紅 梅，趙巴音那木拉，包烏云，德海山，常國(guó)軍

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)/內(nèi)蒙古自治區(qū)土壤質(zhì)量與養(yǎng)分資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；2.內(nèi)蒙古赤峰市巴林左旗草原工作站，內(nèi)蒙古 赤峰 025450)

造成全球變暖的溫室氣體排放中有72%來(lái)自于 CO2[1]，而土壤呼吸是將土壤中的有機(jī)碳以CO2形式歸還到大氣的主要途徑。由于土壤碳庫(kù)的任何細(xì)微變化都會(huì)對(duì)大氣二氧化碳含量產(chǎn)生顯著影響，因此土壤呼吸研究受到廣泛關(guān)注[2-3]。

草地作為世界上廣泛分布的植被類型，約占陸地表面的三分之一，儲(chǔ)藏了世界上10%～30%的土壤碳，在陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程中起著重要的作用[4]。隨著我國(guó)草地退化面積不斷擴(kuò)大，草地生態(tài)系統(tǒng)碳的源-匯關(guān)系持續(xù)惡化，迫使我國(guó)草地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的研究急需加強(qiáng)[5]。然而，草地施肥是維持草原生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分平衡的重要管理措施之一，可以有效補(bǔ)充草地土壤養(yǎng)分，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高草地生產(chǎn)力。但有關(guān)施肥對(duì)草地碳循環(huán)的研究多集中在土壤呼吸對(duì)模擬氮沉降反應(yīng)的研究，由于生物區(qū)系類型、環(huán)境條件和試驗(yàn)方法不同，研究結(jié)論也并不統(tǒng)一[6-7]。

本研究以內(nèi)蒙古短花針茅荒漠草原為對(duì)象，通過(guò)模擬氮沉降結(jié)合磷肥的單施和氮磷肥的配施，監(jiān)測(cè)各施肥處理下的土壤呼吸變化規(guī)律、土壤養(yǎng)分和地下生物量的變化，并根據(jù)氣溫和降雨量分析土壤呼吸對(duì)不同施肥處理的響應(yīng)，為草地碳循環(huán)研究提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古包頭市達(dá)茂旗希拉穆仁草原(N：41°18′7.9″，E：111°13′28.2″)，海拔高度1 010 m左右，中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，春秋季干旱多風(fēng)，夏季雨量充沛，冬季干燥寒冷。試驗(yàn)進(jìn)行期間(2012～2014年)，年累積降水量分別為441.9、278.1、298.5 mm；年平均氣溫分別為2.01、3.66、3.96℃。降水主要集中在7～9 月份，≥10℃ 年有效積溫1 985～2 800℃；年均日照時(shí)數(shù)3 100～3 300 h；無(wú)霜期120 d；年均風(fēng)速4.5 m·s-1，一年的大風(fēng)日數(shù)為60 d。

草地類型是以短花針茅(StipabrevifloraGriseb.)為建群種、以冷蒿(Artemisiafrigida)和無(wú)芒隱子草(Cleistogenessongorica)為優(yōu)勢(shì)種的短花針茅+冷蒿+無(wú)芒隱子草草原。土壤為淡栗鈣土，土壤有機(jī)質(zhì)含量為20.89 g·kg-1，銨態(tài)氮10.01 mg·kg-1，硝態(tài)氮17.97 mg·kg-1，有效磷3.87 mg·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，分別為：①CK：無(wú)肥、②N2.5：氮素2.5 g·m-2·年-1、③N5：氮素5 g·m-2·年-1、④N10：氮素10 g·m-2·年-1、⑤P：磷素10 g·m-2·年-1、⑥NP：氮素和磷素以1∶1的比例各添加10 g·m-2·年-1。其中，N2.5、N5和N10處理為不同氮肥梯度試驗(yàn)，N(為N10)、P和NP處理為氮磷肥的配施效果試驗(yàn)，均以CK處理作為對(duì)照。試驗(yàn)中添加氮素化肥為尿素、磷素化肥為重過(guò)磷酸鈣。每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)，共30個(gè)小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，區(qū)組之間設(shè)2 m過(guò)道。每個(gè)小區(qū)面積為 6 m×6 m。將年施肥量平均分4份，分別在2011～2014年的5月1日、6月1日、7月1日和8月1日，把化肥溶于水后均勻地撒在地表。

1.3 測(cè)定內(nèi)容與方法

1.3.1 土壤呼吸

采用開(kāi)路式土壤碳通量測(cè)量系統(tǒng)—L1-8100(L1-COR，Lincoln，NE，USA)測(cè)定土壤呼吸速率。2011年試驗(yàn)進(jìn)行前，在每個(gè)小區(qū)安置1個(gè)PVC管基座(圓形聚丙烯材料)，高50 mm，直徑200 mm，PVC環(huán)套20～30 mm插入土中，保持各樣地PVC套環(huán)地上部分內(nèi)環(huán)高度一致(35 mm)，保持PVC管基座內(nèi)無(wú)存活的動(dòng)植物，測(cè)定時(shí)將土壤呼吸室放置在PVC管基座上，達(dá)到密閉狀態(tài)，以減少土壤表層對(duì)土壤呼吸測(cè)定的干擾。每次測(cè)定前齊地剪掉PVC管內(nèi)植物部分和取出來(lái)管內(nèi)蟲(chóng)之類的小型動(dòng)物，土壤呼吸率測(cè)定時(shí)間定在9：00開(kāi)始。

1.3.2 地下生物量

每年8月份，用直徑7 cm 的根鉆分層(0～5、5～10、10～20、20～40、40～100 cm)取樣(兩鉆合一)，每個(gè)小區(qū)3次重復(fù)，按層裝入布袋中，帶回室內(nèi)把泥沙沖洗干凈后放入恒溫烘干箱，在80℃恒溫下烘干至恒重，稱取干重。

1.3.3 土壤養(yǎng)分

每年8月份，每個(gè)小區(qū)取0～30 cm土層2個(gè)點(diǎn)進(jìn)行混合，帶回室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試分析。

銨態(tài)氮和硝態(tài)氮：用50 mL KCl(2 mol·L-1)溶液浸提后，分別用靛酚蘭比色法和鍍銅鎘還原—重氮化偶比色法測(cè)定浸提液中銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量；

有機(jī)質(zhì)：重鉻酸鉀容量—外加熱法測(cè)定；

有效磷：碳酸氫鈉法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS 9.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)2012～2014年土壤呼吸速率進(jìn)行方差分析(ANOVA)，通過(guò)CORR過(guò)程計(jì)算出與氣溫、降雨量、地下生物量和土壤養(yǎng)分之間的 Pearson 相關(guān)系數(shù)及其顯著水平，并運(yùn)用Excel 2010作出柱狀圖、折線圖和擬合散點(diǎn)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率

短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率因測(cè)定年份和月份的不同而差異極顯著(P<0.01)(表1)。由圖1可以看出，2012～2014年，5～9月平均土壤呼吸速率呈逐年顯著降低趨勢(shì)，2012年平均土壤呼吸速率為1.95 μmol·m-2·s-1，2014年為1.33 μmol·m-2·s-1；其變化規(guī)律與5～9月累積降雨量的年變化規(guī)律相似。

表1 施肥處理和測(cè)定年月對(duì)土壤呼吸速率的影響

注：Y代表年，M代表月，T代表處理；*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)。

圖1 2012～2014年5～9月份平均土壤呼吸速率與累積降雨量

土壤呼吸速率月動(dòng)態(tài)見(jiàn)圖2。從2012～2014年3年的月動(dòng)態(tài)可以看出，短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率具有明顯的季節(jié)變化規(guī)律，隨著氣溫的上升和下降而增強(qiáng)和減弱，但各年呼吸速率峰值并未出現(xiàn)在氣溫最高、降雨量最大的7月份，而是在氣溫和降雨量均適中的8月份。

圖2 2012～2014年土壤呼吸速率、氣溫和降雨量的月動(dòng)態(tài)注：2012～2014年降水量和氣溫?cái)?shù)據(jù)由內(nèi)蒙古氣象局提供。

2.2 施肥對(duì)短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率的影響

施肥不改變短花針茅荒漠草原土壤呼吸的季節(jié)變化規(guī)律，各施肥處理的月動(dòng)態(tài)規(guī)律均與CK處理基本一致(圖3，4)。但施肥對(duì)短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率大小產(chǎn)生顯著影響(P=0.02)(表1)。從圖3的折線圖可以看出，2012年6～8月、2013年6～9月和2014年7～8月，各施肥處理的土壤呼吸速率均明顯高于CK處理，其中P處理土壤呼吸速率略顯高一些。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析顯示：2012年P(guān)處理生長(zhǎng)季平均土壤呼吸速率顯著高于CK處理(P<0.05)，N和NP處理與CK處理無(wú)顯著差異(P>0.05)；2013年N、P和NP處理生長(zhǎng)季平均土壤呼吸速率均顯著高于CK處理(P<0.05)，三者之間無(wú)顯著差異(P>0.05)(圖3-柱狀圖)；2014年，各施肥處理與CK處理之間未呈顯著差異(P>0.05)(柱狀圖已省略)。

圖3 氮、磷肥的單施和配施下土壤呼吸速率月動(dòng)態(tài)及其平均

圖4 不同氮肥梯度下土壤呼吸速率月動(dòng)態(tài)及其平均

模擬氮沉降也在2012、2013年對(duì)短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率產(chǎn)生了顯著影響。整體上，隨著氮肥添加量的增加土壤呼吸速率增強(qiáng)(圖4)。2012年N10處理土壤呼吸速率顯著高于N2.5、N5和CK處理(P<0.05)，N2.5和N5處理與CK處理無(wú)差異(P>0.05)；2013年N5和N10處理顯著高于CK處理(P<0.05)，N2.5處理與CK處理間無(wú)差異(P>0.05)(圖4-柱狀圖)。 2014年模擬氮沉降未顯著影響土壤呼吸速率(P>0.05)(柱狀圖已省略)。

總之，施肥會(huì)顯著影響短花針茅荒漠草原土壤呼吸，且主要在植物生長(zhǎng)旺盛季—即氣溫較高、降雨較集中的6～8月份與CK處理產(chǎn)生差異。

2.3 短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率的影響因素

2.3.1 氣溫對(duì)土壤呼吸速率的影響

如圖5所示，氣溫對(duì)短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率具有一定的影響。各處理土壤呼吸速率均與氣溫呈指數(shù)相關(guān)關(guān)系(P<0.01)。且單施氮肥、單施磷肥和氮磷配施處理的土壤呼吸速率與氣溫的相關(guān)性高于CK處理，相關(guān)系數(shù)(r)的大小順序?yàn)镹P>P>N10>CK。表明，施肥后短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率與氣溫的相關(guān)性增強(qiáng)。從模擬氮沉降的不同氮肥梯度可以看出，N2.5和N5處理的相關(guān)系數(shù)高于N10處理。由此說(shuō)明，氮肥添加量的增加或許降低了土壤呼吸與溫度的相關(guān)性。

N2.5y=0.348 4e0.093 2x，r=0.812，P<0.01N5y=0.350 7e0.092 7x，r=0.814，P<0.01N10y=0.404 2e0.087 5x，r=0.799，P<0.01Py=0.415 1e0.090 1x，r=0.801，P<0.01NPy=0.359 6e0.095 5x，r=0.822，P<0.01CKy=0.368 3e0.086 1x，r=0.771，P<0.01圖5 不同施肥處理下土壤呼吸速率與氣溫之間的相關(guān)性

結(jié)合指數(shù)方程和趨勢(shì)線還可以看出，隨著氣溫的上升，P處理土壤呼吸速率的增強(qiáng)幅度最大，其次為NP處理，N10處理的增幅也明顯大于CK處理；N2.5和N5處理的趨勢(shì)線幾乎重疊，二者隨氣溫的增加幅度大于CK、小于N10處理。表明，施肥提高了短花針茅荒漠草原隨氣溫的上升而排放的CO2量，尤其P、NP和N10處理。

2.3.2 降雨量對(duì)土壤呼吸速率的影響

隨著降雨量的增大，短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，各處理相關(guān)性也均達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)(圖6)。其中，NP處理的相關(guān)系數(shù)最大，P處理的相關(guān)系數(shù)稍低于CK處理，N5和N10處理的相關(guān)系數(shù)明顯低于N2.5和CK處理，N2.5和CK之間近似相等。表明，氮磷配施增強(qiáng)了短花針茅荒漠草原土壤呼吸與降雨量的相關(guān)性，P處理無(wú)明顯影響，N5和N10處理明顯減弱了土壤呼吸與降雨量的相關(guān)性。

N2.5y=0.638 6e0.0129x,r=0.728,P<0.01N5y=0.661 2e0.0121x,r=0.691,P<0.01N10y=0.723 8e0.0118x,r=0.699,P<0.01Py=0.745 9e0.0125x,r=0.717,P<0.01NPy=0.663 3e0.0134x,r=0.747,P<0.01CKy=0.626 3e0.0125x,r=0.727,P<0.01圖6 不同施肥處理下土壤呼吸速率與降雨量之間的相關(guān)性

通過(guò)指數(shù)方程和趨勢(shì)線又可以看出，月降雨量在100 mm以內(nèi)時(shí)NP處理的土壤呼吸速率隨降雨量的增加而增加的幅度小于P處理，但月降雨量大于100 mm時(shí)增幅大于P處理；N10處理的土壤呼吸速率隨降雨量的增幅稍高于CK處理，但明顯低于NP和P處理；而且土壤呼吸速率隨降雨量的增加而增強(qiáng)的幅度與氮肥添加量的增加或減少之間無(wú)明顯變化規(guī)律。表明，施肥提高了短花針茅荒漠草原隨降雨量的增加而排放的CO2量，其中以P和NP處理為最明顯。

2.3.3 地下生物量對(duì)土壤呼吸速率的影響

根系呼吸是土壤呼吸的重要組成部分，因此地下生物量與土壤呼吸之間必定有著相關(guān)性。從圖7可以看出，短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率與地下生物量之間呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，且相關(guān)系數(shù)達(dá)到了0.824；地下生物量可以解釋短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率變化的68%左右(圖7)。而施肥對(duì)地下生物量產(chǎn)生一定的影響。由圖8可以看出，2012年N10、P和NP處理顯著提高了短花針茅荒漠草原地下生物量(P<0.05)，N2.5、N5處理的地下生物量增加不顯著(P>0.05)；2013年各施肥處理地下生物量與CK處理間均無(wú)顯著差異(P>0.05)?？梢?jiàn)，施肥對(duì)短花針茅荒漠草原地下生物量的影響也因年而異，降雨量大則施肥效應(yīng)顯著，降雨量小則不明顯。

圖7 土壤呼吸速率與地下生物量之間的相關(guān)性

2.3.4 土壤養(yǎng)分對(duì)土壤呼吸速率的影響

土壤養(yǎng)分是植物生長(zhǎng)、土壤微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤養(yǎng)分含量決定了植物生長(zhǎng)發(fā)育狀況和微生物量的大小。因此，土壤養(yǎng)分直接影響著根系呼吸和土壤微生物呼吸。4年連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率與土壤有機(jī)質(zhì)和有效磷含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，與硝態(tài)氮含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，但與銨態(tài)氮含量不相關(guān)(P>0.05)(表2)。表明，短花針茅荒漠草原土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和硝態(tài)氮含量的增加會(huì)促進(jìn)CO2排放量。

圖8 不同施肥處理下草地地下生物量注：相同小寫(xiě)字母表示各年不同處理間差異不顯著，P>0.05。

表2 土壤呼吸速率與土壤養(yǎng)分之間的相關(guān)系數(shù)

注:*表示顯著相關(guān)，P<0.05；**表示極顯著相關(guān)，P<0.01。

從不同施肥處理土壤養(yǎng)分的影響(表3)可以看出，施肥對(duì)土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和有效磷含量產(chǎn)生極顯著影響(P<0.01)，而對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量無(wú)影響(P>0.05)。隨著氮肥添加量的增加，土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量呈增加趨勢(shì)，N10和NP處理銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量顯著高于其他處理(P<0.05)，其次為N5處理銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量顯著高于N2.5和CK處理(P<0.05)，N2.5與CK處理間差異不顯著(P>0.05)；且N10處理的銨態(tài)氮含量顯著高于NP處理。土壤有效磷含量以P處理最高，NP其次，二者與其他不施磷處理呈顯著差異(P<0.05)，且P處理有效磷含量還顯著高于NP處理(P<0.05)，單施氮肥處理有效磷含量均無(wú)明顯變化(P>0.05)。

表3 施肥對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

注：養(yǎng)分含量為各處理3年的平均值；同列相同字母表示處理間差異不顯著，P>0.05；**表示差異極顯著，P<0.01；*表示差異顯著，P<0.05。

3 討論

3.1 短花針茅草原土壤呼吸速率及其影響因素

土壤呼吸受溫度等氣候因子和植物生長(zhǎng)的調(diào)控影響，具有明顯的季節(jié)和年際變化規(guī)律[8]。短花針茅荒漠草原土壤呼吸季節(jié)變化呈單峰型，峰值出現(xiàn)在每年8月份。相關(guān)性分析表明土壤呼吸速率與氣溫和降雨量均呈指數(shù)相關(guān)關(guān)系，可8月份并非是短花針茅荒漠草原氣溫和降雨量最高的月份。因?yàn)橥寥篮粑竟?jié)動(dòng)態(tài)主要取決于溫度和水分二者間的配置，并且因地理位置和群落類型的不同而異[9]。且溫度和水分在一定范圍內(nèi)對(duì)土壤呼吸相互促進(jìn)，在范圍之外則會(huì)相互制約[10]。本研究是在降雨量較低的荒漠草原進(jìn)行，因此，降雨量過(guò)大而抑制土壤呼吸的可能較??；但不排除7月中旬氣溫最高而抑制土壤呼吸的可能。最主要的原因是經(jīng)過(guò)5～7月份氣溫的回升和雨水季節(jié)的到來(lái)，植物逐漸長(zhǎng)出新根，到8月份根系生長(zhǎng)最旺盛，根系呼吸對(duì)土壤呼吸的貢獻(xiàn)最大，二者間的正線性相關(guān)系數(shù)(0.824)高于氣溫和降雨量與土壤呼吸之間的相關(guān)系數(shù)。這也進(jìn)一步表明了植物生長(zhǎng)旺盛季根系呼吸對(duì)土壤呼吸的貢獻(xiàn)最大。張新杰等[11]也得出了相似的結(jié)論，即生長(zhǎng)季初期新根剛開(kāi)始生長(zhǎng)，土壤呼吸大部分來(lái)自老根，到了生長(zhǎng)旺季，新根生物量增多，土壤呼吸速率加快，新根主導(dǎo)了土壤呼吸。短花針茅荒漠草原5～9月平均土壤呼吸速率的年際變化規(guī)律基本與降雨量的變化規(guī)律一致。表明，短花針茅荒漠草原土壤呼吸受降雨量的影響較大。該結(jié)果印證了“水分是荒漠草原土壤呼吸季節(jié)變化的主要控制因子[12]”的研究結(jié)論。

3.2 施肥對(duì)短花針茅草原土壤呼吸速率的影響

Peng等[13]在內(nèi)蒙古溫帶草地進(jìn)行施肥發(fā)現(xiàn)，施肥沒(méi)有改變土壤呼吸的季節(jié)變化規(guī)律，但卻在施肥后第1 年促進(jìn)了土壤呼吸，同時(shí)也改變了土壤呼吸和不同氣候要素之間的關(guān)系，比如增加了土壤呼吸對(duì)水分的依賴性，降低了土壤呼吸溫度敏感系數(shù)。究其原因，施肥是通過(guò)增加土壤中易分解有機(jī)質(zhì)，改善土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素平衡，增加土壤中根系的生物量，進(jìn)而促進(jìn)微生物分解活動(dòng)和根系的呼吸[14-15]。本研究中，短花針茅荒漠草原土壤呼吸的季節(jié)變化規(guī)律也未受不同施肥處理的影響，施肥后土壤呼吸速率有增加趨勢(shì)，同時(shí)施肥也改變了土壤呼吸與氣溫和降雨量之間的相關(guān)性。而且，不同施肥處理對(duì)短花針茅荒漠草原土壤呼吸的影響不同。

土壤硝態(tài)氮、有機(jī)質(zhì)和有效磷含量均與土壤呼吸呈顯著正相關(guān)關(guān)系，而施氮肥可以提高土壤硝態(tài)氮含量，施磷肥或氮磷配施可以提高土壤有效磷含量和硝態(tài)氮含量。因此，單施氮肥、單施磷肥或氮磷配施均促進(jìn)了短花針茅荒漠草原生長(zhǎng)季土壤呼吸。但降雨量較低的年份(如2014年)，土壤呼吸速率低，施肥對(duì)其影響不顯著；降雨量較高時(shí)(如2012年)，N10、P和NP處理地下生物量顯著增長(zhǎng)，根系呼吸隨之增強(qiáng)，提高了土壤呼吸速率。陳全勝等[16]、王健林等[17]也指出，水分較缺乏情況下降雨事件會(huì)強(qiáng)烈地激發(fā)土壤呼吸，因?yàn)橥寥浪诌^(guò)低會(huì)限制微生物呼吸和根系呼吸[18]。雖然2013年各施肥處理地下生物量無(wú)顯著變化，但2013年生長(zhǎng)季降雨量高于2014年，尤其2013年7月降雨量(95.5 mm)明顯高于2014年7月(52.6 mm)，對(duì)根系呼吸和微生物呼吸產(chǎn)生促進(jìn)作用，可見(jiàn)，2013年N10、P和NP處理土壤呼吸速率顯著高于CK處理，卻在2014年無(wú)差異。表明，單施氮肥、單施磷肥或氮磷配施對(duì)短花針茅荒漠草原生長(zhǎng)季土壤呼吸的影響因降雨量的多少而決定，降雨量越高對(duì)土壤呼吸的影響越明顯。王珍等[19]在氮肥添加試驗(yàn)中也得出了相似的結(jié)論。

本研究中，模擬氮沉降處理均促進(jìn)了短花針茅荒漠草原生長(zhǎng)季平均土壤呼吸，而且，隨著氮肥添加量的增加，土壤呼吸速率呈增強(qiáng)趨勢(shì)。這主要是氮肥的添加促進(jìn)了植物根系的生長(zhǎng)，提高了根系自養(yǎng)呼吸。但是，氮肥添加量的增加會(huì)減弱土壤呼吸與氣溫和降雨量的相關(guān)性。這可能是施氮濃度的提高降低了微生物酶活性[20]，抑制了異養(yǎng)呼吸[21]，從而減弱了對(duì)環(huán)境因子的敏感性。該結(jié)果符合Zhou等[22]研究得出的結(jié)論，即自養(yǎng)呼吸對(duì)氮添加的反應(yīng)與根系生物量密切相關(guān)，氮添加與異養(yǎng)呼吸呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。當(dāng)然，土壤呼吸對(duì)施肥的響應(yīng)關(guān)系因研究區(qū)域土壤養(yǎng)分狀況和施氮濃度的不同而不同[23]。在氮含量豐富的環(huán)境中，氮添加會(huì)抑制土壤呼吸，在氮限制的地區(qū)，氮添加則會(huì)促進(jìn)土壤呼吸[24-25]。而短花針茅草原是草原向荒漠過(guò)渡的一類草原，土壤貧瘠，氮素和磷素較為缺乏。因此，添加氮素和磷素對(duì)短花針茅草原土壤肥力的提高和植物的生長(zhǎng)均會(huì)產(chǎn)生正效應(yīng)。施磷肥后，土壤有效磷含量顯著上升，而有效磷含量的增加在一定程度上促進(jìn)土壤微生物的生長(zhǎng)繁殖[26]，進(jìn)而增強(qiáng)微生物呼吸；同時(shí)，磷肥對(duì)植物根系生長(zhǎng)也有促進(jìn)作用，根系呼吸隨之增強(qiáng)。因此，單施磷處理土壤呼吸高于單施氮肥和氮磷配施處理，且隨氣溫和降雨量的上升而增加的幅度也最大。氮磷配施比單施氮或磷肥更有效補(bǔ)充土壤養(yǎng)分，提高土壤肥力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。本研究中，氮磷配施處理土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和有效磷含量均顯著提高，2012年地下生物量顯著增加，土壤呼吸與氣溫和降雨量的相關(guān)性增強(qiáng)，生長(zhǎng)季平均土壤呼吸速率稍低于單施磷處理。

4 結(jié)論

短花針茅荒漠草原土壤呼吸受降雨量的影響較大，降雨量高的年份對(duì)土壤呼吸的影響較明顯；單施氮肥、單施磷肥或氮磷配施均促進(jìn)了短花針茅荒漠草原土壤呼吸速率，但其作用程度受降雨量多少而不同，特別是單施磷肥后對(duì)土壤呼吸速率提高明顯；隨著模擬氮沉降量的增加，土壤呼吸速率呈增強(qiáng)趨勢(shì)，但土壤呼吸與環(huán)境因子間的相關(guān)性減弱。