全 文 ：第20卷 第3期
Vol.20 No.3
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2012年 5月
May. 2012
修剪频率对混播草坪土壤呼吸特征的影响
高伟平,周 禾*,熊 雪
(中国农业大学动物科技学院草业科学系,北京 100193)
摘要:以草地早熟禾(Poapretensis)和高羊茅(Festucaarundinacea)混播草坪为研究对象,采用开路式土壤碳通量
测量系统Li-8100对不同修剪频率下草坪的土壤呼吸昼夜变化特征进行研究,旨在探讨修剪对城市草坪土壤呼吸
特征的影响。结果表明:草坪在1周修剪1次、2周修剪1次和常规修剪(对照)这3种情况下,其土壤呼吸速率昼
夜变化均呈单峰曲线模式,且3种情况下草坪土壤呼吸速率日最高值均出现在12:00-14:00,而日最低值出现的
时间不一;从草坪土壤日呼吸总量来看,6月与7月草坪在1周修剪1次处理、2周修剪1次处理和对照之间差异均
不显著,8月草坪在1周修剪1次处理下与对照之间差异不显著,而两者与草坪2周修剪1次的处理之间差异显著
(P<0.05);从整体来看,3种情况下草坪的土壤呼吸速率均与5cm土层地温成显著正相关(P<0.05),与其他温
度指标的相关性因不同月份和不同处理而不同,而草坪土壤呼吸的Q10值的大小基本上都随着土层深度增加而增
加。
关键词:混播草坪;修剪频率;土壤呼吸;土壤温度
中图分类号:S154.4;S688.4 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2012)03-0471-08
EffectofMowingFrequencyonCharacteristics
ofSoilRespirationofMixedTurfgrass
GAOWei-ping,ZHOUHe*,XIONGXue
(DepartmentofGrasslandScience,ColegeofAnimalScienceandTechnology,ChinaAgricultureUniversity,Beijing100193,China)
Abstract:MixedturfgrassconsistingofPoapretensisandtalfescueinfrontoftheHerbageSeedPavilion
atChineseAgriculturalUniversitywasresearched.Diurnaldynamiccharacteristicofturfgrasssoilrespira-
tionrateamongdifferentmowingfrequencieswasmeasuredusingLi-8100system.Resultsshowedthatthe
diurnalvariationofsoilrespirationratepresentedamonopeakcurveformowingonceaweek,mowingonce
everytwoweeksandcommonpractice(control).Themaximumsoilrespirationrateappearedat12:00-
14:00foraltreatments,whereastheminimumsoilrespirationrateappearsinconsistentforaltreatments.
AnnualtotalsoilrespirationoutputofturfgrasshadnosignificantdifferenceamongaltreatmentsinJune
andJuly.Annualtotalsoilrespirationoutputofturfgrassmowedonceeverytwoweekshadsignificant
differenceinAugustcomparedwiththatofturfgrasswhenmowedonceaweekandthecontrol.Therewas
nosignificantdifferencebetweentheturfgrassmowedonceaweekandcontrol.Therewasasignificant
positivecorrelationasawholebetweensoilrespirationratesandsoiltemperaturesatfivecmdepthinal
treatments.However,thecorrelationbetweensoilrespirationratesandothertemperatureindicatorsvar-
iedfordifferentmonthsanddifferenttreatments.Q10valueofturfgrasssoilrespirationwasincreasedwith
soildepthincreasing.
Keywords:Mixedturfgrass;Mowingfrequency;Soilrespiration;Soiltemperature
土壤呼吸作为全球碳循环的一个主要流通环
节,使土壤碳以CO2 的形式流向大气圈,是土壤碳
的主要输出途径[1-2]。土壤呼吸发生微小变化大气
中CO2 浓度就会出现明显改变[3],因此研究土壤呼
吸对准确计算全球碳收支和探讨全球变暖及其对未
来人类生存环境的影响都具有非常重要的意义。
随着城市化的发展和绿化水平的提高,城市面
积和绿化覆盖率逐年增加,草坪在城市绿化中的比
例也不断加大,它在提供人们休闲、娱乐和美学功能
的同时,也是城市主要温室气体的源和汇[4]。目前,
收稿日期:2011-11-07;修回日期:2012-03-10
作者简介:高伟平(1985-),女,河南洛阳人,硕士研究生,主要从事草坪管理方面的研究,E-mail:gwp1019@126.com;*通信作者Author
forcorrespondence,E-mail:zhouhe@cau.edu.cn
草 地 学 报 第20卷
中国关于不同生态系统土壤呼吸的研究报道较多,
但主要集中在森林或天然草原的土壤呼吸特征及其
影响因子,而有关城市草坪CO2 源汇动态及影响因
素的研究较少[5]。城市草坪不同于天然草原,受人
为管理因素(修剪、灌溉、施肥等)的影响比较大,因
为草坪是人工建植的生态系统,为满足草坪坪用性
状和质量要求,修剪是草坪养护管理的重要措施之
一,然而它与草坪生态系统碳吸存之间的关系比较
复杂。一方面,常规修剪会造成草坪植物生物量和
养分流失;另一方面,不同的修剪模式对草坪土壤呼
吸和碳平衡的影响不同[6]。因此,本研究对不同修
剪频率对混播草坪土壤CO2 释放昼夜动态进行比
较,并探讨了土壤温度的影响,旨在探究修剪措施对
城市草坪土壤呼吸特征的影响,以期为减缓温室效
应以及改进和完善草坪管理模式提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于北京市海淀区中国农业大学牧草种
子楼前的草地早熟禾(Poapretensis)和高羊茅
(Festucaarundinacea)混播草坪内,地处 E116°
18′,N39°12′,海拔50m左右。属典型的暖温带半
湿润大陆性季风气候,夏季炎热多雨,冬季寒冷干
燥,春秋短促,年均温10~12℃,全年无霜期180~
200d,年均降雨量600mm,且集中在夏季6-8
月[7]。土壤类型为潮土,土壤肥力中等(表1)。
试验地草坪建植于1993年,以草地早熟禾2个
品种:纳苏 (Nassau)和菲尔金 (Fylking),各占
30%,高羊茅2个品种:猎狗(Houndog)和爱瑞
(Aride),各占20%的混播比例建植。在建植后的
十几年间,草坪曾出现退化迹象,经过几次补播和相
应的管护,草坪基本保持正常生长状态。至2010
年,草坪群落中草地早熟禾约占75%,高羊茅约占
25%,植被覆盖和生长相对均一,但枯草层较厚。草
坪基本管理措施为:在生长季内视草坪生长高度进
行修剪,留茬高度为5cm,在春秋2季每1到2周
喷灌1次,夏季视降雨情况进行喷灌。施肥时间和
施肥量依草坪生长状况而定,建植初期每年春秋2
季各施15g·m-2尿素,之后每隔1~2年进行适量
施肥。冬季浇越冬水1次,春季返青水1次。
表1 试验地草坪土壤的基本理化性质
Table1 Basicphysicalandchemicalpropertiesofsoilintestedturfgrass
土壤深度
Soildepth
/cm
有机碳
Organiccarbon
/g·kg-1
全氮
Totalnitrogen
/%
速效磷
Rapidlyavailablephosphorus
/mg·kg-1
速效钾
Rapidlyavailablepotassium
/mg·kg-1
容重
Bulkdensity
/g·cm-3
pH
0~10 19.72 0.15 10.72 155.34 1.33 8.06
10~20 10.08 0.10 6.25 119.03 1.40 7.99
1.2 研究方法
1.2.1 观测小区的设置及呼吸测定 选择本底条
件基本一致,植物覆盖和生长较为均一的草坪,采用
单因素随机区组设计,修剪频率分为1周修剪1次
与2周修剪1次2个水平,即处理Ⅰ:1周修剪1
次;处理Ⅱ:2周修剪1次,重复3次,并设3个对照
处理(CK),对照小区内草坪按照1/3修剪原则进行
修剪,小区面积为3m×3m,小区间隔为60cm,修
剪高度为5cm;在每个小区中央位置设一个土壤隔
离环,环内需齐地面剪掉植物(此工作在每次试验的
前1d进行),用于土壤呼吸速率的测定,灌溉按照
草坪需求进行,保证其不受干旱胁迫。
本试验采用开路式土壤碳通量测量系统 Li-
8100(Li-CORInc,NE,USA)的短期测量室测定不
同处理草坪的土壤呼吸。测定时间为2011年6月
11-12日、7月9-10日和8月11-12日的8:00
时至次日8:00时,观测的时间间隔:白天2h,夜间
3h。在测定的前1d(至少提前24h)布置好土壤隔
离环,以减少扰动对呼吸的影响,土壤隔离环的直径
为20cm,高度10cm,土壤隔离环露出土壤表面约
2~3cm。5,10,15和20cm土层的地温用专用地
温计测定。0~10cm和10~20cm的土壤湿度用
烘干法测定。
1.2.2 呼吸模型的构建 土壤呼吸速率(Rs)与土
壤温度(T)关系模型如下:
Rs=aebT
其中:a,b为待定参数,a是温度为0℃时的土
壤呼吸速率;b是温度反应系数。
Q10值可以通过下式确定:
Q10=e10T
274
第3期 高伟平等:修剪频率对混播草坪土壤呼吸特征的影响
1.3 日呼吸量的计算
利用土壤呼吸速率随时间变化的动态曲线对时
间轴进行积分,可分别求出不同处理草坪的土壤日
呼吸总量。
1.4 数据分析
不同修剪频率处理的草坪土壤呼吸速率的差异
性检验以及和其他因子之间的相关性检验采用
SPSS11.5统计分析软件进行分析,所有的图采用
Excel2003绘制。
2 结果与分析
2.1 不同修剪频率下草坪土壤呼吸速率的昼夜
变化
3种修剪频率处理下草坪土壤呼吸速率的昼夜
变化模式均表现为单峰曲线(图1)。其土壤呼吸速
率日最高值均出现在12:00-14:00;而日最低值出
现的时间不一,08:00时、次日3:00时和6:00时均
出现过最低值;草坪土壤呼吸速率基本表现为白天
高于夜间,且3种处理下草坪土壤呼吸速率的最高
值和最低值均与5cm土层地温的最高值和最低值
出现时间十分一致(图2),与10cm土层地温的最
高值和最低值出现时间基本同步,与15cm 和20
cm土层地温的最高值和最低值出现时间除6月一
致外,7月和8月均不一致。
3个处理间草坪土壤呼吸速率的大小顺序均为
8月>7月>6月,但不同处理间草坪平均土壤呼吸
速率不同。在各观测日中,6月和7月3种处理间
草坪平均土壤呼吸速率由大到小的顺序为1周修剪
1次处理 >对照>2周修剪1次处理,8月为对照
>1周修剪1次处理>2周修剪1次处理。此外,6
月3种处理草坪土壤呼吸速率的平均值均出现在
08:00-10:00和18:00-21:00;7月2周修剪1次
处理和对照的草坪土壤呼吸速率的平均值均出现在
08:00-10:00和16:00-18:00,而1周修剪1次处
理的草坪仅出现在16:00-18:00;8月1周修剪
1次处理的草坪土壤呼吸速率的平均值出现在
14:00-16:00,18:00-21:00和0:00-3:00,2周
修剪1次处理的草坪出现在08:00-10:00和16:00
-18:00,常规修剪(对照)草坪出现在08:00-
10:00和0:00-3:00,由此看来,草坪白天08:00-
10:00的土壤呼吸观测值能较好的代表全天24h
的平均值。
图1 不同修剪频率下草坪土壤呼吸速率的昼夜变化
Fig.1 Diurnalvariationofsoilrespirationrateamongdifferentmowingtimesintestedturfgrass
374
草 地 学 报 第20卷
图2 不同修剪频率下草坪5,10,15和20cm土层地温的变化
Fig.2 Diurnalvariationofsoiltemperatureat5,10,15and20cmdepthintestedturfgrass
2.2 不同修剪频率下草坪土壤呼吸CO2 日释放量
的比较
本研究利用土壤呼吸速率随时间的变化曲线与
时间轴间进行积分求面积的方法,分别计算了不同
修剪频率下草坪不同月份的土壤日呼吸总量(表
2)。并且用独立样本T 检验法分析了草坪6月、7
和8月份土壤日呼吸量间的差异显著性,从表中可
以看出,6月和7月的3种处理之间差异均不显著,
8月表现为2周修剪1次处理与1周修剪1次处理
和对照之间差异显著;且6月草坪土壤日呼吸总量
表现为1周修剪1次处理>2周修剪1次处理>对
照,7月和8月均表现为对照>1周修剪1次处理>
2周修剪1次处理;从整个夏季来看,草坪在1周修
剪1次处理与对照之间土壤平均日呼吸总量比较接
近,而两者都大于2周修剪1次处理的草坪土壤平
均日呼吸总量。
表2 不同修剪频率下草坪土壤日呼吸总量的比较
Table2 Comparisonofturfgrasssoildiurnaltotalrespirationamongdifferentmowingtimes g·m-2·d-1
日期
Date
1周修剪1次
Mowingonceaweek
2周修剪1次
Mowingoncetwoweeks
对照
Control
6月June 20.66±1.50a 19.10±1.06a 19.00±1.15a
7月July 21.71±1.11a 19.66±1.08a 22.01±1.26a
8月Aug. 34.09±1.58a 29.95±1.62b 36.30±1.44a
平均Average 25.49±7.47 22.90±6.11 25.77±9.24
注:同一行字母间不同代表土壤呼吸差异显著(P<0.05)
Note:differentlettersinthesamerowshowedsignificantdifferenceat5%levelamongthreetreatmentsinthesamemonth
2.3 土壤温度对草坪土壤呼吸速率的影响
土壤呼吸与温度、水分条件的量化关系是深入
了解土壤呼吸主要驱动机制、正确建立相关预测模
型的核心数据。本研究利用Pearson相关分析方法
分别计算了1周修剪1次处理、2周修剪1次处理
和对照下不同月份土壤呼吸速率与土壤温度的相关
系数(表3)。从表中可以看出,6月3种处理下草坪
的土壤呼吸速率与各温度指标均表现出极显著正相
关关系;7月3种处理下草坪的土壤呼吸速率与5
cm和10cm土层地温均表现出极显著正相关关系
(P<0.01),与其他温度指标的相关性不显著;8月
1周修剪1次处理与2周修剪1次处理草坪的土壤
呼吸速率与5cm土层地温显著正相关(P<0.05),
与其他地温指标的相关性不显著,甚至与20cm土
层地温负相关;而对照中,草坪土壤呼吸速率与
5cm和10cm土层地温都表现出极显著的正相关关
474
第3期 高伟平等:修剪频率对混播草坪土壤呼吸特征的影响
系(P<0.05),与15cm土层地温显著正相关(P< 0.05),与20cm土层地温相关性较差。
表3 草坪土壤呼吸变化与土壤温度的相关关系
Table3 Correlationbetweenchangesofsoilrespirationandsoiltemperaturesintestedturfgrass
处理
Treatments
日期
Date
5cm地温
Soiltemperature
10cm地温
Soiltemperature
15cm地温
Soiltemperature
20cm地温
Soiltemperature
1周修剪1次
Mowingonceaweek
6月 0.925** 0.963** 0.898** 0.787**
7月 0.913** 0.731** 0.434 0.042
8月 0.649* 0.373 0.075 -0.277
2周修剪1次
Mowingoncetwoweeks
6月 0.872** 0.930** 0.891** 0.793**
7月 0.954** 0.830** 0.577 0.199
8月 0.636* 0.438 0.199 -0.084
对照
Control
6月 0.905** 0.958** 0.900** 0.794**
7月 0.912** 0.810** 0.609 0.307
8月 0.853** 0.894** 0.653* 0.187
注:*代表在0.05水平下显著相关,**代表在0.01水平下极显著相关
Note:*showedsignificantcorrelationatthe0.05level,**showedsignificantcorrelationatthe0.01level
土壤温度是影响草坪土壤呼吸变化的主要环境
因子之一,目前模拟土壤呼吸与温度变化关系的模
型以指数模型应用最为广泛。故此,本研究利用指
数模型分别对3个处理6月、7月和8月土壤呼吸
数据与土壤温度数据的平均值进行了拟合,并计算
了基于不同温度指标的Q10值(表4)。
不同月份及不同修剪频率下草坪土壤呼吸与温
度的指数关系拟合度不同,温度敏感性也不同(表
4)。从6月份来看,1周修剪1次、2周修剪1次和
对照这3种情况下草坪土壤呼吸速率与10cm土层
地温的拟合度最高,其最佳拟合度 R2 分别是
0.924,0.849和0.917。利用指数模型模拟,温度
变化分别能够解释其土壤呼吸变化的92.4%,84.9%
和91.7%,对应的Q10值分别是1.50,1.58和1.56,
从不同层次地温对应的Q10值来看,草坪各处理均
表现为20cm土层地温>15cm土层地温>10cm
土层地温>5cm土层地温;从7月份来看,3种情况
下草坪的土壤呼吸速率与各温度指标的拟合度中以
5cm土层地温最高,10cm土层地温次之,其最佳拟
合度R2 分别是0.828,0.921和0.810。利用指数
模型,模拟温度变化分别能够解释其土壤呼吸变化
的82.8%,92.1%和81.0%,对应的Q10值分别是
1.24,1.14和1.19,从不同层次地温对应的Q10值
来看,1周修剪1次处理与2周修剪1次处理中草
坪为10cm土层地温最高,15cm土层地温次之,20
cm土层地温最低,对照中草坪基本表现为Q10随土
壤深度的增加而增加;从8月份来看,1周修剪1次
处理与2周修剪1次处理中草坪土壤呼吸速率与各
温度指标的拟合度中以5cm土层地温最高,而对照
中草坪的土壤呼吸速率与各温度指标的拟合度中以
10cm 土层地温最高。其最佳拟合度R2 分别是
0.411,0.406和0.843,利用指数模型,模拟温度变
化分别能够解释其土壤呼吸变化的41.1%,40.6%
和84.3%,对应的Q10值分别是1.19,1.22和2.04,
从不同层次地温对应的Q10值来看,1周修剪1次处
理与2周修剪1次处理中草坪基本表现为Q10值随
土壤深度的增加而降低,对照中草坪表现为Q10值
随土壤深度的增加而增加。
3 讨论
3.1 不同修剪频率下草坪土壤呼吸速率的昼夜
动态
本研究中,不同修剪频率下草坪土壤呼吸速率
的昼夜变化均表现为单峰曲线,其最大值均出现在
12:00-14:00,最小值出现的时刻不统一,08:00
时、次日3:00时和6:00时均出现过最小值,这与已
报道的土壤呼吸速率的昼夜变化规律基本一致,差
异之处在于土壤呼吸速率峰值出现的时间有所不
同[8-10]。如齐玉春等[8]研究发现内蒙古半干旱草原
土壤呼吸速率的昼夜变化表现为单峰曲线,其最大
值出现在13:00-14:00,最小值出现在23:00-
24:00。聂明华等[9]以福州市区的城市草坪为研究
对象,研究其土壤呼吸的昼夜变化特征,结果发现草
坪土壤呼吸有明显的日变化特征,且草坪土壤呼吸
速率昼夜变化呈单峰曲线,晴天最大值出现在15:
00时左右。笔者认为导致土壤呼吸峰值出现时间
发生变化的主要原因是不同区域及不同地带间水热
条件的变化。另外,土壤呼吸CO2 排放量的昼夜变
化模式也有双峰曲线,李明峰等[11]在研究锡林河流
574
草 地 学 报 第20卷
表4 不同修剪频率下草坪土壤呼吸
与土壤温度的关系模型参数
Table4 Modelparametersofrespirationsandturfgrass
soiltemperatureamongdifferentmowingtimes
(a)1周修剪1次
Mowingonceaweek
日期
Date
土壤深度
Soildepth/cm
拟合方程
Fittingequation
R2 Q10
6月
5 R=3.3210e0.0238T 0.837 1.27
10 R=2.1330e0.0406T 0.924 1.50
15 R=1.2265e0.0642T 0.821 1.90
20 R=0.4206e0.1090T 0.645 2.97
7月
5 R=3.4763e0.0212T 0.828 1.24
10 R=2.5486e0.0328T 0.538 1.39
15 R=2.6461e0.0325T 0.194 1.38
20 R=5.4123e0.0069T 0.003 1.07
8月
5 R=5.9867e0.0178T 0.411 1.19
10 R=6.1870e0.0166T 0.131 1.18
15 R=8.9276e0.0047T 0.004 1.05
20 R=31.4406e-0.0378T 0.083 0.69
(b)2周修剪1次
Mowingoncetwoweeks
日期
Date
土壤深度
Soildepth/cm
拟合方程
Fittingequation
R2 Q10
6月
5 R=2.8760e0.0260T 0.724 1.30
10 R=1.7080e0.0459T 0.849 1.58
15 R=0.8653e0.0747T 0.800 2.11
20 R=0.2363e0.1290T 0.650 3.63
7月
5 R=4.0346e0.0129T 0.921 1.14
10 R=3.1954e0.0214T 0.696 1.24
15 R=2.9803e0.0246T 0.337 1.28
20 R=3.8747e0.0154T 0.040 1.17
8月
5 R=4.8453e0.0201T 0.406 1.22
10 R=4.4005e0.0231T 0.197 1.26
15 R=5.2888e0.0175T 0.044 1.19
20 R=12.3448e-0.0110T 0.005 0.90
(C)对照
Control
日期
Date
土壤深度
Soildepth/cm
拟合方程
Fittingequation
R2 Q10
6月
5 R=3.0405e0.0253T 0.797 1.29
10 R=1.8530e0.0442T 0.917 1.56
15 R=0.9944e0.0707T 0.833 2.03
20 R=0.2982e0.1211T 0.665 3.36
7月
5 R=3.8773e0.0175T 0.810 1.19
10 R=2.7356e0.0303T 0.658 1.35
15 R=2.2430e0.0384T 0.388 1.47
20 R=2.3597e0.0371T 0.110 1.45
8月
5 R=3.2339e0.0395T 0.706 1.48
10 R=1.2161e0.0714T 0.843 2.04
15 R=0.4901e0.1036T 0.688 2.82
20 R=0.3344e0.1170T 0.277 3.22
域羊草(Leymuschinense)群落春季CO2 排放日变
化特征时发现,CO2 排放特征表现出明显的规律
性,即CO2 日变化呈现2个峰值:一个出现在7:00
-8:00,一个出现在13:40时,其变化曲线呈“鞍”
形,认为第1个峰值产生的原因是日出前后露水的
大量形成造成的。也有学者研究认为土壤呼吸昼夜
变化没有明显规律,主要是因为不同植物种类在不
同环境条件下土壤呼吸速率昼夜变化模式表现不
同,张静[12]研究亚热带马尼拉(Zoysiamatrella)草
坪土壤呼吸速率昼夜变化动态发现,全年草坪土壤
呼吸速率昼夜变化大多数规律明显,表现为单峰曲
线,但是在寒冷的11月与1月土壤呼吸速率波动不
大,其原因主要是土壤呼吸速率的昼夜变化模式受
土壤温度的影响很大,同时还受到土壤含水量、降雨
和降雪等其他环境因子的影响。Tang等[13]通过对
加利福尼亚的稀树草原橡树(Quercuspalustris)林
土壤呼吸研究发现,橡树下和林外开阔地的土壤呼
吸速率在早上6:00到13:00之间一直呈下降趋势,
其主要原因就是极高的土壤温度和极低的土壤含水
量导致土壤微生物的温度敏感性降低,进而限制了
土壤呼吸。
3.2 修剪对草坪土壤CO2 释放量的影响
修剪措施对植物的分蘖能力、再长速度和再生
量以及生物量及其分配都有很大影响。许多学者都
研究了修剪与不修剪对草坪土壤呼吸的影响,认为
修剪使得吸收产物的补给降低,还可能使土壤温度
发生改变,并对表层有机质产生影响,从而影响土壤
CO2的释放速率[14-15]。如Bahn等[14]研究刈割与否
对温带草原土壤呼吸的影响发现,刈割后土壤呼吸
减少了10%~20%,张静[12]对马尼拉草坪的研究也
发现,修剪使得草坪土壤呼吸速率减少了大约10%
~20%,并且认为原因是修剪使得草坪土壤呼吸的
主导因子发生了变化。
在同一修剪高度下,修剪频率直接影响着植物
总的生物量及其地上与地下生物量的比例(F/C)。
许多研究表明,同一修剪高度下,植物总的生物量与
F/C均随着修剪频率的增加而降低[16-17]。而土壤
呼吸主要包括土壤微生物呼吸和根呼吸,故植物根
系生物量的大小必然影响其土壤呼吸的强弱。本试
验针对修剪频率对草坪土壤呼吸速率的影响进行研
究,结果表明同一修剪高度下,就草坪土壤CO2 日
释放量来说,1周修剪1次处理高于2周修剪1次
处理,对照则游离于两者之间,但是3个处理之间差
674
第3期 高伟平等:修剪频率对混播草坪土壤呼吸特征的影响
异不显著,除8月份草坪1周修剪1次处理和对照
与2周修剪1次的处理之间差异显著外(P<
0.05),初步认为可能是3个处理之间由于修剪频率
不同而导致其根生物量的不同以及不同气候条件所
造成的。但是由于这方面的研究至今还未见报道,
所以确切的原因还有待进一步考证。
3.3 土壤温度对草坪土壤呼吸的影响
温度是影响植物生长、发育和功能的重要环境
因子,是调节陆地生态系统生物地球化学过程的关
键因素之一[18]。许多研究表明,土壤呼吸与土壤温
度之间具有显著的相关关系,主要有线性关系、二次
方程关系、指数关系等,而目前以指数关系表达的最
多[19-20],温度变化一般可以解释土壤呼吸日变化和
季节性变化的大部分变异[21]。本研究对混播草坪3
个处理间土壤呼吸速率与5,10,15和20cm土层
地温的相关性均作了相关分析,相比之下,5cm土
层地温与土壤呼吸速率的相关性最好,这可能是草
坪土壤呼吸速率的变化与5cm土层地温变化比较
同步的缘故。
Q10值是土壤呼吸对温度变化的敏感程度,即温
度每升高10℃,土壤呼吸增加的倍数[22]。利用不同
的温度指标得出的Q10值通常存在一定差异,且呈
现出Q10值随着土层深度增加而增加的规律。如齐
玉春等[23]研究内蒙古锡林河流域主要针茅(Stipa
capillata)草地土壤呼吸变化的结果表明,从不同层
次地温对应的Q10值来看,各草地类型均表现为10
cm土层地温>5cm土层地温>地表温度,即下层
土壤比上层土壤具有更高的温度敏感性。Fierer
等[24]也研究指出,Q10值与测定温度的土壤深度有
关,土壤呼吸的Q10值随着测定温度的土层深度增
加而增加,而且土壤表层的Q10值比下层土壤的Q10
值小。这主要是因为地温在一定的土壤层深度内随
着土壤深度增加而减小造成的。本研究结果也表
明,在6月份,3种处理间草坪土壤呼吸的Q10值都
随着土层深度增加而增加,且土壤表层的Q10值比
下层土壤的Q10值小,而7月和8月草坪土壤呼吸的
Q10值并没有一定的规律性,其原因可能是6月份3
种处理间草坪土壤呼吸速率与5,10,15和20cm
土层地温均呈极显著的指数相关关系,而7月和8
月3种处理间草坪土壤呼吸速率仅与5cm 或10
cm土层地温呈显著的指数相关关系,而与15cm和
20cm土层地温之间没有明显的相关关系。
4 结论
无论是1周修剪1次、2周修剪1次还是常规
修剪(对照)的情况下,草坪土壤呼吸速率的昼夜变
化均表现为单峰曲线,其最大值均出现在12:00-
14:00,最小值出现的时间不统一,08:00时、次日
3:00时和6:00时均出现过最小值。
就草坪土壤日呼吸总量来说,6月和7月3种
处理之间差异均不显著,8月表现为2周修剪1次
处理与1周修剪1次处理、对照之间差异显著;且6
月草坪土壤日呼吸总量表现为1周修剪1次处理>
2周修剪1次处理>对照,7月和8月均表现为对照
>1周修剪1次处理>2周修剪1次处理。
6月3种处理间草坪土壤呼吸速率与5,10,15
和20cm土层地温均呈极显著的指数相关关系,且
土壤呼吸的Q10值都随着土层深度增加而增加,土
壤表层的Q10值比下层土壤的Q10值小,而7月和8
月3种处理间草坪土壤呼吸速率仅与5cm 或10
cm土层地温呈显著的指数相关关系,而与15cm和
20cm土层地温之间没有明显的相关关系,土壤呼
吸的Q10值也没有明显的规律性。
参考文献
[1] RaichJW,SchlesingerW H.Theglobalcarbondioxideflux
insoilrespirationanditsrelationshiptovegetationandclimate
[J].TelusB,1992,44(2):81-99
[2] SchlesingerW H,AndrewsJA.Soilrespirationandtheglob-
alcarboncycle[J].Biogeochemistry,2000,48(1):7-20
[3] JanssensIA,LankreijerH,MatteucciG,etal.Productivity
overshadowstemperatureindeterminingsoilandecosystem
respirationacrossEuropeanforests[J].GlobalChangeBiolo-
gy,2001,7(3):269-278
[4] KayeJP,McculeyRL,BurkeIC.Carbonfluxes,nitrogen
cyclingandsoilmicrobialcommunitiesinadjacenturban,n-
ativeandagriculturalecosystems[J].GlobalChangeBiology,
2005,11(4):575-587
[5] RaichJW,TufekciogluA.Vegetationandsoilrespiration:
Correlationsandcontrols[J].Biogeochemistry,2000,48(1):
71-90
[6] 李熙波,杨玉盛,曾宏达,等.城市草坪生态系统碳吸存研究进
展[J].草原与草坪,2009(3):79-84
[7] 章学梅,邹妍,韩烈宝,等.不同尿素施肥水平对北方混播草坪
中土壤各形态氮的影响[J].中国农学通报,2009,25(2):128-
132
[8] 齐玉春,董云社,刘纪远,等.内蒙古半干旱草原CO2 排放通量
日变化特征及环境因子的贡献[J].中国科学D辑:地球科学,
2005,35(6):493-501
[9] 聂明华,曾宏达,杜紫贤,等.城市草坪呼吸冬季日动态特征研
774
草 地 学 报 第20卷
究[J].贵州农业科学,2008,36(4):122-125
[10]师广旭,耿浩林,王云龙,等.克氏针茅草原土壤呼吸及其影响
因子[J].生态学报,2008,28(7):3409-3416
[11]李明峰,董云社,齐玉春.锡林河流域羊草群落春季CO2 排放
日变化特征分析[J].中国草地,2003,25(3):9-14
[12]张静.亚热带马尼拉草坪生态系统呼吸及影响因子[D].福
州:福建师范大学,2008:49-52
[13]TangJW,BaldocchiD.Spatial-temporalvariationinsoilres-
pirationinanoak-grasssavannaecosysteminCaliforniaandits
partitioningintoautotrophicandheterotrophiccomponents
[J].Biogeochemistry,2005,73(1):183-207
[14]BahnM,KnappM,GarajovaZ,etal.Rootrespirationin
temperaturemountaingrasslandsdifferinginlanduse [J].
GlobalChangeBiology,2006,12(6):995-1006
[15]CaoGM,TangYH,MoW H.Grazingintensityalterssoil
respirationinanalpinemeadowontheTibetanplateau[J].
SoilBiologyandBiogeochemistry,2004,36(2):237-243
[16]韩建国,李鸿祥,张宏海,等.修剪频率和高度对草地早熟禾/
高羊茅草坪质量的影响[J].草地学报,1997,5(2):142-146
[17]吴开贤,陈蕴,赵玲,等.修剪干扰下高羊茅的生长与生物量分
配[J].云南农业大学学报,2010,25(1):103-106
[18]耿元波,董云社,齐玉春.草地生态系统碳循环研究评述[J].
地理科学进展,2004,23(3):74-81
[19]FangC,MoncrieffJB.ThedependenceofsoilCO2effluxon
temperature[J].SoilBiologyandBiochemistry,2001,33(2):
155-165
[20]AlvarezR,AlvarezCR.Temperatureregulationofsoilcar-
bondioxideproductionintheHumidPampaofAregentina:
Estimationofcarbonfluxesunderclimatechange[J].Biology
FertilizationSoils,2001,34(4):282-285
[21]LiuXZ,WanSQ,SuB,etal.ResponseofsoilCO2effluxto
watermanipulationinatalgrassprairieecosystem [J].Plant
andSoil,2002,240(2):213-223
[22]房秋兰,沙丽倩.西双版纳热带季节雨林与橡胶林土壤呼吸
[J].植物生态学报,2006,30(1):97-103
[23]齐玉春,董云社,刘立新,等.内蒙古锡林河流域主要针毛属草
地土壤呼吸变化及其主导因子[J].中国科学:地球科学,
2010,40(3):341-351
[24]FiererN,AlenAS,SchimelJP,etal.Controlsonmicrobial
CO2production:Acomparisonofsurfaceandsubsurfacesoil
horizons[J].GlobalChangeBiology,2003,9(9):1322-1332
(责任编辑 李美娟
췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍췍
)
《草地学报》在线投、审稿启事
尊敬的审稿专家、作者和读者:
您们好! 本刊从2012年6月20日开始试行在线投稿和审稿。审稿专家可以通过“专家审稿”为本刊审
阅稿件,届时各位审稿专家的登录账号将通过邮件发送;作者可登陆“作者投稿”向本刊投稿,并可查询稿件
实时处理情况;读者可以在线进行过刊浏览和期刊检索。欢迎各位审稿专家、作者和读者通过本刊网站进行
审稿、投稿和查阅。
另外,为更好的促进草业界内及相关领域的信息交流,我们将提供一个“供求信息”平台,相关的科研院
所、单位或公司,以及面临毕业的学生或有意向的求职者,都可以将您的招聘信息或是求职信息发布在我们
的网站平台上。
在试用的过程中,如果您发现存在什么问题或是有好的意见和建议,请通过邮件或是电话与我们联系,
我们将不断完善修正,打造最优质的服务平台。
网 址:http://www.cdxb.org 邮 箱:cdxb@cau.edu.cn
电 话:010-62733894
《草地学报》编辑部
2012-05-31
874