，肥料对作物增产起了非常关键的作用。但是由于一些不合理的使用方式，农民盲目施肥，使得肥料没有充分发挥出效果，导致肥料利用率降低，土壤贫瘠，而且还破坏了生态环境。据官方统计数据，1995-2004年，近10年来，中国的化肥用量增加了1041.8万吨，增量22.5%，而粮食产量增加了474.2万吨，增量1%，不合理利用肥料无疑是造成这一现象的主要原因。

作物对水和肥的吸收与传导的过程虽然是相互独立的，但二者具有紧密的联系，肥的吸收依赖于水的吸收，肥的吸收可促进水的吸收。水分和肥料是影响作物生长和产量的两大最基本的环境因子，二者对作物生长的作用并不是孤立的，而是相互作用和影响的。作物生长是否有足够的水分支持，决定着作物生长的势头，影响着作物的生理生化反应能否正常进行，决定着作物根系对养分的吸收。只有溶解在土壤中的养分才能被作物吸收。因此合理施肥可以增加土壤的蓄水保墒能力，抑制土壤水分的蒸发，进而提高水分的利用效率。

辽宁省作物生长季节光照充足、雨热同期，为农作物生长提供了很好的光热条件。但由于受强大的蒙古高压控制，冬春降水少，春季气温回升快、大风次数多，所以春季干旱严重，是典型的旱作农业区。该区降水量年内季节分配不均，70％以上集中于夏季，冬春两季不足全年降水量的 15％。5 —6 月出现干旱、半干旱年的机率在 80％以上。因此，春旱严重地威胁着农业生产，粮食生产水分利用效率低下。本文研究水肥耦合对土壤蒸发的影响，了解不同水肥管理下大豆作物的土壤水分动态变化过程，不仅能够提供合理的灌溉依据，同时对指导合理施肥和减少环境污染有重要的意义。通过水肥耦合对大豆棵间土壤蒸发及水分利用效率的影响，根据辽宁省大豆的生产现状，可以制定出相应的节水农业的具体措施，为当地大豆生产过程中，提高水肥利用率提供理论依据，从而实现该地区大豆的节水与高产栽培，

对于指导实现该地区的现代农业实现可持续发展具有十分重要的现实意义。

水肥耦合对作物水分利用率的影响主要表现在不同的施肥水平下作物对水分的吸收量是不同的，在一定范围内，增施肥料有利于水的吸收，可提高作物的水分利用率,施肥量不足时，作物对水分的吸收量会降低，植物的无效耗水会增加。

赵振（2009）通过水肥耦合对大豆水分利用效率的影响的研究，探讨了水肥耦合下大豆对水分的利用率，得出水、氮存在明显的耦合效应，只有在适宜的氮肥施用量下，大豆对水分的利用率才能达到最大值，在此范围内，大豆水分利用率达到最大值时，氮肥的施用量为200.2kg／hm2，磷肥的用量为133.9kg／hm2,坐水量为89.41m3／hm2。

水肥耦合对作物产量的影响主要表现在水肥供应水平上，在灌溉量和施肥量不同的情况下，作物最终的产量是有差异的。当土壤比较贫瘠时，施肥对作物产量的贡献较大。在土壤贫瘠干旱的情况下，灌溉可增加作物产量，但是施肥的增产效果大于补水的增产效果。伴随着土壤肥力水平的提高，水分的作用越来越大，对于产量而言，水肥具有耦合效应。灌溉和施肥具有彼此调节的作用。当农田补水量少时，水肥的相互作用会伴随着施肥量的增加而增加，农田灌水多时，则有相反的作用。

张丽华等通过在化肥施用量不同的情况下，在大豆开花和结荚期分别进行灌水，研究了水肥耦合对大豆产量的影响。结果表明：施肥和灌水对大豆产量的影响都较大，并且得出了施肥400-600kg·hm-2，结荚期灌水30mm，大豆产量最高。

大豆是辽宁省主要粮油作物之一，其蒸散量的变化过程是田间用水管理的主要依据。控制性交替隔沟灌溉是对目前常规沟灌技术的重大改进与提高，同时又具有明显的减少棵间蒸发、降低作物蒸腾和充分利用天然降雨的优点[1]。有关学者研究中发现采用交替隔沟灌溉对土壤蒸发有显著的影响，交替隔沟灌溉灌水后约50%的地表土壤处于干燥状态, 可提高水分利用效率11.94％，减少棵间蒸发量32.49％[2~6 ]。棵间蒸发是农田耗水的途径之一，同时也是与作物生长和产量无关的无效耗水，减少棵间蒸发是节约农业用水的关键[7]。

1材料与方法

1.1 研究区概况

该实验于2012年5月—10月在沈阳农业大学实验场进行。试验场地理位置为北纬41°44′，东经123°27′，海拔44.7m。沈阳位于中国东北地区南部，辽宁省中部，以平原为主，属于温带季风气候，年平均气温6.2～9.7℃，全年降水量600～800毫米，全年无霜期155～180天。受季风影响，降水集中在夏季，温差较大，四季分明。冬寒时间较长，近六个月，降雪较少；夏季时间较短，多雨。春秋两季气温变化迅速，持续时间短：春季多风，

秋季晴朗。

为避免降雨对实验的影响，该实验在防雨棚下进行，降雨时开启防雨棚，平时关闭，实验场为防雨棚下测坑，共有20个测坑，每个测坑面积为1.5m×2m=3m2，测坑土壤质地为潮棕壤土，容重为1.38g/m3，田间持水率为34.2%cm3/cm3，凋萎系数为24% cm3/cm3，PH为7.95。

1.2 供试材料

供试大豆品种为沈农12，供试氮肥为尿素，含氮46%，磷肥为过磷酸钙，含磷12%，钾肥为硫酸钾，含钾40%。

1.3 试验设计方案

大豆试验采用垄植沟灌的方式种植，种植时重新起垄做沟，沟深0.2m，相邻两沟中心距离为0.5m。相邻两沟和垄上均放置直径为10cm的微型蒸发器（Micro-Lysimeter）和埋设0.7m 深TDR测管。

本次实验设5个处理，每个处理重复3次，随机区组排列，试验因素为水与施纯氮量。过磷酸钙用量90 kg/ hm2，硫酸钾用量75 kg/ hm2 ，全做基肥，施纯氮肥35 kg/ hm2做基肥用, 剩余氮肥做追肥, 分 3 次( 开花期、结荚期、鼓粒期) 等量追施，追肥采用开沟条施法，距离植株10cm处、沟深8cm，施肥后用土覆盖，追肥时尿素提前7天施入。灌溉水源为井水，灌溉采用水肥异区分根交替沟灌[8]。田间管理同一般大田生产。大豆于2012年5月17日人工播种，株距25cm。大豆出苗时间为5月22日，6月11日间苗，每穴留苗3株，10月2日收获。水肥处理见表 1，其中W1（苗期和成熟期灌水量为1/2M，其他生育期灌水量为2/3M）；W2（整个生育期灌水量均为2/3M）；N0（整个生育期不追施氮肥）；N1（开花期、结荚期和鼓粒期分别追施氮肥15 kg/ hm2）；N2（开花期、结荚期和鼓粒期分别追施氮肥30 kg/ hm2)。）

表1 水肥实验处理

处理

施肥量

氮肥磷肥钾肥

灌水量

苗期和成熟期其他生育期

W1N0 35 90 75 1/2M 2/3M W1N1 80 90 75 1/2M 2/3M W2N0 35 90 75 2/3M 2/3M W2N1 80 90 75 2/3M 2/3M W2N2 125 90 75 2/3M 2/3M

2结果与分析

2.1水肥耦合下大豆不同生育阶段棵间蒸发占阶段耗水量的比例

表2列出了交替灌溉下不同水肥处理大豆各生育阶段棵间蒸发占阶段耗水量的比例（表2中T为植株蒸腾能力，E为棵间土壤蒸发，）。从表2可以看出，测定的棵间土壤蒸发与作物蒸散的比例变化趋势是合理的。苗期，处理W1N0、W1N1比其他处理的阶段耗水量和棵间蒸发量都要小，但是差异不大，不同处理平均棵间蒸发量介于17.12～21.19 mm之间，棵间土壤蒸发占阶段耗水量的比例在63.89%～71.57%之间，分析原因主要是由于这一阶段植株矮小，叶片数较少，地面覆盖度小，耗水以裸土蒸发为主，分枝期到开花期，各处理的棵间土壤蒸发量占阶段耗水量的比例减少。从结荚期开始，大豆快速生长，处于旺盛生长和产量形成阶段，叶面积增大，田间耗水以叶面蒸腾为主，各水肥处理的棵间土壤蒸发量占阶段耗水量的比例明显减少，到鼓粒期降至最低，介于24.1%～29.8%之间，成熟期，随着大豆叶片的衰老，再加上气温降低，植株叶片的光合和呼吸功能逐步衰退，从而导致植株蒸腾能力 T 作用逐渐减弱，E增加，棵间土壤蒸发占阶段耗水量的比例E/ET上升到84.76%以上。

不同处理间土壤棵间蒸发量进行比较：W1N0＞W2N0＞W2N1＞W2N2＞W1N1，这说明适量追施氮肥能够有效地抑制土壤棵间蒸发。从全生育期看，同一水分处理下，处理W1N0在开花、结荚和鼓粒期的棵间蒸发量高于处理W1N1，而处理W1N1的棵间蒸发量占阶段耗水量的比例则高于处理W1N0，原因是施肥处理使得土壤水物理性质发生改变，作物需水量相对减少，湿润表面变干燥的也快，从而降低了棵间蒸发。同一施肥水平下，处理W2N0在开花、结荚和鼓粒期的棵间蒸发量分别低于处理W1N0，棵间蒸发量占阶段耗水量的比例也低于处理W1N0，原因是处理W2N0比处理W1N0植株生长茂盛，地表覆盖大，说明灌水是影响作物蒸散发消耗的要素之一[9]。不同水肥处理对大豆生育期棵间蒸发有一定的影响，最大相差可达6.77 mm；而对叶面蒸腾的影响较大，最大相差达到16.17mm。

表2 不同水肥处理大豆各生育阶段棵间蒸发占阶段耗水量的比例

Tabel.2The proportion of soil evaporation to water consumption at each stage of soybean under

different water and fertilizations treatments

处理Treatme

生育阶段苗期分枝期开花期结荚期鼓粒期成熟期全生育期

日期Date 5.22-6.136.14-7.117.12-7.277.28-8.138.14-9.49.5-10.25.22-10.2天数Days 23 28 16 17 22 27 133

W1N0

E(mm) 17.12 22.48 9.64 10.23 10.01 16.25 85.73 T(mm) 7.97 18.03 8.20 13.64 25.75 1.15 74.74 ET(mm) 25.09 40.51 17.84 23.87 35.76 17.40 160.47 E/ET(%) 68.25 55.49 54.03 42.85 27.99 93.39 53.42

W2N2 E(mm) 21.18 21.93 7.50 7.27 8.71 16.04 82.64 T(mm) 11.97 14.78 5.79 11.94 27.34 6.11 77.92

ET(mm) 33.15 36.71 13.29 19.21 36.05 22.15 160.56 E/ET(%) 63.89 59.73 56.43 37.87 24.17 72.42 51.47 W1N1

E(mm) 18.08 20.27 8.96 6.63 9.99 15.03 78.96 T(mm) 8.07 15.60 5.90 7.63 23.88 0.67 61.75 ET(mm) 26.15 35.87 14.86 14.26 33.87 15.70 140.71 E/ET(%) 69.12 56.51 54.91 46.5 29.80 95.73 56.12 W2N0

E(mm) 18.43 23.82 8.73 7.33 8.22 18.23 84.76 T(mm) 7.84 20.17 7.63 13.81 25.89 0.67 76.01 ET(mm) 26.27 43.99 16.36 21.14 34.11 18.90 160.77 E/ET(%) 70.17 54.15 53.36 34.67 24.10 96.46 52.72 W2N1

E(mm) 21.19 21.86 5.25 8.18 9.75 17.10 83.33 T(mm) 8.42 18.64 5.93 10.86 24.86 3.08 71.79 ET(mm) 29.61 40.50 11.18 19.04 34.61 20.18 155.12 E/ET(%)

71.57

53.98

46.98

42.96

28.16

84.76

53.72

2.2 蒸发强度（E/ET ）与叶面积指数（LAI ）的关系

图1为大豆的E/ET 和LAI 的变化过程。由图1可知，叶面积指数是控制蒸发的一个基本因素，在整个生育期内，不同水肥处理的大豆棵间蒸发强度受叶面积指数的影响，并且蒸发强度随着叶面积的增加而减少。大豆各生育期土壤蒸发强度表现为：成熟期＞苗期＞开花期＞分枝期＞结荚期＞鼓粒期。这主要是由于苗期叶面积指数LAI 小，地表覆盖度低，土壤表面接受的太阳净辐射较多，表层蒸发快，随着生育进程LAI 增大，冠层对净辐射的截留，加之作物冠层内的空气相对湿度较高，表层失水速率相对较慢，到成熟期，叶片变黄脱落，蒸腾接近为零。从图1中可以看出各处理的蒸发强度差异不明显。W2N0处理的叶面积指数最大，蒸发强度最小，说明灌水比施肥对大豆蒸散量的影响大。

在大豆整个生育期，当叶面积指数0.03

当本地区缺少蒸发资料时，可为土壤蒸发的预测提供参考。

表3 各处理回归关系式

处理

W1N0

W2N2

W1N1

W2N0

W2N1

R 2

0.987 0.792 0.985 0.921 0.965

E/ET 0.681e -0.107LAI

0.696e -0.111LAI

0.689e -0.090LAI

0.746e -0.139LAI

0.707e -0.114LAI

图1 大豆的E/ET和LAI的变化过程

Fig.1 The changes course of E/ET and LAI for soybean

2.3土壤棵间蒸发量（E）与表层含水量的关系

代表土壤根据实测资料，分析得出E与表层含水率存在如下回归关系（表4）：式中θ

表层体积含水量。如表4所示，高水分处理（W2）的土壤水分含量一直维持在较高的水平，棵间蒸发量也较低水分处理（W1）的高，说明大豆棵间蒸发随着灌水量的增加呈增加趋势。在不同的施肥处理下，土壤蒸发量与表层含水量之间的相关性都达到了显著水平，说明土壤蒸发随着含水量的增加而增大，邹文秀[14]等研究也得出了类似的结论。由此可以得出在满足作物蒸腾的条件下，保持土壤表层干燥是减少作物棵间蒸发的一种有效措施。

表4 不同水肥处理土壤蒸发与土壤含水量相关分析

Tabel.4 Relationship between soil evaporation and soil moisture under different water and fertilizations

treatments

施肥方式方程 r n Sig.（单侧）

Fertilizations Equations

W1N0 E=0.295θV-5.956 0.774 6 0.036

W1N1 E=0.323θV-7.076 0.779 6 0.034

W2N0 E=0.307θV-6.650 0.945 6 0.002

W2N1 E =0.180θV-3.387 0.916 6 0.005

W2N2 E =0.250θV-4.566 0.941 6 0.003

2.4 交替灌溉施肥对水分利用效率的影响

根据实测数据，各处理大豆水分利用效率与全生育期耗水量的关系见表 5。从表 5 可以看出, 各个水肥处理的水分利用效率的大小排列顺序依次为: W1N1＞W2N1＞W1N0＞W2N2＞W2N0。处理W1N1比W1N0，W2N2，W2N0和W2N1分别节水10.89%，13.86%，14.85%和8.9%。并且除处理W2N1之外，处理W1N1比W1N0，W2N2和W2N0分别增产1.8%、8.6%、和15.0%。由此可见, 由WUE（ET）可以看出不同水肥处理所消耗的水分无明显的差异，说明施肥的增产作用并不在于消耗较多的土壤水分，而是以提高水分的利用效率为基础。处理W1N1和处理W2N1显著高于其它处理，由此可见，适当的增施氮肥能提高植物渗透调节能力，显著抑制蒸

腾失水，提高水分利用率。

表5 大豆不同处理的水分利用效率

Table.5 Water use efficiency of soybean for different treatments

处理Treatment

产量(Y)

Yield（kg?hm-2)

Water Consumption（mm）

水分利用效率

WUE(ET)(kg/mm?hm2)

W1N0 4402.2 160.47 27.43

W2N2 4126.5 160.56 25.70

W1N1 4482.4 140.71 31.86

W2N0 3896.9 160.77 24.24

W2N1 4572.2 155.12 29.48

3讨论

3.1追施氮肥对作物棵间土壤蒸发的影响

控制性交替灌溉技术每次灌水仅仅湿润一半左右的土壤表面以达到省水的目的,不仅可以有效的减少棵间土壤蒸发，而且在一定程度上也较好地控制了作物奢侈蒸腾的发生，使作物的水分利用效率得以明显提高[16]。邹文秀[14]等研究表明，长期施用不同肥料后，土壤水物理性质发生改变，肥料的施用能够有效地抑制土壤蒸发，不同处理间土壤蒸发量由大到小的顺序依次表现为无肥（F1）>单施化肥（F2）>化肥+有机肥（F3），本研究采用水肥异区交替灌溉处理，表明适量追施氮肥能够有效地抑制土壤蒸发，这与大多数学者的研究结果相似。

3.2 水肥耦合在胁迫条件下的作用

水肥不仅在其充足条件下存在联效作用，而且在其胁迫条件下仍具有明显的互补作用[17]，本研究中处理W1N0和W1N1在大豆苗期进行了调亏处理，抑制了叶片延伸生长和气孔开张度，叶面蒸腾和棵间蒸发量都相对降低，而对产量无太大影响。这说明幼苗期干旱可以促进根系深扎，便于中耕除草，对大豆生长发育有利[18]。水肥耦合在胁迫条件下的具体的作用还需要进一步研究。

3.3 本实验中的产生的误差

本试验研究是在防雨棚下的测坑中进行的，试验研究采用微型棵间蒸发器，由于试验人员每天进入试验区测量引起覆盖度发生一定程度的变化，因此可能造成数据偏差；制作棵间蒸发器的材料、尺寸及封底也可能对测定的棵间土壤蒸发结果产生一定影响，有待进一步的研究。

4 结论

本文以大豆为供试作物，利用分根交灌溉技术，探索了，以探索适用于本地区的优

化节水施肥模式，从而为实现该地区大豆节水高产高效栽培提供理论依据。本次试验的结论主要有以下几个方面：

采用微型棵间蒸发器进行观测，结果表明大豆在水肥异区交替灌溉处理下，除了处理W1N1外，其他处理生育期总耗水量差异不明显。不同处理整个生育期中E/ET在50.23%～56.12%之间，属非生产性消耗。低肥处理的土壤棵间蒸发均小于中肥和高肥处理，说明追施氮肥能够有效地抑制土壤蒸发。

大豆生育期蒸发强度与叶面积指数呈指数函数关系，棵间蒸发的大小与表层土壤含水率为显著正相关，在土壤表面湿润的条件下大豆生育期内E/ET与LAI的相关性较好，而在土壤表面干燥的条件下，E/ET与LAI的相关性相对差。

土壤蒸发量与表层含水量具有极其敏感的关系，通过不同水肥处理土壤蒸发与土壤含水量相关分析，得出田间灌水量对大豆棵间蒸发是正效应，在不同的施肥处理下，土壤蒸发量与表层含水量之间的相关性都达到了显著水平，说明土壤蒸发随着含水量的增加而增大。

处理W1N1和处理W2N1的水分利用效率显著高于其他处理，说明适当增施氮肥能提高植物渗透调节能力，显著抑制蒸腾失水，提高水分利用率。水肥处理W1N1总蒸发蒸腾量最小，但产量并未明显降低，其节水效果相对其他处理明显，从产量的角度分析，通过水肥措施降低大豆生育期总蒸发蒸腾量是一种非常有效的节水途径。

致谢：

本课题在选题、实验设计和研究的过程中都得到了王建林老师的悉心指导，王老师多次询问研究进程，并为我解答研究过程中所遇到的疑难问题，帮助我开拓思路，精心点拨、热忱鼓励。王老师具有渊博的专业知识，严谨求实的治学态度，踏踏实实的精神，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风华，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。当我每次向王老师寻求帮助，王老师不管工作有多忙，总是会抽出时间找我面谈，为我找出解决的办法。王老师平日里工作繁多，但我做毕业论文的每个阶段，从选题到查询资料，论文提纲的确定，中期论文的修改，后期论文的格式的调整等各个环节都给予了我极大的帮助。在此，我向王老师表示最衷心的感谢、最崇高的敬意！

感谢培养教育我的青岛农业大学，青岛农业大学浓厚的学术氛围，舒适的学习环境让我终生难忘，在这里我学到了很多专业知识，对我论文的完成起了很大的作用，农业知识给我带来了最宝贵的财富，它不仅让我找到了一份理想的工作，还让我感到了为农业服务的自豪。

感谢农学与植物保护学院，我们学院的很多老师都给了我很大的帮助，我的班主任邹楠给了我学习和生活上的很大的帮助，我的耕作学老师姜德峰传授我除草方面的很多的专业知识，对我未来的工作起了很大的积极作用，在此表示感谢！

在实验过程中得到了沈阳农业大学的大力支持，在此表示感谢，论文撰写过程得到了室友朱凯、熊文雄、董鲁朋、田昊、江平、樊昱忠、王彬的大力支持，在此一并表示感谢。

最后，再次感谢王建林老师对我的指导，对一只支持我的老师、朋友和同学一并表示感谢！

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全球变化条件下的土壤呼吸效应_彭少麟

第17卷第5期2002年10月地球科学进展 ADVANCE IN EARTH SCIENCES Vol.17　No.5 Oct.,2002 文章编号:1001-8166(2002)05-0705-09 全球变化条件下的土壤呼吸效应彭少麟,李跃林,任　海,赵　平 (中国科学院华南植物研究所,广东　广州　510650) 摘　要:土壤呼吸是陆地植物固定CO2尔后又释放CO2返回大气的主要途径,是与全球变化有关的一个重要过程。综述了全球变化下CO2浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。大气CO2浓度的上升将增加土壤中CO2的释放通量,同时将促进土壤的碳吸存; 在全球增温的情形下,土壤可能向大气中释放更多的CO2,传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO2产生的重要原因,所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO2浓度的上升。据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。其中强调,尽管森林土壤碳固定能力有限,但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO2上升的可行性对策;基于现有田间尺度CO2通量测定在不确定性方面的进展,今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力;着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理;区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。当然,土壤呼吸的测定方法尚有待改善。关　键　词:土壤呼吸;碳循环;全球变化中图分类号:Q142.3 文献标识码:A 土壤呼吸是植物固定碳后,又以CO2形式返回大气的主要途径。土壤碳库在全球变化研究中的地位已日益突出,而土壤呼吸作为土壤碳库碳平衡的一个重要相关过程不容忽视,研究土壤呼吸有助于揭示土壤碳库动态机理。在大气与土壤界面,土壤CO2释放的驱动因子是多种多样的,在全球变化条件下研究相关因子与土壤呼吸是全球变化研究的一个重要内容。全球变化有不同的定义,1990年美国的《全球变化研究议案》,将全球变化定义为“可能改变地球承载生物能力的全球环境变化(包括气候、土地生产力、海洋和其它水资源、大气化学以及生态系统的改变)”。狭义的全球变化问题主要指大气臭氧层的损耗、大气中氧化作用的减弱和全球气候变暖[1,2]。土壤呼吸研究工作的开展,从研究对象来说,涉及农田、森林、草地等,从研究的地域来说从低纬至高纬均有研究,其中大部分研究集中于中纬度的草地和森林,目前,北极冻原也有研究报道[3]。本文对在全球CO2浓度升高、气温上升、大气氮沉降等发生变化的背景下,土壤呼吸的响应作一综述,以促进土壤呼吸的研究,加深人们(特别是政策决策层)对土壤呼吸的认识。 1　大气CO2浓度升高的土壤呼吸效应早期的土壤呼吸的测定基于表土层CO2的释放,开始于80多年前[4]。随着科学研究的发展,时至今日,土壤呼吸因为其全球的CO2总释放量已被　收稿日期:2002-01-04;修回日期:2002-05-31. ＊基金项目:国家自然科学基金重大项目“中国东部样带主要农业生态系统与全球变化相互作用机理研究”(编号:39899370);中国科学院知识创新工程重要方向项目“南方丘陵坡地农林复合生态系统构建机理与可持续性研究”(编号:KZCX2-407);广东省重大基金项目“广东省主要农业生态系统与全球变化相互作用机理研究”(编号:980952)资助. 　作者简介:彭少麟(1957-),男,广东人,研究员,主要从事生态学方面的研究工作.E-mail:slpeng@https://www.wendangku.net/doc/e87792412.html,

水稻水肥耦合田间试验的设计、方差分析及多重比较

水稻水肥耦合田间试验的设计、方差分析及多重比较戴琳1，金春明2 1河海大学农业工程学院，南京（210098） 2 南京市苏地源土地整理规划设计有限公司，南京（210029） E-mail ：darling.1983@https://www.wendangku.net/doc/e87792412.html, 摘要：正确合理的试验设计和统计方法,对于提高田间试验水平,科学分析田间试验结果,以及为读者提供准确信息和增加试验的重演性等均有重要意义。目前,绝大多数田间试验结果都利用各种分析软件(如DPSS 、DPS 、SAS 、EXCEL 等)进行分析，虽然方便易行，但是许多人对其中含义并不了解，不能很好地达到寻求规律、指导生产的目的。本文分别用随机区组和裂区设计水稻水肥耦合田间试验，并用二因素随机区组试验和裂区试验的统计分析方法进行方差分析和多重比较。关键词：田间试验；试验设计；方差分析；多重比较；水稻 1. 引言试验在江苏省南京市蔬菜花卉科学研究所内修建的蒸渗仪中进行。研究水氮耦合对水稻的影响，设灌溉定额和氮肥用量两个因素，其中，灌溉定额设3个水平：300 mm 、450 mm 、600 mm ；氮肥用量设4个水平：150 kg/hm 2、200 kg/hm 2、250 kg/hm 2、300 kg/hm 2。试验过程中，除施肥和灌水因素外，其它栽培管理措施同一般大田。 2. 试验设计设W 因素为灌溉定额，分别用A1、A2、A3来表示300 mm 、450 mm 、600 mm 三个水平(a=3)。设N 因素为施加氮肥量，分别用B1、B2、B3、B4来表示：150 kg/hm 2、200 kg/hm 2、250 kg/hm 2、300 kg/hm 2四个水平 (b=4)。共ab=3×4=12个处理，重复3次(r=3)，共abr=3×4×3=36个试验数据。土壤肥力南北向变化。 2.1 用随机区组的方法对试验进行设计随机区组设计是随机排列设计中最常用而最基本的设计，其特点是根据“局部控制”的原则，将试验地按肥力程度划分为等于重复次数的区组，一个区组亦即一个重复，区组内各处理都独立地随机排列[1 ，2] 。本试验土壤肥力南北向变化，设三次重复。借助于随机数字表对三个区组内各小区进行随机排列，设计结果如图1所示：图1 水稻水肥耦合试验的随机区组设计 Ⅰ A 1B 1 A 3B 4 A 2B 3A 1B 2A 3B 3A 3B 2A 1B 3A 2B 1A 1B 4 A 2B 2 A 3B 1 A 2B 4 Ⅱ A 1B 3 A 2B 1 A 1B 2A 3B 4A 2B 2A 1B 1A 2B 3A 2B 4A 3B 2 A 1B 4 A 3B 1 A 3B 3 土壤肥力 Ⅲ A 1B 2 A 1B 4 A 3B 4A 2B 4A 2B 2A 3B 3A 1B 1A 2B 3A 2B 1 A 3B 1 A 1B 3 A 3B 2

土壤呼吸强度的测定

土壤呼吸强度的测定土壤空气的变化过程主要是氧的消耗和二氧化碳的累积。土壤空气中二氧化碳浓度大，对作物根系是不利的，若排出二氧化碳，不仅可消除其不利影响，而且可促进作物光合作用。因此，反映土壤排出二氧化碳能力的土壤呼吸强度是—个重要的土壤性质。土壤中的生物活动，包括根系呼吸及微生物活动，是产生二氧化碳的主要来源，因此测定土壤呼吸强度还可反映土壤中生物活性，作为土壤肥力的一项指标。 (一)测定原理用Na0H吸收土壤呼吸放出的CO2，生成Na2CO3： 2Na0H+C02——→Na2CO3+H20 (1) 先以酚酞作指示剂，用HCl滴定，中和剩余的Na0H，并使(1)式生成的Na2CO3转变为NaHCO3： Na0H + HCl——→NaCl+H20 (2) Na2CO3+ HCl——→NaHCO3十NaCl (3) 再以甲基橙作指示剂，用HCl滴定，这时所有的NaHC03均变为NaCl： NaHCO3+ HCl——→ NaCl+H20+CO2 (4) 从(3)、(4)式可见，用甲基橙作指示剂时所消耗HCl量的2倍，即为中和Na2CO3的用量，从而可计算出吸收CO2的数量。 (二)测定方法方法(一) 1、称取相当于干土重20克的新鲜土样，置于150毫升烧杯或铝盒中(也可用容重圈采取原状土)； 2、准确吸取2molL-1NaOH l0毫升于另一150毫升烧杯中； 3、将两只烧杯同时放入无干燥剂的干燥器中，加盖密闭，放置1—2天； 4、取出盛Na0H的烧杯，洗入250毫升容量瓶中，稀释至刻度； 5、吸取稀释液25毫升，加酚酞1滴，用标准0.05molL-1HCl滴定至无色，再加甲基橙1滴，继续用0.05 molL-1 HCl滴定至溶液由橙黄色变为桔红色，记录后者所用HCl的毫升数(或用溴酚兰代替甲基橙，滴定颜色由兰变黄)； 6、再在另一干燥器中，只放NaOH，不放土壤，用同法测定，作为空白。 7、计算：

土壤水分对农业生产的影响讨论

土壤水分对农业生产的影响讨论土壤水分是影响农业生产的重要因子之一，掌握土壤水分资料对农业生产实践有重要意义。土壤中水分的变化不仅与水分消耗有关，而且也与水分收入诸如降水、融雪和地下水流以及其它因素有关。在作物地，还与地面特性、作物种类及其发育期、作物地上部和根系状况有关。因此，土壤水分在时间和空间上的变化是很大的。为了确切地取得土壤水分的可靠数据，近年来研究出不少测定和计算方法，本文不讨论这些具体测定和计算方法，主要目的是讨论有关土壤水分测定中几个共同性问题。 1 试验资料本文所用数据取自北京农业大学曲周实验站土壤水分试验场，该地属半湿润季风气候区，对黄淮海平原有一定的代表性，测定地段为裸地和冬小麦地，土壤水分用土壤水分仪测定一次，取4次重复，每10cm为一土层，测至1.5m或2.om深度。土壤为盐化潮土，地下水埋深3.5~4.om,测定时间为1981年~1987年。 2 讨论和分析浏定深度根据河北曲周1982年（属典型年份）裸地各季土壤水分垂直变化资料分析〔功，按土壤垂直剖面的水分变化状况，作出了土壤水分垂直分层，所划分的三个层次为

土壤水分极活跃层，土壤水分活跃层和土壤水分稳定层。各层的特点见表1.另据1986~1987年冬小麦地（施氮肥15kg/亩）于麦收后选100x100cm2五行麦茬地挖土壤剖面，修平剖面后，用水冲去土粒露出根系，统计smm长的根数，其根量随剖面深度的分布“幻如表2所示。分析表1,2,3中的数据，可以看出：在上述条件下，为了掌握土壤水分不同时间的垂直变化特点，通常在裸地测定深度达lm即可，因为在lm深以下的土层中，土壤水分垂直分布的季节变化和各季水分的垂直梯度均不大。在作物地，从冬小麦根系随深度的分布和不同作物利用水分的有效土层来看，测至lm深度也够了。在一些作物的生育初期和浅根作物的一些生育期，利用水分的有效土层较浅，一般在sm 左右，这主要是由于根系分布状况所决定的。在冬小麦生育后期，0~50cm土层的根系数量占。~100”m土层根般的90%以上，因此侧定深度不能浅于50cm.0~20cm土层内冬小麦根量占。~100cm土层的2邝左右，且该土层土壤水分变化激烈，故。~20cm土层是土壤水分测定的重要土层。 2.2N.J定层次按A.A.罗杰的说法，测定层次的确定要考虑土壤发生层，即一个测定层次不要包括两个上壤发生层，也就是在同一土壤发生层内考虑选取测定层次，因为在不同土壤发生层内土壤水分的差异可能较大，如此才能清晰地看出土壤水分的垂直变化川。通常，在土壤水分垂直梯度大的

水肥耦合效应研究综述

水肥耦合效应研究综述摘要土壤水分与肥料是农业生产的两大因素，两者具有协同效应，增水能够增加肥料的增产效应，增肥能够增加灌水的增产效应，两者既相互制约又相互协调促进。在农业生产中，只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥调水、以水促肥，并充分发挥水肥因子的整体增产作用。研究水肥耦合效应，对提高肥料和水分利用效率、提高农业生产的经济效益和生态效益、保障农业可持续发展有着重要的意义。关键词以肥调水；以水促肥；水肥耦合 1水肥耦合概念及机理农业生产中水分和养分（肥料）是影响作物生长的两个重要环境因子，水肥之间的关系相当复杂。在农田系统中，水分与养分之间、各养分之间以及作物与水肥之间都具有相互激励与拮抗的动态平衡关系。水肥耦合则是指农田生态系统中，水分和肥料二因素或水分与肥料中的氮、磷、钾等因素之间的相互作用对作物生长的影响及其利用效率，也可以理解为在农业生态系统中，水与土壤矿质元素这两个体系融为一体，互相影响、相互作用，对植物的生长发育产生的现象或结果。水肥耦合技术则是在考虑水分和养分对作物生长的影响，在不同水分、养分基础条件下，所使用的因水施肥、以水定肥、以肥调水等技术。水肥是影响作物产量的两个重要因子，在育种技术、耕作技术、栽培技术等的基础上，合理的灌溉与施肥是作物增产的主要途径之一。从水、肥对作物的生理生长影响过程来看，这两个因子在很大程度上既相互制约，又互相影响，水分不足影响作物根系对肥料的吸收，并直接影响作物的的产量；养分不足则同样限制作物对水分的充分利用并降低作物产量。增水能促进肥料的增产效应；增肥可明显改善旱作物叶片水分状况，增加光合速率、延缓叶片衰老，有利于作物后期维持一定的光合面积和作用时间，减小了土壤水分不足对产量的影响。在实际农业生产中研究和发展水肥耦合机理及其技术，对节约并高效利用有限的农业水资源对农业可持续发展具有重要意义。只有合理匹配水肥因子，才能起到以肥调水、以水促肥，达到水分和养分的高效利用，并充分发挥水肥因子的整体增产作用。 2研究进展 Viets指出，因为水分的有效性影响着土壤微生物、物理及植物生理过程，土壤中水分与养分之间的关系复杂而密切。Lahiri认为，在土壤干旱状况下施用

水肥耦合对大豆棵间土壤蒸发及水分利用效率的影响(DOC)

水肥耦合对大豆棵间土壤蒸发及水分利用效率的影响农学专业崔万同指导老师王建林摘要：本文采用分根交替灌溉技术，通过不同的水肥配合比，利用微型蒸发器，研究了水肥耦合下大豆整个生育期的土壤棵间蒸发及水分利用效率。通过对实测数据的分析，结果表明：在大豆整个生育期内，棵间蒸发占总耗水量的50.23%～56.12%，适量施肥能够有效降低无效耗水；不同水肥处理对大豆生育期棵间蒸发有一定的影响，最大相差可达6.77 mm；而对叶面蒸腾的影响较大，最大相差达到16.17mm；该地区大豆在分枝期棵间蒸发量最大；不同处理下的蒸发强度与叶面积指数呈显著负相关，同时与表层土壤含水率呈显著正相关，二者决定系数均在0.77以上。W1N1处理减少了棵间蒸发，提高了作物水分利用效率。本研究可为当地合理利用有限水资源和提高水分利用效率提供理论支持。关键词：交替灌溉施肥大豆棵间蒸发水分利用效率

Effects of soil evaporation and water use efficiency for soybean under water and fertilizer coupling Agronomy College Cui Wan-tong Tutor Wang Jian-lin Abstract: In this paper, with the alternate partial root irrigation techniques and through the ratio of different water and fertilizer, The micro-lysimeters were employed to determine the soil evaporation and water use efficiency of soybean at its whole growth stages under water and fertilizer coupling .Analysis of the measured data, the results showed that soil evaporation in soybean field accounted for 50.23%～56.12% of water consumption in the whole growth stages，A moderate amount of fertilizer can effectively reduce the invalid water; The effects of evaporation is small under the different water and fertilizer on soybean growth, the maximum difference is only 6.77 mm；leaf transpiration，the biggest difference to16.17mm；There is the largest soil evaporation in the branches of soybean in the region；Evaporation strength and leaves area index in different treatments was significantly negatively correlated , at the same time ,with the surface soil moisture content was a significant positive correlation , both the correlation coefficient of determination were above 0.77. W1N1 processing is the best mode of water and fertilizer to decrease soil evaporation and to raise crop water use efficiency. The study can provide theoretical support for rational use of limited water resources and improvement of water use efficiency. Key words: Alternate irrigation and fertilization ,Soybean; Soil evaporation, Water use efficiency

1 农艺节水技术

1 农艺节水技术目前，使用的农艺节水技术：（1）坐水种灌溉技术：在作物播种时期，由于雨水缺少，造成出苗晚，甚至不出苗的现象。为了保证出全苗，出壮苗，所采用的一种农艺节水技术。作业程序：整地、覆膜、拌种、点种、注水等几道工序。在注水灌溉作业的同时应掌握以下几点：保苗水在播种时随种子同时注入，注水量应根据年份确定，一般每亩3-5立方米，严重干旱年份应大于每亩6立方米。如用抗旱注水灌溉机具可以一次完成所有作业工序，省时省力，提高播种质量，通过注水灌溉能使作物的出苗率达到98%以上。适宜玉米、豆类等作物。（2）注射灌溉：是用特制的注水器直接向作物根部土壤注水的一种灌水方法，群众称为给土壤打水针，注水器安装在农用喷雾器上，依靠喷雾器的压力通过喷腔管道将水注入作物根区。注射灌溉技术主要用于果树、瓜类、葡萄、玉米等稀植作物灌关键水用。特点：灌水、追肥、根区施药可以一次完成，还可以根据作物长势情况进行定量灌溉。（3）地表覆盖保墒技术：在耕地表面覆盖塑料薄膜、秸秆或其它材料。这样可以抑制土壤蒸发，减少地表径流，提高低温，改善土壤物理性状，因此，起到蓄水保墒，提高水分利用率，促进作物增产的良好效果。地膜覆盖种植技术能起到防冻、防寒、保温、保墒、增产、增收的作用，是我国西北、华北、东北等干旱缺水低温、寒冷地区的主要抗旱保墒增产的农艺节水技术措施。覆盖地膜可以从土壤表面蒸发出来的水汽只能滞留在土层上，地膜内的小小空间里，当夜晚大气降温后又变成水滴从膜面下落到土壤上，再渗入土层中，这样周而复始就形成小环境的微循环，覆盖地膜的土壤含水量明显高于不覆盖的土壤。一般0-40cm土层内要比不覆膜土壤含水量高20%左右。由于地膜覆盖内的水、肥、气、热条件都比不覆盖的农田要好，其增产幅度在20%-120%。另外，地膜覆盖技术与传统地面灌溉结合形成了膜侧沟灌、膜上灌溉等技术。膜侧沟灌是指在灌水沟垄背部位铺膜，灌溉水流在膜侧的灌水沟中流动，并通过膜侧入渗到作物根系区的土壤内，膜侧沟灌的灌水技术要素与传统的沟灌相同，适合于垄背窄膜覆盖，膜宽70—90cm。主要用于条播作物和蔬菜等。（4）耕作保墒技术：主要有耙耱保墒技术、中耕松土保墒技术、深耕蓄水保墒技术、深种接墒抗旱保苗技术耕作保墒可以提高土壤集蓄降水的能力，减少土壤水分蒸发，使土壤水达到高效利用的目的。耙耱保墒技术：在小麦和大秋作物播种前将耕翻的土地适时进行耙耱，磨碎土块，磨平地表，减少土壤表层的大孔隙，以免土壤水分蒸发损失，达到保墒的目的。中耕保墒技术：是指作物生长阶段中所采取的耕作措施。中耕一方面通过破除表层板结土，起到疏松表层土壤，切断土壤毛细管，阻止土壤水分蒸发的目的。另一方面又起到锄草的作用，将耕地内的杂草连根拔除，以免与农作物争夺土壤中水分和养分，同时还可以提高降水向土壤中渗透的能力，增加土壤蓄水能力，雨后、灌水后2-3天及时中耕，效果最好。

水肥耦合效应对平原区夏玉米产量的影响

水肥耦合效应对平原区夏玉米产量的影响摘要:为了研究不同水肥条件对夏玉米产量的影响,在防雨棚条件下进行盆栽试验,采用3因素5水平2次通用旋转回归组合设计,建立了灌水量?氮肥和钾肥施用量对夏玉米产量影响的数学模型?因素效应分析结果表明,影响夏玉米产量的主要因素是灌水量,其次是氮肥和钾肥的施用量?各因素交互作用对玉米产量的贡献为氮?水>钾?水>氮?钾;从产量角度评价灌水量?氮肥和钾肥施用量的最佳水肥调控组合?当灌水量?氮肥和钾肥施用量分别为450 mm?180 kg/hm2?120 kg/hm2时,玉米达到高产生产指标84.63 g/盆,为水肥调控的最佳组合? 关键词:水肥耦合;二次通用旋转回归;产量;夏玉米 The Coupling Effect of Water and Fertilizer on Summer Maize Yield of in the Plain Abstract: The coupling effects of water and fertilizer on yield of summer maize in the plain were investigated by using the general quadratic rotatory regression and solution culture. The pot trials were carried out in rain-protection shed and the mathematical models were established. Analysis showed that the dosage of water irrigation significantly influenced the yield of summer maize, followed by the amount of nitrogen and potash fertilizer. The interaction effects among these factors on the corn yield according to the order as N and water>K and water>N and K. From the aspect of maize yield, sufficient water with higher level of N and K was the best combination. Maize production could achieve the high yield goal 84.63 g/pot when irragation dose, the concentrations of nitrogen and potassium were 450 mm,180 kg/hm2,120 kg/hm2,respectively. Key words: coupling effect of water and fertilizer; general quadratic rotatory regression; yield; summer maize 在严重缺水的华北平原,水分不足和养分供应不足两大因素成为该地区农业持续发展的限制因子?水分不但是作物生长所必需的条件之一,也是化肥溶解和有机肥料矿化的必要条件?养分通过扩散与质流的方式向根及地上部迁移,此过程必须有水分参与?充分说明作物对水分和养分吸收过程并不是孤立的,它们之间是相互作用和相互影响[1-3]?水肥供应不足必然会影响土壤养分的运移和作物的吸收利用,从而对作物产量产生不利的影响? 早期的研究报道多见于水肥耦合效应在不同作物和蔬菜的应用,并注重研究水肥耦合条件下干旱地区节水效应与不同作物的反应及产量效应关系?国内外已对养分和水分运移规律及增产机理等进行了大量的研究[4-6]?水肥是玉米生长发育的决定因素,尤其是在玉米的拔节时期?在旱棚条件下的水肥耦合效应也有报道,

土壤蒸发的测定

土—气界面的水分通量即土壤蒸发的测定 —、土—气界面的水分通量土壤大气界面上的水分流动过程，是土壤——植物——大气连续体(SPAC)中水流过程的一个环节，定量研究该界面上水分、能量传输及交换，计算通过界面的水流通量密度十分必要。 (一)土—气界面水分通量的测定国内蒸发研究主要集中在农田蒸散与水面蒸发上，积累了许多种实验测定方法和计算方法。测定方法包括大型原状土柱自动称更式蒸发渗漏仪(weighing—1ysimeter)、浮力式水力蒸发器、各种水面蒸发池(皿)等；从微气象角度的研究包括Penman -Monteith综合法、波文比能量平衡法、空气动力学技术多层梯度法、空气动力学阻抗法及涡度相关技术；从水文学角度的研先包括大田水量平衡方法和零通量面法等。然而有关土壤蒸发尤其是作物棵间蒸发的测定的研究很少，而作物棵间蒸发在农业生产中特别是节水农业中更具实际意义，因此急需发展并研究这方面的直接测定技术。 Micro—1ysimeter是一种用于直接测定裸露土壤及作物冠层下壤蒸发的测定技术，一些研究者对Micro—1ysimeter的内径、深度、使用期限进行了研究。Micro—1ysimeter测得的土壤蒸发与其它方法测得的结果能很好的吻合，这表明Micro—1ysimeter是测定土壤蒸发的一种有效方法，即可用于测定裸土土壤蒸发。Micro—1ysimetcr足一种无扰动的、封底的、可移动的安装于上壤中的原状土柱，以监测水分散失的小型观测器皿。Micro—1ysimeter用PVC管制成，高15cm，内径10cm，表面积78.5cm2，备有内径稍大、材料相同的外套固定于土壤中，以便将Micro—1ysimeter取出和放回时操作迅速方便。人工将Micro—1ysimeter 从土壤表面按下，将其推入土壤至0.5cm露出地面，然后取出盛有原状十柱的Micro—1ysimeter，削去底部多余的土壤，用聚乙烯胶带封底，然后用感量为1g的电子天平称重。1g的变化对面积78.5cm2的Micro—1ysimeter来说相当于0．127nml的蒸发。称重后，将其放回套简，两次称重之间的重量差即可换算为土壤蒸发。为了保证测定精度．需要使Micro —1ysimeter内部的土壤水分剖面与周围土壤相一致，为了减少由于这种原因造成的误差，裸土或作物生长早期棵间蒸发测定，需要每天更换其内的原状土体。叶面积指数增大后，过3—5天更换器内土体。降水、涌溉后需要更换上体。在利用Micro—1ysimeter测定土壤蒸发的同时，在田间设计了不同层次土壤水分动态及作物冠层内能量平不同深度土层土壤含水变异表明，o一20cm土层含水量的变化可基本代表土面蒸发，这样由Micro—1ysimeter测定的土壤蒸发的误差为6．5％。考虑到下层土壤水分的影响，Micro—1ysimeter的使用过程中，经常更换器内土体来保持器内外土壤含水剖面的一致性，使深度较浅的Micro—1ysimeter的测定即方便又可靠。

森林土壤呼吸及其对全球变化的响应_杨玉盛

第24卷第3期 2004年3月生态学报ACT A ECOLOGICA SINICA V ol.24,N o.3M ar.,2004 森林土壤呼吸及其对全球变化的响应杨玉盛1,董　彬2,谢锦升2,陈光水1,高　人1,李　灵2,王小国2,郭剑芬 2 (1.福建师范大学地理科学学院,福建福州　350007;2.福建农林大学林学院,福建南平　353001)基金项目:高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划资助项目;福建省重大基础研究资助项目(2000F004)收稿日期:2003-11-20;修订日期:2004-02-15 作者简介:杨玉盛(1964～),男,福建仙游人,博士,教授,主要从事亚热带常绿阔叶林C 、N 等元素循环的研究。E-mail:ffcyys@pub lic.np https://www.wendangku.net/doc/e87792412.html, Foundation item :T he T eaching an d Res earch Aw ard Prog ram for M OE P.R. C.(TRAPOYT )and th e Key Basic Res earch Project of Fujian Province (No.2000F004) Received date :2003-11-20;Accepted date :2004-03-15 Biography :YANG Yu -S heng,Ph.D.Profes sor,rincipally engaged in study on C an d N cycling in sub tropical evergreen br oad-leaved fores ts.E-mail :ffcyys @public .npptt .fj .cn 摘要:森林土壤呼吸是全球碳循环的重要流通途径之一,其动态变化将直接影响全球C 平衡。森林土壤呼吸由自养呼吸和异养呼吸组成,不同森林类型、测定季节和测定方法等直接影响其所占比例。土壤温度和湿度是影响森林土壤呼吸的最主要因素,共同解释了森林土壤呼吸变化的大部分。因树种组成、生产力和枯落物数量等不同而使不同森林类型土壤呼吸速率表现出明显差异。采伐对森林土壤呼吸的影响结果有增加、降低或无影响,因采伐方式、森林类型、采伐迹地上植被恢复进程和气候条件等而异。火烧一般导致土壤呼吸速率降低。因肥料种类、施用剂量和立地条件不同,施肥对森林土壤呼吸的影响出现增加、降低或无影响等不同结果。大气CO 2浓度升高和升温均可促进森林土壤呼吸。N 沉降有可能刺激了土壤呼吸,而酸沉降则可能降低了土壤呼吸。臭氧浓度和U V -B 辐射强度亦会在一定程度上影响森林土壤呼吸。但目前全球变化对森林土壤呼吸的综合影响尚不清楚,深入探讨森林土壤呼吸的调控因素及其对全球变化和营林措施的响应等仍是今后努力的主要方向。关键词:森林土壤呼吸;全球变化;碳循环;影响因素 Soil respiration of forest ecosystems and its respondence to global change YANG Yu -Sheng 1,DONG Bin 2,XIE Jin -Sheng 2,CHEN Guang -Shui 1,GAO Ren 1,LI Ling 2,WAN G Xiao-Guo 2,GU O Jian-Fen 2　(1.College of Geogr ap hy S cience ,Fuj ian N or mal Unive rsity ,F uz hou 350007,China ; 2.College of Forestry ,Fuj ian A gr icultur e and F or estry Univ ersity ,N anp ing 353001,China ).Acta Ecologica Sinica ,2004,24(3):583～591. Abstract :Soil r espir ation in for est ecosystems is o ne of the major pat hway s of C flux in the g lo bal C cy cle,seco nd only t o the gr o ss prim ary pr oductivity ,a nd is markablely a ffect ed by the global chang e .T he rev iew summar ized t he im po rta nt r ole of for est soil r espir ation in g lo bal car bo n cy cle ,its components ,its co ntro lling factor s ,and its r esponse to the global chang e . Fo r est so il r espirat ion is the sum of heter otr ophic (micr obes ,so il fauna )and a uto tr ophic (r oo t )r espir atio n .T he contr ibutio n o f each g r oup needs to be under st oo d to evaluate the implicatio ns o f env ir onmental chang es o n so il car bon cycling and car bon sequestrat ion .T here is a larg e var iation in t he r elat ive contr ibutio ns of auto tr ophic and heter ot ro phic r espir ation to to tal so il CO 2efflux ,and t he est imated contr ibutio ns fr om ro ot respir atio n rang e fro m 10%to as hig h as 90%.Some o f this var iat ion may co me fr om differ ences in methodolog y a nd fro m differences in for est and so il types .T he cr itical facto rs influencing for est so il r espirat ion include soil temperatur e ,soil moistur e ,for est t ypes (subst rate qualit y ,net eco system pro ductiv ity ,t he r elat ive allocatio n o f N PP abo ve -and below g ro und )and for est management (land -use and /or dist ur bance reg imes ,fert ilizatio n ).T he temperat ur e effect is alw ay s described as an ex ponent ial function .T he effect o f soil mo isture ,in contr ast,has been descr ibed by numer ous equations including linear ,log arithmic,quadr atic,and parabo lic functio ns.Soil respir atio n is frequent ly max imized when soil is at an inter mediate w ater co ntent.So il temperatur e and so il humidity t og ether ex plain a larg e par t of var iat ions in so il r espirat ion.F or est types m ay affect so il r espirat ion by influencing the soil micr oclimate and str uctur e,the quant ity and quality of substr ate,and the o ver all ra te o f ro ot r espiration.A t the global scale,soil

土壤呼吸的影响因素及全球尺度下温度的影响

土壤呼吸的影响因素及全球尺度下温度的影响土壤呼吸是指土壤释放CO 2的过程, 主要是由微生物氧化有机物和根系呼吸产生, 另有极少的部分来自于土壤动物的呼吸和化学氧化土壤生物活性和土壤肥力乃至透气性的指标受到重视[ 通量（flux）是物理学的用语，是指单位时间内通过一定面积输送的能量和物质等物理量的数量。二氧化碳通量就是一定时间通过一定面积的二氧化碳的量。土壤作为一个巨大的碳库(11394×1018gC[12]), 是大气CO 2的重要的源或汇, 其通量(约68±4×1015gC?a[13])如此巨大(燃料燃烧每年释放约512×1015gC[14]), 使得即使轻微的变化也会引起大气中CO 2浓度的明显改变。因此, 在土壤呼吸的研究中, CO 2通量的精确测定已成为十分迫切的问题。土壤呼吸影响因素：土壤温度，湿度，透气性，有机质含量，生物，植被及地表覆盖，土地利用，施肥，PH，风速，其他因素。诸如单宁酸 [25]、可溶性有机物(DOM)中的低分子化合物(LMW )[62]等都对土壤CO2释放速率有显著的影响.,,,采伐，火烧，有关生物过程的影响绝大部分的CO 2是由于土壤中的生物过程产生的。土壤呼吸的实质是土壤微生物、土壤无脊椎动物和植物根系呼吸的总和地表凋落物作为土壤有机质的主要来源以及作为影响地表环境条件——如温度、湿度等因子对土壤呼吸也产生显著作用

土壤呼吸与土壤温度、水分含量之间的关系在土壤水分含量充足、不成为限制因素的条件下土壤呼吸与土壤温度呈正相关(表1)[4, 15, 19, 21, 25～32]。而在水分含量成为限制因子的干旱、半干旱地区, 水分含量和温度共同起作用[18, 3 抑制作用的影响目前已有文献表明对根系和微生物呼吸的抑制作用在土壤空气CO 2浓度较高时会发生这也就意味着在大气CO 2浓度升高时, 土壤呼吸也会受到抑制。土壤呼吸随纬度的变化从图3可知, 土壤呼吸量随着纬度的增加而逐渐降低, 可得到一拟合方程: y = 1586e- 010237x(R2= 0147) (1) 其中, y 为土壤呼吸量, x 为纬度温度与土壤呼吸的关系最终得到全球尺度下温度对土壤呼吸的影响大小的尺度——Q 10值。Q10值表示温度每升高10度,土壤呼吸速率增加的倍数 [45 - 46 ] 得到了全球森林植被的土壤呼吸速率与年均温的关系, 即: y = 349166e010449x(R3= 0147) (3) 其中, y 为呼吸速率, x 为年均温。得到了全球范围的Q 10值= 1157。与已报道的各样点的Q 10值相比全球尺度下的Q 10 值较低, 也就是就, 随温度的上升, 呼吸速率的增加较慢一些土壤呼吸的测量方法问题及其影响。测量方法可以分为直接测量和间接测量法[51]。直接测量法中又包括静态法和动态法[52]。其中, 由于实际工作中具体条件的限制, 目前采用较为广泛的是静态法。CO 2的具体测量技术又有碱吸收法和红外吸收

避灾露营对城市公共绿地土壤呼吸的短期影响

第28卷第12期2008年12月生态学报ACT A ECOLOGI CA SI N I CA Vol .28,No .12Dec .,2008 基金项目:中国科学院西部行动计划资助项目(KZCX22XB2202);国家自然科学基金资助项目(No .40701181);国家“十一五”科技支撑计划资助项目(2006BAC01A15);领域前沿创新资助项目(No .C I B 220072LY QY 202);茂县生态站资助项目收稿日期:2008209218;修订日期:2008212203 作者简介:庞学勇(1974～),男,四川巴中人,博士生,主要从事土壤生态与恢复生态学研究.E 2mail:pangxy@cib .ac .cn 3通讯作者Corres ponding author .E 2mail:baowk@cib .ac .cn Founda ti on ite m :The p r oject was financially supported by the CAS acti on 2p lan f orW est Devel opment (No .KZCX22XB2202),nati onal natural science fundati on of china (No .40701181),key p r ojects in the nati onal science &technol ogy p illar p r ogram in the eleventh five 2year p lan (2006BAC01A15),the talent p lan of the CAS (No .C I B 220072LY QY 202)and Maoxian ecol ogical stati on,Chengdu I nstitute of B i ol ogy,CAS . Rece i ved da te:2008209218;Accepted da te:2008212203 B i ography:P ANG Xue 2Yong,Ph .D.candidate,mainly engaged in s oil ecol ogy and rest orati on ecol ogy .E 2mail:pangxy@cib .ac .cn 避灾露营对城市公共绿地土壤呼吸的短期影响庞学勇1,2,丁建林1,吴福忠1,2,王红梅1,2,吴　宁1,包维楷1,3 (1中国科学院成都生物研究所成都　610041;2中国科学院研究生院北京　100039) 摘要:2008年5月12日四川汶川发生里氏8.0级大地震后,城市居民大规模在公共绿地上露宿避灾,而这些强人为干扰活动对绿地植被和土壤影响的科学研究却十分少。选择不同时间露营点和出入帐棚必经的践踏区域,测量土壤CO 2通量的变化及相关环境因子(空气温湿度、土壤容重、孔隙度和微生物生物量等)。结果发现土壤C O 2通量明显地受露营和人为践踏的影响,露营和人为践踏区土壤CO 2通量明显地低于对照区。随着露营的增加,土壤C O 2通量呈现先降低(大约10d 后)后略有增加(大约20d 后),后期又下降的趋势(大约25d 后)。在露营区,土壤紧实和遮荫是土壤CO 2通量减少的两个主要过程,在早期,严重遮荫后引起根系呼吸下降是主要过程,而在后期,随着人入睡帐棚次数的增加,土壤紧实是控制土壤CO 2通量的主要过程;而在践踏区,踩踏引起土壤紧实是土壤呼吸下降的主要原因。因此地震露营避灾后退化草坪恢复的一个关键措施是松土改善土壤的物理状况。关键词:5.12汶川大地震;土壤呼吸;土壤CO 2通量;公共绿地;踩踏;露营文章编号:100020933(2008)1225884208　中图分类号:Q945,Q948　文献标识码:A The short 2term effect of f i eld cam p i n g on so il CO 2efflux i n urban gra ssl and P ANG Xue 2Yong 1,2,D ING J ian 2L in 1,WU Fu 2Zhong 1,2,WANG Hong 2Mei 1,2,WU N ing 1,BAO W ei 2Kai 1,3 1Chengdu Institute of B iology,Chinese Acade m y of Sciences,Chengdu 610041,China 2Graduate School of Chinese Acade m y of Sciences,B eijing 100039,China A cta Ecologica S in ica,2008,28(12):5884～5891.Abstract:On 12May,2008,a great sized earthquake of magnitude M s =8.0occurred in W enchuan County,Sichuan Province,southwest China .Many residents established a great of tents on all urban public and residential greenbelt for searching safe sites .However,there are few reports about the effect of these activities on s oil and vegetation .W e deter m ined s oil CO 2efflux and relative environmental factors (i .e .,bulk density,porosity,air temperature and hum idity,and m icrobial bi omass )in the field camp ing sites of different established ti m e and tramp le area .Soil CO 2efflux was significantly affected by field camp ing and tramp le .Soil CO 2efflux was significantly l ower in the different field camp ing sites and tramp le area than in CK treat m ent .Soil CO 2efflux decreased firstly (after about 10days ),then increased little (after about 20days )and again decreased (after 25days )foll owing field car mp ing ti m e increasing .Soil compaction and shade was t wo main p r ocesses contr olling s oil CO 2efflux in field camp ing sites .In early periods,shade that caused r oot res p iration decline was main p rocess .W ith the increase of extent of co mpacti on,s oil physical p r operties were main factors .