夏玉米-冬小麦轮作期土壤呼吸的温度敏感性分析

研究土壤呼吸和温度敏感性(Q10)的季节变化对丰富农田土壤的碳循环理论具有重要理论和现实意义.采用动态密闭气室法于2018年6月-2019年6月连续监测北京夏玉米-冬小麦轮作期间农田土壤呼吸速率,研究不同作物生育期Q10值和土壤呼吸变化特征,综合分析土壤温度和土壤含水率对土壤呼吸的影响.结果表明:日内尺度上不同作物生育期土壤呼吸变化均呈单峰型,对土壤温度昼夜变化的响应关系呈顺时针近椭圆曲线;Q10具有明显的季节变化特征,夏玉米苗期、拔节-抽雄、开花-成熟3个时期Q10分别为2.27、6.13、1.28,在整个夏玉米季,土壤体积含水率在19.52％～45.43％变化,水分解释了50％的土壤呼吸变化(P<0.05),临界值土壤体积含水率为27.84％(田间持水量的83.83％),土壤温度只能解释夏玉米季土壤呼吸速率变化的3％(P>0.05),Q10为1.29.冬小麦出苗-分蘖期、越冬期、返青-拔节期、孕穗-抽穗期、开花-成熟期Q10分别为4.17、8.41、6.57、2.53、1.92,与土壤温度呈显著负相关关系(P<0.05),温度能够解释冬小麦季土壤呼吸变化的88％(P<0.01),Q10为2.50.在整个轮作周年,土壤温度和土壤含水率分别解释54％(P<0.01)、28％(P<0.05)的土壤呼吸变化,周年尺度的Q10为1.72.可见,在气候变化背景下,使用Q10预测土壤呼吸需采用合适的时间尺度,同时注意土壤水分对Q10模型适用性的影响.