人工模拟降水条件下旱作农田土壤“Birch效应”及其响应机制

作者:陈荣荣 刘全全 王俊 刘文兆 Upendra M. Sainju

摘要:降水事件引起干土复湿刺激土壤CO,脉冲释放的现象被称为“Birch效应”,其作用机制可能是降水刺激土壤“底物供给”增加或引起土壤“微生物胁迫”所致。为深入了解土壤“Birch效应”对降水格局改变的响应过程及内在机制,在冬小麦拔节期和夏闲期分别进行了不同降水量(1—32mm)人工模拟降水实验,系统观测了降水后0—72h土壤呼吸及土壤碳组分变化特征,结果表明:土壤呼吸随降水量的增大而增强,1-16mm降水土壤呼吸峰值出现在降水后4h,而32mm降水土壤呼吸峰值出现时间滞后了4h。与较小降水量相比,较大的降水量能增加土壤呼吸但会推迟土壤呼吸峰值出现时间。土壤呼吸速率峰值(SR-P)与降水量(P)呈幂相关(拔节期:SR.P=O.97P0.09,R2=0.5,P〈0。05;夏闲期:SR-P=1.07P0.09,R2=0.98,P〈0.01)。降水后72h累积C02释放量(CO2-P)与降水量呈线性相关(拔节期:C02一P=0.03P+5.99,R2=0.58,P〈0.05;夏闲期:C02-P=0.11P+6.04,R2=0.86,P〈0.01)。土壤呼吸温度敏感性系数和降水量之间存在二次曲线关系(拔节期:Q10=-0.007P2+0.2P+0.7,R2=0.32P〈O.05;夏闲期:Q10=-0.01P2+0.3P+0.2,R2=0.86,P〈0.01)。逐步回归分析表明,冬小麦拔节期所有降水量处理土壤呼吸与土壤微生物量碳相关性均达到显著水平(P〈0.05),指示土壤“Birch效应”是由“微生物胁迫”所致。而在夏闲期,当降水量小于8mm时土壤呼吸与微生物量碳相关性显著,即以微生物胁迫机制占主导;8mm降水处理下土壤呼吸与氯仿熏蒸-K2SO4提取态有机碳相关性达到极显著水平,指示则为两种机制共同起作用,而当降水量大于16mm时,土壤呼吸主要与可提取态有机碳显著相关,“Birch”效应转为以底物供给机制占主导。与夏闲期相比,冬小麦拔节期作物生长

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关键词:
  • 模拟降水
  • 土壤呼吸
  • birch效应
  • 底物供给
  • 微生物胁迫

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期刊名称:生态学报

期刊级别:北大期刊

期刊人气:5597

杂志介绍:
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国生态学会;中国科学院生态环境研究中心
出版地方:北京
快捷分类:生物
国际刊号:1000-0933
国内刊号:11-2031/Q
邮发代号:82-7
创刊时间:1981
发行周期:半月刊
期刊开本:B5
下单时间:1-3个月
复合影响因子:3.21
综合影响因子:4.06