陳 吉，王 京,2，高志娟，郭亞力，吳愛姣，徐炳成,3

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室，陜西 楊凌 712100; 2. 陜西省動物研究所，陜西 西安 710032； 3.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100)

黃土丘陵區(qū)白羊草與達烏里胡枝子混播草地土壤呼吸日變化特征

陳 吉1，王 京1,2，高志娟1，郭亞力1，吳愛姣1，徐炳成1,3

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)黃土高原土壤侵蝕與旱地農(nóng)業(yè)國家重點實驗室，陜西 楊凌 712100; 2. 陜西省動物研究所，陜西 西安 710032； 3.中國科學(xué)院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100)

土壤呼吸是反映土壤質(zhì)量和肥力性狀的重要指標(biāo)，闡明禾―豆混播草地土壤呼吸作用的變化規(guī)律及其影響因素，可以為準(zhǔn)確評估混播草地的環(huán)境效應(yīng)及響應(yīng)提供依據(jù)。在2011和2012年6月份，采用動態(tài)密閉氣室分析法，比較了白羊草(Bothriochloaischaemum)與達烏里胡枝子(Lespedezadavurica)不同比例間作混播草地總土壤呼吸速率的日變化特征、混播植物貢獻率以及溫度敏感性等。結(jié)果表明，不同混播比例草地的總土壤呼吸速率日變化為單峰型曲線，峰值出現(xiàn)在12:00～14:00?？偼寥篮粑俾嗜站蹈叩晚樞驗閱尾グ籽虿?白羊草和達烏里胡枝子間作>單播達烏里胡枝子。不同間作比例草地的總土壤呼吸速率與白晝氣溫相關(guān)顯著(P<0.05)，而與5、10和15 cm土層白晝土壤溫度關(guān)系不明顯；單播條件下，白羊草草叢的土壤呼吸對溫度的敏感性高于達烏里胡枝子；各草地土壤呼吸Q10值的變化范圍為1.48～2.61，以單播白羊草最高，單播達烏里胡枝子和兩者間作混播草地間無顯著差異(P>0.05)。

土壤呼吸；混播比例；貢獻率；溫度；Q10值

建設(shè)高產(chǎn)栽培草地，促進放牧與舍飼相結(jié)合，是緩解黃土丘陵區(qū)天然草地放牧壓力、促進退化草地恢復(fù)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要舉措[1-2]。在該區(qū)栽培草地建設(shè)中，長期存在草種單一、結(jié)構(gòu)不合理、土壤肥力減退等問題，制約了草地效益發(fā)揮與畜牧業(yè)的健康發(fā)展，因此，結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件，選擇優(yōu)良牧草草種，構(gòu)建不同草種混播草地，建立優(yōu)質(zhì)高效的栽培草地就顯得尤為重要[3]?；觳ナ侵冈谕坏貕K上同時播種兩種或者兩種以上植物的栽培模式，是合理利用資源、提高產(chǎn)量的重要措施之一，有混播、套作、間作等類型，間作主要包括作物與作物間作、草本植物與草本植物間作等[4-6]。其中，禾―豆混播因在生產(chǎn)力穩(wěn)定性及維持年限、資源利用效率、混播植物質(zhì)量等方面具有諸多優(yōu)勢，是半干旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中較為常用的栽培措施[7-9]。

黃土丘陵區(qū)天然植被群落中蘊含著大量鄉(xiāng)土牧草品種，經(jīng)過長期自然選擇，這些牧草形成了高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗旱、耐寒、耐貧瘠等優(yōu)良特性，加強對其生產(chǎn)力、生態(tài)適應(yīng)性研究，對區(qū)域植物資源保護和合理開發(fā)利用具有重要的理論與實踐意義[10]。白羊草(Bothriochloaischaemum)與達烏里胡枝子(Lespedezadavurica)是陜北黃土丘陵區(qū)森林草原地帶的重要建群種，又是各類牲畜喜食的優(yōu)良牧草植物，在維持區(qū)域生態(tài)景觀和水土保持中具有重要作用[11]。達烏里胡枝子是白羊草群落的主要伴生種之一，二者在不同立地和演替階段群落中表現(xiàn)出良好的共存關(guān)系，因此，二者在群落中存在著一定的相互適應(yīng)機制，依據(jù)這種關(guān)系探索和建立二者混播草地，對生產(chǎn)和生態(tài)均具有重要意義[12]。

在半干旱地區(qū)，禾―豆間作不僅可以提高對水土資源的保持和利用效率，也是保持和提高土地尤其是退化土地土壤健康的重要栽培措施，其原因主要是混播豆科植物根瘤固定的部分氮可為非豆科植物所利用，從而減少化肥的投入，有利于提高和保持土地質(zhì)量[13]。目前，關(guān)于禾―豆牧草混播草地的研究主要集中于混播牧草生理生態(tài)學(xué)、混播草地生產(chǎn)力、牧草種間關(guān)系、混播牧草固氮和氮素轉(zhuǎn)移，以及土壤環(huán)境效應(yīng)等方面[8,12,14-15]，就禾―豆混播草地土壤呼吸的研究較少[16]。土壤呼吸是表征土壤質(zhì)量和肥力性狀的重要生物學(xué)指標(biāo)[17]，闡明混播草地土壤呼吸作用隨混播比例和物種構(gòu)成而變化的規(guī)律及其影響要素，可以為準(zhǔn)確評估禾―豆混播栽培草地土壤功能以及明確合理的混播比例提供依據(jù)，并為全面評價混播草地的環(huán)境效應(yīng)及響應(yīng)奠定基礎(chǔ)。本研究以白羊草與達烏里胡枝子混播草地為研究對象，通過比較不同混播比例草地土壤呼吸速率及其日變化特征、混播植物土壤呼吸速率貢獻率及溫度敏感性等，以期為全面評估白羊草與達烏里胡枝子混播草地的效應(yīng)及其影響因素提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于陜西省安塞縣中國科學(xué)院安塞水土保持綜合試驗站，地理位置為109°19′23″ E，36°51′31″ N，海拔1 068～1 309 m。該區(qū)年均氣溫為8.8 ℃，最冷月1月平均氣溫―6.9 ℃，最熱月7月平均氣溫22.6 ℃，全年≥10 ℃積溫3 113.9 ℃·d，無霜期159 d。多年平均降水量520 mm，季節(jié)分布不均，其中7-9月占60%～80%。主要土壤類型為黃綿土，約占總面積的77%。氣候?qū)倥瘻貛О敫珊禋夂?，植被屬暖溫帶半干旱森林草原區(qū)，天然植被以草本群落為主，主要由白羊草、達烏里胡枝子、鐵桿蒿(Artemisiasacrorum)、長芒草(Stipabungeana)等組成。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗設(shè)計 白羊草和達烏里胡枝子混播草地位于山地梯田，于2009年7月15日建立，采用條播播種，播種量均為15 kg·hm-2。2010年4月設(shè)置380 cm中子管，用于土壤水分測定。試驗采用生態(tài)替代法設(shè)計[18]，即種群總行數(shù)(10行)保持不變，按照白羊草(B)和達烏里胡枝子(D)行比設(shè)置了7種混播比例組合(表1)，即B10D0、B8D2、B6D4、B5D5、B4D6、B2D8和B0D10，每種組合重復(fù)3次，共21個小區(qū)，小區(qū)面積為3 m×3 m，行距為20 cm，完全隨機區(qū)組排列。試驗期間不施肥，不灌溉，生長季適時除草，每年生育期結(jié)束時全部齊地刈割。

1.2.2 測定項目與方法

土壤呼吸速率：采用英國PP System公司產(chǎn)EGM-4便攜式CO2分析儀測定。白羊草和達烏里胡枝子草帶分別測定，在各小區(qū)內(nèi)隨機選取測定點，3次重復(fù)。每次測定前將待測草帶植物齊地刈割，在盡量不擾動土壤和凋落物的前提下，將基座嵌入土壤2～3 cm，基座為直徑10 cm、高度15 cm的不銹鋼圓形筒。測定時間分別為2011年6月11日和2012年6月17日，時段為08:00―18:00，每2 h測定一次。

混播草地總土壤呼吸速率(RS總)主要根據(jù)間作草地的草帶行距和小區(qū)面積以及間作比例，采用下式計算：

式中，RSB和RSD分別表示白羊草和達烏里胡枝子草帶土壤呼吸速率；m和n分別表示白羊草和達烏里胡枝子的行數(shù)；0.2×3和3×3分別表示草帶面積和小區(qū)面積。

根據(jù)間作草地中白羊草所占比例，采用下式計算其在各比例草地總土壤呼吸中的貢獻率：

土壤溫度：采用直角地溫計測定，與土壤呼吸速率測定同步，分5、10和15 cm3個土層。

土壤水分：采用北京核業(yè)超能科技有限公司生產(chǎn)的CNC503B中子儀測定，測定深度為20 cm，每10 cm測定一次，每小區(qū)測定一次。土壤體積含水量=(X/737)×58.624+3.28，其中，X為中子儀計數(shù)。

氣象因子：日光合有效輻射、相對濕度和氣溫由美國PP System公司生產(chǎn)的CIRAS-2光合儀測得。

大氣和土壤溫度與總土壤呼吸速率間關(guān)系采用指數(shù)模型Rs總=a·ebT進行擬合，土壤呼吸溫度敏感性Q10值采用指數(shù)關(guān)系模型Q10=e10b計算，其中，T為氣溫和不同土層土壤溫度；a為溫度0 ℃時的土壤呼吸速率(g CO2·m-2·h-1)，又稱基礎(chǔ)呼吸速率；b為溫度反應(yīng)系數(shù)[19-20]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2007和SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行，繪圖采用SigmaPlot 10.0，年份及混播比例間數(shù)值差異顯著性采用Duncan法進行單因素方差檢驗(P=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 大氣因子

在試驗期間的2011和2012年6月，光合有效輻射(PAR)和氣溫(Ta)的日變化均呈單峰型曲線,空氣相對溫度(RH)呈“V”型變化(圖1)。PAR值的變化范圍均在200～2 000 μmol·m-2·s-1，峰值出現(xiàn)在12:00，傍晚18:00降至最低。RH的日變化范圍在15.9%～19.4%，低谷出現(xiàn)在14:00。Ta與PAR的日變化趨勢相似，變化范圍在26.8～35.3 ℃，峰值出現(xiàn)在14:00。

2.2 土壤溫度

5、10和15 cm土層土壤溫度的日變化均呈單峰曲線。除2012年5 cm深度的土壤溫度峰值出現(xiàn)在14:00外，其他均出現(xiàn)在16:00，且隨著土層深度加深，土壤溫度呈下降趨勢。5、10和15 cm土層土壤溫度變化范圍分別在18～40 ℃、18～35 ℃和18.4～27.2 ℃(圖2)。

2.3 土壤體積含水量

2011-2012年，各混播比例下土壤體積含水量均隨著土層深度增加而增加，同一土層土壤體積含水量不同混播比例間無顯著差異(P>0.05)。除B5D5比例外，其他各比例間10 cm土層土壤體積含水量均表現(xiàn)為2012年顯著高于2011年(P<0.05)，20 cm土層土壤體積含水量所有混播比例均表現(xiàn)為2012年顯著高于2011年(表2)。

2.4 土壤呼吸速率

不同混播比例下總土壤呼吸速率日變化均呈單峰曲線，峰值出現(xiàn)在12:00～14:00(圖3)。2011年，除B0D10比例下的峰值出現(xiàn)在12:00外，其他各混播比例草地土壤總呼吸速率峰值均出現(xiàn)在14:00。2012年，除B0D10和B2D8比例下出現(xiàn)在14:00外，其他均出現(xiàn)在12:00。兩年間不同混播比例草地的總土壤呼吸速率峰值大小存在差異。在2011年，B10D0、B8D2、B6D4、B5D5、B4D6、B2D8和B0D10比例下的總土壤呼吸速率峰值分別為1.23、0.84、0.80、0.81、0.62、0.45和0.34 g CO2·m-2·h-1，對應(yīng)比例下2012年分別為0.98、0.72、0.62、0.57、0.37、0.40和0.54 g CO2·m-2·h-1。除B2D8外，其他混播比例的峰值兩年間均存在顯著差異(P<0.05)，其中除B0D10外，均以2011年較高。

注：*表示同一混播比例不同年份間差異顯著(P<0.05)。

Note：* for the same mixture ration mean significant difference between 2011 and 2012 year at 0.05 level.

2011-2012年間，不同混播比例總土壤呼吸速率日均值總體差異顯著(P<0.05)，除B0D10和B4D6比例外，其他比例下的土壤總呼吸速率日均值2011和2012年間無顯著差異(P>0.05)(表3)。2011年，以B10D0比例總土壤呼吸速率日均值最大(0.79 g CO2·m-2·h-1)，B0D10比例的最小(0.27 g CO2·m-2·h-1)，B2D8、B4D6、B5D5、B6D4、B8D2比例分別為0.36、0.44、0.56、0.54和0.63 g CO2·m-2·h-1。2012年，仍以B10D0比例下總土壤呼吸速率日均值最大(0.69 g CO2·m-2·h-1)，而最小的為B4D6(0.30 g CO2·m-2·h-1)。B0D10、B2D8、B5D5、B6D4、B8D2比例分別為0.45、0.34、0.47、0.51和0.53 g CO2·m-2·h-1。

注： 同列不同小寫字母表示不同混播比例間差異顯著(P<0.05)，同行括號內(nèi)不同小寫字母表示相同混播比例下同一土層不同年份間差異顯著(P<0.05)，下同。

Note： Different lower case letters mean significant difference among different mixture ratios at 0.05 level, while those within parentheses for the same mixture ratio within the same row mean significant difference between 2011 and 2012 at 0.05 level. The same below.

2011年，混播草地總土壤呼吸速率日變幅在0.20～1.23，2012年在0.20～0.92，日變幅倍數(shù)最大的混播比例是B10D0，最小的是B2D8(表3)。不同混播比例下總土壤呼吸速率日均值與10:00時的瞬時呼吸速率最接近?；觳ゲ莸乜偼寥篮粑俾嗜站惦S白羊草所占比例增加而增加，2012年貢獻率比2011年有所下降。

2.5 Q10值

2011和2012年的氣溫與白羊草與達烏里胡枝子混播草地總土壤呼吸速率的指數(shù)關(guān)系均達顯著水平(P<0.05)，2012年計算得出的Q10值中最高的為B10D0(2.61)，最低的為B2D8(1.48)(表4)。在2011年，除B8D2比例下5 cm土層土壤溫度與該比例混播草地總土壤呼吸速率的指數(shù)關(guān)系顯著外(對應(yīng)的Q10值為1.21)，其余各比例草地的總土壤呼吸與5或10 cm土層的土壤溫度指數(shù)關(guān)系不明顯。在2012年，除B0D10和B10D0比例下5 cm土層，及B0D10比例下10 cm土層的土壤溫度與其總土壤呼吸速率指數(shù)關(guān)系顯著外(對應(yīng)的Q10值分別為1.31、1.27和1.30)，其余各比例草地的總土壤呼吸與5、10和15 cm土層的土壤溫度指數(shù)關(guān)系不明顯(表4)。

注：a為基礎(chǔ)呼吸速率,即溫度0 ℃時的土壤呼吸速率(g CO2·m-2·h-1)；b為溫度反應(yīng)系數(shù)；Q10為土壤呼吸敏感系數(shù)；2011年15 cm土溫未測量。

Note：ais basic respiration rate, namely soil respiration rate at 0℃;bis coefficient of temperature; andQ10is coefficient of soil respiration sensitivity to temperature; soil temperature at 15 cm soil layer in 2011 was not measured.

3 討論與結(jié)論

白羊草與達烏里胡枝子混播草地總土壤呼吸速率日變化為單峰曲線，與在該類型地區(qū)天然草地和栽培草地的相關(guān)結(jié)果類似[20-21]。其中2012年的峰值較2011年提前，原因可能是在2012年0―20 cm土層土壤體積含水量較高(表2)。有研究表明，在其他環(huán)境因子無顯著差異的情況下，旱季土壤體積含水量很難達到田間持水量，而偏低的土壤含水量會造成微生物活性下降，對土壤呼吸產(chǎn)生抑制[22]。

草地總土壤呼吸主要是土壤微生物(包括微生物分解根系來源物質(zhì)和微生物分解土壤有機質(zhì))的異養(yǎng)呼吸和根系的自養(yǎng)呼吸[23]。在相同立地(氣候和土壤等)條件下，植物根系在土壤呼吸中有重要作用，研究表明，非森林生態(tài)系統(tǒng)全年或生長季中根系呼吸作用占總土壤呼吸的比例達60.4%[24]。本研究中，總土壤呼吸速率日均值高低順序為單播白羊草>白羊草和達烏里胡枝子混播>單播達烏里胡枝子，可能與白羊草和達烏里胡枝子的根系特性有關(guān)，白羊草為短根莖型下繁叢生禾草，分蘗力強，須根發(fā)達，常形成根網(wǎng)，且主要集中分布在地表0―30 cm深度[12,25]，相對于直根系的達烏里胡枝子，混播草地中白羊草根系對水肥的競爭能力強于達烏里胡枝子，且隨著白羊草混播比例的增大，白羊草競爭力會提高，而達烏里胡枝子競爭力在降低[14-15]，所以混播草地總土壤呼吸速率日均值隨白羊草所占比例的增加而增加。同時也表明單播白羊草土壤物質(zhì)代謝強度最大，白羊草和達烏里胡枝子混播次之，單播達烏里胡枝子土壤物質(zhì)的代謝強度最小。

2011和2012年，白羊草與達烏里胡枝子混播草地總土壤呼吸速率與氣溫呈指數(shù)關(guān)系，且顯著相關(guān)，說明氣溫是影響二者混播草地日間總土壤呼吸速率的重要因素。Q10值是衡量土壤呼吸對溫度變化響應(yīng)敏感程度的重要參數(shù)，即溫度每增加10 ℃土壤呼吸所增加的倍數(shù)[26]，本研究中根據(jù)溫度計算的Q10值介于1.48～2.61，在1.3～3.3范圍內(nèi)[27]，與黃土區(qū)農(nóng)田(Q10值為2.30)和草地(Q10值為1.74)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)果基本相同[19-20]。本研究中，單播白羊草總土壤呼吸速率日變幅倍數(shù)和Q10值最大，說明其對外界因子變化最敏感，受大氣和土壤環(huán)境因子的影響最大[28-29]。單播達烏里胡枝子和混播草地間沒有顯著差異，可能與達烏里胡枝子共生固氮菌微生物有關(guān)[26,30]。

綜上所述，黃土丘陵區(qū)白羊草與達烏里胡枝子混播草地的總土壤呼吸速率日變化特征呈單峰型曲線，峰值出現(xiàn)在12:00～14:00；土壤呼吸速率日均值高低順序為單播白羊草>白羊草和達烏里胡枝子混播>單播達烏里胡枝子，兩年里均以單播白羊草顯著最高；二者混播草地總土壤呼吸速率與白晝氣溫指數(shù)關(guān)系達顯著相關(guān)，而與土壤溫度指數(shù)關(guān)系不明顯；單播白羊草土壤呼吸對溫度變化的敏感性顯著高于單播達烏里胡枝子；混播草地的Q10值變化范圍在1.48～2.61，以單播白羊草Q10值最高，單播達烏里胡枝子和二者混播草地間無顯著差異。本研究沒有細化測定與分析混播草地草帶間隙裸地的土壤呼吸速率，后續(xù)工作將重點探討其土壤呼吸瞬時值和隨混播草種比例變化的趨勢及其貢獻。

[1] 任繼周,侯扶江.要正確對待西部種草[J].草業(yè)科學(xué),2002,19(2):1-6.

[2] 常生華,侯扶江,于應(yīng)文,南志標(biāo).黃土丘陵溝壑區(qū)三種豆科人工草地的植被與土壤特征[J].生態(tài)學(xué)報,2004,24(5):932-937.

[3] 山侖,徐炳成.黃土高原半干旱地區(qū)建設(shè)穩(wěn)定人工草地的探討[J].草業(yè)學(xué)報,2009,18(2):1-2.

[4] 佘麗娜,鄭毅,朱有勇.小麥蠶豆間作中作物對氮的吸收利用[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2003,18(3):256-258,269.

[5] 陳玉香,周道瑋,張玉芬.玉米、苜蓿間作的產(chǎn)草量及光合作用[J].草地學(xué)報,2004,12(2):107-112.

[6] 何春霞,孟平,張勁松,高峻,孫守家.基于穩(wěn)定碳同位素技術(shù)的華北低丘山區(qū)核桃-小麥復(fù)合系統(tǒng)種間水分利用研究[J].生態(tài)學(xué)報,2012,32(7):2047-2055.

[7] Nyfeler D,Huguenin-Elie O,Suter M,Frossard E,Lüscher A.Grass-legume mixtures can yield more nitrogen than legume pure stands due to mutual stimulation of nitrogen uptake from symbiotic and non-symbiotic sources[J].Agriculture Ecosystems & Environment,2011,140(1):155-163.

[8] 王平,周道瑋,姜世成.半干旱地區(qū)禾―豆混播草地生物固氮作用研究[J].草業(yè)學(xué)報,2010,19(6):276-280.

[9] Ghosh P K.Growth,yield,competition and economics of groundnut/cereal fodder intercropping systems in the semi-arid tropics of India[J].Field Crops Research,2004,88:227-237.

[10] 徐炳成,山侖.半干旱黃土丘陵區(qū)白羊草人工草地生產(chǎn)力和土壤水分特征研究[J].草業(yè)科學(xué),2004,21(6):6-10.

[11] Jiao J Y,Tzanopoulos J,Xofis P,Bai W J,Ma X H,Mitchley J.Can the study of natural vegetation succession assist in the control of soil erosion on abandoned croplands on the Loess Plateau,China[J].Restoration Ecology,2007,15(3):391-399.

[12] 王京,徐炳成,高志娟,段東平,牛富榮,徐偉洲.黃土丘陵區(qū)白羊草與達烏里胡枝子混播的光合生理日變化研究[J].草地學(xué)報,2012,20(4):692-698.

[13] Li L,Sun J H,Zhang F S,Guo T W,Bao X G,Smith F A,Smith S E.Root distribution and interactions between intercropped species[J].Oecologia,2006,147:280-290.

[14] Xu B C,Xu W Z,Huang J,Shan L,Li F M.Biomass production and relative competitiveness of a C3legume and a C4grass co-dominant in the semiarid Loess Plateau of China[J].Plant and Soil,2011,347:25-39.

[15] Xu B C,Xu W Z,Huang J,Shan L,Li F M.Biomass allocation,relative competitive ability and water use efficiency of two dominant species in semiarid Loess Plateau under water stress[J].Plant Science,2011,181:644-651.

[16] Zhang Z H,Duan J C,Wang S P,Luo C Y,Zhu X X,Xu B,Chang X F,Cui S J.Effects of seeding ratios and nitrogen fertilizer on ecosystem respiration of common vetch and oat on the Tibetan Plateau[J].Plant and Soil,2013,362:287-299.

[17] Liebig M A,Doran J W,Gardner J C.Evaluation of a field test kit for measuring selected soil quality indicators[J].Agronomy Journal,1996,88(4):683-686.

[18] Jolliffe P A.The replacement series[J].Journal of Ecology,2000,88(3):371-385.

[19] 周小剛,張彥軍,南雅芳,劉慶芳,郭勝利.黃土區(qū)農(nóng)田和草地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸差異及其影響因素[J].環(huán)境科學(xué),2013,34(3):1026-1033.

[20] 王愛國,趙允格,許明祥,王一賀,楊麗娜,明姣.黃土高原不同侵蝕區(qū)生物結(jié)皮土壤CO2通量日動態(tài)特征及其溫度敏感性[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2013,33(9):2605-2611.

[21] 徐坤,吳旭東,謝應(yīng)忠,楊菁.干旱區(qū)不同種植年限苜蓿人工草地土壤CO2排放的主要影響因素[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2013,22(10):1671-1677.

[22] 王新源,李玉霖,趙學(xué)勇,毛偉,崔奪,曲浩,連杰,羅永清.干旱半干旱區(qū)不同環(huán)境因素對土壤呼吸影響研究進展[J].生態(tài)學(xué)報,2012,32(15):4890-4901.

[23] Singh J S,Gupta S R.Plant decomposition and soil respiration in terrestrial ecosystems[J].The Botanical Review,1977,43:449-528.

[24] Hanson P J,Edwards N T,Garten C T,Andrews J A.Separating root and soil microbial contributions to soil respiration:A review of methods and observations[J].Biogeochemistry,2000,48(1):115-146.

[25] 程杰,呼天明,程積民.黃土高原白羊草種群分布格局對水熱梯度的響應(yīng)[J].草地學(xué)報,2010,18(2):167-171.

[26] 楊慶朋,徐明,劉洪升,王勁松,劉麗香,遲永剛,鄭云普.土壤呼吸溫度敏感性的影響因素和不確定性[J].生態(tài)學(xué)報,2011,31(8):2301-2311.

[27] Loveys B R,Atkinson L J,Sherlock D J,Roberts R L,Fitter A H,Atkin O K.Thermal acclimation of leaf and root respiration:An investigation comparing inherently fast- and slow-growing plant species[J].Global Change Biology,2003,9(6):895-910.

[28] 駱東玲,張金屯,陳林美.白羊草群落優(yōu)勢種群生態(tài)位研究[J].山西大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2003,26(1):76-80.

[29] 徐炳成,山侖,李鳳民.半干旱黃土丘陵區(qū)五種植物的生理生態(tài)特征比較[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2007,18(5):990-996.

[30] Biasi C,Rusalimova O,Meyer H,Kaiser C,Wanek W,Barsukov P,Junger H,Richter A.Temperature-dependent shift from labile to recalcitrant carbon sources of arctic heterotrophs[J].Rapid Communications in Mass Spectrometry,2005,19(11):1401-1408.

(責(zé)任編輯 王芳)

Diurnal variations of soil respiration inBothriochloaischaemumandLespedezadavuricamixture pasture at Loess Hilly Region

CHEN Ji1, WANG Jing1,2, GAO Zhi-juan1, GUO Ya-li1, WU Ai-jiao1, XU Bing-cheng1,3

(1.State Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau,Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 2.Shaanxi Institute of Zoology, Xi’an 710032, China; 3.Institute of Soil and Water Conservation,Chinese Academy of Sciences and Ministry of Water Resources, Yangling 712100, China)

Soil respiration is an important index for evaluation of soil quality and fertility properties. The clarification of the variations and influence factors of soil respiration in grass-legume mixture pasture will provide evidence for accurately assessment of the effects and response of mixture pasture. In order to comprehensively evaluate the performance of mixture pasture ofBothriochloaischaemumandLespedezadavurica, diurnal changes of total soil respiration rate with different mixture ratio of the two species, the contribution of each species and temperature responses of each species were investigated and analyzed in June, 2011 and 2012. The diurnal variation of total soil respiration rates were asymmetric unimodal curves which peaked between 12:00 and 14:00. The daily average of total soil respiration rate decreased in the following order:B.ischaemummonoculture>B.ischaemumandL.davuricaintercropping>L.davuricamonoculture. There were significant correlations between total soil respiration rate and air temperature (P<0.05), while there was no significant correlations between soil respiration rate and soil temperature at 5, 10 or 15 cm soil layers. In monoculture, soil respiration rate ofB.ischaemumwas more sensitive to temperature than that ofL.davurica. Q10values ranged from 1.48 to 2.61 with the highest Q10value ofB.ischaemummonoculture. There was no significant differences betweenL.davuricamonoculture and mixtures.

soil respiration; mixture ratio; contribution rate; temperature; Q10value

XU Bing-cheng E-mail：Bcxu@ms.iswc.ac.cn

2014-03-25 接受日期：2014-07-15

教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計劃(NECT-11-0444);國家自然科學(xué)基金(41371509);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項(ZD2013020)

陳吉(1989-)，男，湖北黃陂人，在讀碩士生，研究方向為植物生理生態(tài)適應(yīng)性。E-mail：chenji000000@163.com

徐炳成(1973-)，男，安徽肥東人，研究員，博導(dǎo)，博士,主要從事植物生理生態(tài)研究。E-mail：Bcxu@ms.iswc.ac.cn

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0134

S812.2

A

1001-0629(2015)01-0019-09

陳吉,王京,高志娟,郭亞力,吳愛姣,徐炳成.黃土丘陵區(qū)白羊草與達烏里胡枝子混播草地土壤呼吸日變化特征[J].草業(yè)科學(xué)，2015,32(1)：19-27.

CHEN Ji,WANG Jing,GAO Zhi-juan,GUO Ya-li,WU Ai-jiao,XU Bing-cheng.Diurnal variations of soil respiration inBothriochloaischaemumandLespedezadavuricamixture pasture at Loess Hilly Region[J].Pratacultural Science，2015,32(1)：19-27.