【摘 要】
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为探讨陕西黄土高原不同区域果园土壤呼吸的时空变化特征并区分其控制因素以及不同果园管理方式(灌溉、耕作、绿肥种植)对土壤呼吸的影响,本研究在陕西中北部从北到南选择米脂党塔、安塞刘庄、洛川后子头、富平梅家坪和杨凌武泉五个具有代表性的成熟苹果园,围绕土壤呼吸变化、不同区域时空变异特征、灌溉耕作和绿肥种植,在实地考察与定点监测的基础上,借助Li-8100便携式呼吸仪对各区域苹果园以及不同果园管理下果园进行
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(编号:41571218,41401613); 陕西省科技统筹创新工程计划项目(编号:2021NY-204);
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为探讨陕西黄土高原不同区域果园土壤呼吸的时空变化特征并区分其控制因素以及不同果园管理方式(灌溉、耕作、绿肥种植)对土壤呼吸的影响,本研究在陕西中北部从北到南选择米脂党塔、安塞刘庄、洛川后子头、富平梅家坪和杨凌武泉五个具有代表性的成熟苹果园,围绕土壤呼吸变化、不同区域时空变异特征、灌溉耕作和绿肥种植,在实地考察与定点监测的基础上,借助Li-8100便携式呼吸仪对各区域苹果园以及不同果园管理下果园进行了定点监测,并根据气象数据、土壤理化指标(土壤温度、土壤水分、土壤有机质、土壤容重和p H)以及细根生物量分析了对果园土壤呼吸的影响,还分析了不同果园管理方式下土壤温度和土壤水分对土壤呼吸的响应,本研究主要结论如下:(1)各果园的土壤呼吸表现出明显的季节性变化,4月各试验果园土壤呼吸呈快速上升趋势,从5月初到5月底,土壤呼吸随土壤温度缓慢上升,6月初开始,各试验果园土壤呼吸的变化与土壤水分的变化接近。各试验果园土壤呼吸从7月底到8月初急剧增加,8月各试验果园土壤呼吸均较高,9月各试验果园的土壤呼吸均呈下降趋势。在树尺度上,各果园在0.5 m时的平均土壤呼吸分别为1.28、1.48、1.66、2.01和2.16μmolm-2s-1,比2 m时分别提高了47.9%、32.9%、28.1%、27.1%和24.9%。而在区域尺度上,土壤呼吸平均土壤呼吸和土壤呼吸累积量由北向南呈上升趋势(p<0.05)。制约果园土壤呼吸季节变化的重要因素取决于土壤温度和土壤水分。在树尺度上,土壤温度和土壤水分均不随离树的距离而变化,细根生物量均随距离的增加而减少,细根生物量是引起树尺度空间变异的主要因素。在区域尺度上,土壤呼吸主要受土壤温度、土壤水分、土壤有机质、土壤容重和p H的差异影响。各果园土壤呼吸的空间变异系数平均为23.3%,在4月最高,最大值为32.8%,9月下旬变异系数也较大,7月下旬变异系数最低,最小值为15.8%。(2)在灌溉耕作中,灌溉处理比不灌溉(Control)处理的土壤呼吸大(p<0.05)。此外,传统地表滴灌(SDI)和根部注射灌溉(RII)在灌溉前期和后期土壤呼吸具有显著差异(p<0.05),土壤水分为主要控制因子。与免耕(NT)相比,覆盖绿肥(GC)、深耕(DT)和浅耕(ST)处理下土壤呼吸分别提高了57%、36%和14%(p<0.05)。与不灌溉相比RII和SDI分别提高了土壤呼吸累积量38.82%和36.47%(p<0.05),不同耕作方式下,与NT相比,ST、DT和GC分别提高了土壤呼吸累积量的14%、36%和57%(p<0.05)。(3)在绿肥种植下,草木樨、小冠花以及清耕处理土壤呼吸季节变化相似,有三个高峰。测定期间清耕、小冠花及草木樨处理变异系数(CV)介于23%-30%之间。绿肥种植改变了果园土壤呼吸与土壤温度的关系。与土壤温度相比,土壤水分与土壤呼吸的决定系数较小。与清耕处理相比,小冠花和草木樨分别增加土壤呼吸累积量的13.67%、20.31%。
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