全 文 ：中国生态农业学报 2012年 11月 第 20卷 第 11期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Nov. 2012, 20(11): 1464−1470


* 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项基金、国家重点基础研究发展计划(973计划)课题(2010CB951501)和国家“十二五”粮食丰
产科技工程课题(2011BAD16B14)资助
** 通讯作者: 张卫建(1966— ), 男, 教授, 博士生导师, 主要从事农田生态与耕作制度研究。E-mail: zhangweij@caas.net.cn
张明乾(1986— ), 男, 硕士研究生, 主要从事农业生态学研究。E-mail: njauzhangmingqian@163.com
收稿日期: 2012-05-17 接受日期: 2012-07-26
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.01464
夜间增温对冬小麦土壤微生物量碳氮及其活性的影响*
张明乾1 韩证仿2 陈 金1 郭 嘉1 田云录1 张 彬1
杨 冰1 张卫建1,2**
(1. 南京农业大学应用生态研究所 南京 210095;
2. 中国农业科学院作物科学研究所 农业部作物生理生态重点实验室 北京 100081)
摘 要 全球气候变暖存在明显的昼夜不对称性, 夜间气温升高幅度显著高于白天, 但目前关于夜间增温对
土壤微生物影响的田间研究尚较少。为此, 本研究采用夜间被动式增温系统(passive nighttime warming, PNW),
在我国冬小麦主产区(石家庄、徐州、许昌和镇江)进行全生育期田间增温试验, 于 2008—2010 年监测了土壤
微生物对夜间增温的响应。结果显示, 与不增温对照相比, 夜间增温可显著降低土壤微生物量碳、氮含量和微
生物活性。冬小麦整个生育期中, 夜间增温分别使石家庄、徐州、许昌和镇江试验点土壤微生物量碳平均降
低 11.4%、7.8%、10.9%和 8.5%, 微生物量氮平均降低 15.2%、16.7%、13.8%和 8.4%, 微生物呼吸速率平均下
降 6.6%、9.6%、7.0%和 11.1%。在整个增温过程中, 石家庄、徐州、许昌和镇江试验点土壤水分含量分别下
降 8.8%、3.7%、3.8%和 2.9%, 与对照相比差异不显著。同时, 该夜间增温系统使相应试验点 0~5 cm 土层的
温度分别提高 1.2 ℃、0.7 ℃、0.7 ℃和 0.7 ℃。本试验表明, 夜间增温将可能通过改变土壤微生物特性而影响
土壤碳/氮循环, 从而影响到土壤养分供应和冬小麦生长; 且表现出了一定的纬度差异性。
关键词 气候变暖 被动式夜间增温 土壤微生物生物量 微生物活性 冬小麦
中图分类号: S154.36; S314 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)11-1464-07
Impact of nighttime warming on soil microbial biomass carbon/nitrogen and
activity in main winter wheat cropping areas in China
ZHANG Ming-Qian1, HAN Zheng-Fang2, CHEN Jin1, GUO Jia1, TIAN Yun-Lu1, ZHANG Bin1,
YANG Bing1, ZHANG Wei-Jian1,2
(1. Institute of Applied Ecology, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China; 2. Institute of Crop Sciences, Chinese Academy
of Agricultural Sciences; Key Laboratory of Crop Physiology and Ecology, Ministry of Agriculture, Beijing 100081, China)
Abstract It has been predicted that global climate could warm further with greater increase in daily minimum temperature than in
daily maximum temperature. However, little has remained known about the impact of nighttime warming on soil microbial growth
and activity. Using the passive nighttime warming (PNW) technique, a 4-year field nighttime warming experiment was conducted
during crop-growth periods at the Shijiazhuang, Xuzhou, Xuchang and Zhenjiang sites; covering the main winter wheat cropping
regions in China. Soil moisture, soil temperature (0~5 cm), soil microbial biomass and activity were determined under field
conditions in 2008—2010. The results showed that nighttime warming significantly decreased soil microbial biomass carbon (C) and
nitrogen (N) as well as microbial activity. Compared with the ambient treatment, nighttime warming reduced soil microbial biomass
C on average by 11.4%, 7.8%, 10.9% and 8.5%, soil microbial biomass N by 15.2%, 16.7%, 13.8% and 8.4%, and microbial
respiration rate by 6.6%, 9.6%, 7.0% and 11.1% at Shijiazhuang, Xuzhou, Xuchang and Zhenjiang sites, respectively. The
corresponding soil moisture was 8.8%, 3.7%, 3.8% and 2.9% lower in the warmed plots than in the ambient plots, but all the effects
were insignificant. The corresponding temperatures in the 0~5 cm soil layer were higher by 1.2 ℃, 0.7 ℃, 0.7 ℃ and 0.7 ℃ in the
warmed plots than in the ambient plots. These results suggest that nighttime warming altered soil C/N cycle and winter wheat growth
第 11期 张明乾等: 夜间增温对冬小麦土壤微生物量碳氮及其活性的影响 1465


by influencing soil microbial biomass and microbial activity with certain latitude differences.
Key words Global warming, Passive nighttime warming (PNW), Soil microbial biomass, Microbial activity, Winter wheat
(Received May 17, 2012; accepted Jul. 26, 2012)
由于化石燃料的燃烧和土地利用方式的变化 ,
大气中温室气体浓度快速上升, 加快了气候变暖趋
势。与工业革命前相比, 全球地表平均气温已经升
高 0.4~0.8 ℃[1]。而且, 据 IPCC预测, 到 2100年地
表温度可能再升高 1.4~5.8 ℃[2]。近 50 年中国地表
平均气温上升了 1.1 , ℃ 高于全球同期平均增温幅
度 [3], 并预计到 2050 年再升温 1.2~2.0 , ℃ 至
2100年增幅将达到 2.2~4.2 ℃[4]。同时, 由于地理要
素的复杂性和气候因子的相互作用, 全球变暖还存
在明显的不对称性 [5], 即北方增温大于南方 , 冬春
季增温大于夏秋季, 夜温增幅高于白天。目前关于
气候变暖对生态系统影响的研究, 多侧重于全天平
均温度的升高效应, 关于夜间增温影响的研究很少,
特别是对不同纬度地区农田生态系统的影响[6]。且
已有的农田增温研究也多集中在作物地上部分, 对
地下系统的研究更少[7−8]。土壤微生物是农田地下生
物系统的主体, 土壤微生物过程与土壤碳氮循环过
程关系密切[8−9]。土壤微生物不仅是土壤过程的关键
调控者, 而且其本身也是土壤养分的重要组成部分,
是农田土壤肥力的重要指标之一[10]。其中, 土壤微
生物量碳(microbial biomass carbon, MBC)和微生物
量氮(microbial biomass nitrogen, MBN)是评价农田
土壤肥力和质量变化的关键指标[11], 而土壤微生物
活性的高低在一定程度上决定了土壤养分的循环和
转换速率[12]。因此, 阐明夜间增温对农田土壤微生
物的作用, 对科学认识气候变暖对农田系统生产力
的影响具有重要意义。小麦是我国最重要的粮食作
物之一, 其产量占我国粮食总产量的 22.5%。冬小
麦是我国小麦的主体, 占全国小麦播种面积的 80%
以上。研究夜间增温对我国不同纬度冬小麦主产区
土壤微生物特性的影响, 不仅有利于小麦生产应对
气候变化的技术选择, 而且对科学评价气候变暖对
我国粮食安全的影响具有重要的理论参考价值。为
此, 本文在我国冬小麦主产区建立被动式全生育期
夜间增温试验, 探讨夜间增温对冬小麦土壤水分、
温度、微生物生物量及其活性的影响。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
于 2008—2009 年和 2009—2010 年, 在我国冬
小麦主要产区选取河北省石家庄鹿泉市开发区良种
场(38°4′22"N, 114° 21′ 9"E)、江苏省徐州市丰县师寨
镇(34°50′7"N, 116°39′34"E)、河南省许昌市鄢陵县张
桥乡(33°56′25 "N, 114°16′43"E)、江苏省镇江丹阳市
延陵镇(31°54′36"N, 119°29′44"E)共 4 个试验点, 进
行夜间增温试验。供试冬小麦品种均采用当地的主
栽品种, 石家庄、徐州、许昌和镇江试验点分别为“良
新 99”、“烟福 188”、“豫麦 7036”和“扬麦 11”。各试
验点常年气候和土壤特征概况见表 1。
1.2 试验设计
本试验参照 Beier 等[13]的被动式夜间增温方法,
采用铝铂玻纤布将地面发射出的红外线反射回地面,
从而减少热量损失, 达到夜间升温效果。该系统主要
由支架、红外线反射膜、温度记录仪等设备组成。试
验设两个处理: 常温对照(CK)、夜间增温(W, 增温时
间为19:00—次日6:00), 田间小区面积4 m×5 m, 重复
3次。在冬小麦整个生育期(播种—收获), 由专人于每
日 19:00 覆盖, 次日 6:00 揭开, 反射膜距小麦冠层约
30 cm。为防止增温影响降水的接纳, 在雨雪天不覆
盖。同时, 为避免增温设施被破坏, 风速大于 10 m·s−1
时也不覆盖。该设施增温效果平衡且显著[14], 每个小
区的均匀有效增温区可达到 15 m2以上, 冬小麦冠层
和 5 cm土层全生育期夜间平均温度分别提高1.3 ℃和
0.8 , ℃ 基本达到了野外增温试验研究的要求[14]。

表 1 各试验点气候与土壤特征概况
Table 1 Characteristics of climate pattern and soil property in the experimental locations
地点
Experimental
location
海拔
Elevation
(m)
年均温度
Annually aver-
age temperature
(℃)
最冷月
平均温度
Coldest month
average tem-
perature (℃)
最热月
平均温度
Warmest month
average tempera-
ture (℃)
年均降雨量
Annually aver-
age rainfall
(mm)
土壤
pH
Soil
pH
土壤有机质
Soil organic
matter
(g·kg−1)
土壤全氮
Soil total N
(g·kg−1)
土壤速效磷
Soil
available P
(mg·kg−1)
土壤速效钾
Soil
available K
(mg·kg−1)
石家庄 Shijiazhuang 104 13.3 −2.1 25.9 540.5 7.61 18.1 2.0 30.16 64.1
徐州 Xuzhou 33 14.6 −0.2 27.0 630.4 7.33 20.0 2.2 42.89 55.4
许昌 Xuchang 56 14.3 0.2 27.3 640.9 7.67 18.1 2.2 15.11 146.1
镇江 Zhenjiang 6 16.2 3.6 28.6 1 058.4 7.21 28.3 3.1 15.54 57.7

1466 中国生态农业学报 2012 第 20卷


1.3 温度记录
采用温度记录仪[ZDR-41,杭州泽大仪器有限公
司(原浙江大学电气设备厂)], 在田间实时监测冬小
麦冠层、地表和地下 5 cm土壤温度。各处理的温度
数据的记录时间间隔为 20 min, 记录时间段为
19:00—次日 6:00, 且以该时段温度平均值作为夜间
均温。
1.4 土样采集与分析
于冬小麦拔节期、抽穗期和成熟期采集土样 ,
取样方法为随机6点取样法。取样时, 用直径3 cm的
土钻于小麦行间取耕层(0~20 cm)土样。同一小区内
的6个土样采好后, 当场混合成一个混合样, 保存在
放有冰袋的保温箱中。土样带回实验室后, 及时混
匀并挑除可见的根系和石块, 过2 mm筛后备用。为
避免土壤湿度过大, 如遇降雨, 土壤取样尽量选取
雨后2~3 d的晴朗天气进行。
采用烘干称重法测定土壤质量含水量; 土壤微生
物量碳采用氯仿熏蒸浸提−重铬酸钾容量法测定[15];
土壤微生物量氮采用氯仿熏蒸浸提法测定[16]; 以土
壤微生物呼吸(soil microbial respiration, SMR)速率
来反映微生物活性 , 采用室内静态密闭培养−碱液
吸收滴定法测定[17]。
1.5 数据统计分析
数据为 3 次重复的平均数, 以烘干土壤重计。
采用Microsoft Excel 2003处理数据, 用 SPSS11.5和
F检验方法对结果进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 增温对土壤温度和水分的影响
在该夜间增温系统处理下, 冬小麦土壤温度明
显提高(表 2)。田间监测结果显示, 2009年夜间增温
分别使石家庄、徐州、许昌和镇江试验点 0~5 cm的
土层温度平均升高 1.2 ℃、0.8 ℃、1.0 ℃和 0.7 , ℃
2010年各试验点土壤温度分别提高 1.1 ℃、0.5 ℃、
0.5 ℃和 0.7 ℃。
夜间增温处理分别在不同程度上降低了各试验
点的土壤水分含量(0~20 cm), 如表 3所示。2009年
增温条件下, 石家庄、徐州、许昌和镇江试验点的

表 2 2009年和 2010年小麦不同生育期夜间被动式增温对 0~5 cm土层温度的影响
Table 2 Effects of passive nighttime warming on soil temperature in 0~5 cm layer at different growth stages of
winter wheat in 2009 and 2010 ℃
2009 2010
地点
Experimental location
处理
Treatment 拔节期
Jointing stage
抽穗期
Heading stage
成熟期
Mature stage
拔节期
Jointing stage
抽穗期
Heading stage
成熟期
Mature stage
CK 10.1 12.7 19.4 9.5 17.5 23.5 石家庄
Shijiazhuang W 11.1 13.5 21.1 11.4 18.3 24.1
CK 8.0 12.9 22.0 5.0 10.1 18.2 徐州
Xuzhou W 9.1 13.9 22.4 5.5 10.7 18.6
CK 10.9 14.2 21.9 9.9 15.2 17.9 许昌
Xuchang W 11.4 15.3 23.4 10.1 15.8 18.5
CK 10.5 17.4 23.3 10.5 13.6 21.9 镇江
Zhenjiang W 11.3 18.2 23.9 11.2 14.3 22.4
由于设备成本较高, 每个处理的土壤温度只监测 1个小区, 所以没有进行统计分析。Soil temperature was monitored in one plot of each
treatment, thus, no statistic analysis was conducted in this indicator. CK: 常温对照; W: 夜间增温处理。下同。CK: non-warmed control; W: nighttime
warming treatment. The same below.

表 3 2009年和 2010年小麦不同生育期夜间被动式增温对土壤水分的影响
Table 3 Effects of passive nighttime warming on soil moisture in 0~20 cm layer at different growth stages of
winter wheat in 2009 and 2010 %
2009 2010 地点
Experimental
location
处理
Treatment 拔节期
Jointing stage
抽穗期
Heading stage
成熟期
Mature stage
拔节期
Jointing stage
抽穗期
Heading stage
成熟期
Mature stage
CK 9.2±2.2a 8.2±0.5a 4.6±0.4a 12.1±0.2a 6.3±0.1a 9.7±1.3a 石家庄
Shijiazhuang W 8.2±0.9a 7.7±1.2a 4.0±0.1a 10.8±0.3b 6.3±0.2a 8.5±0.4a
CK 19.5±0.8a 17.3±0.8a 16.6±0.4a 16.7±0.1a 13.8±0.5a 15.8±0.1a 徐州
Xuzhou W 17.4±0.5a 17.4±0.2a 15.4±0.3a 16.5±0.1a 13.2±0.2a 15.9±0.1a
CK 13.5±0.4a 12.6±0.3a 13.3±0.8a 12.8±0.1a 13.0±0.1a 12.1±0.3a 许昌
Xuchang W 11.9±0.8a 13.1±0.5a 12.5±0.1a 11.7±0.1b 11.7±0.4b 13.2±0.7a
CK 19.4±0.5a 15.1±0.2a 15.7±0.3a 15.1±0.2a 16.9±0.2a 15.2±0.3a 镇江
Zhenjiang W 16.8±0.6b 15.8±0.8a 15.2±0.1a 15.1±0.6a 16.5±0.7a 14.7±0.5a
数据为 3次重复的平均值±标准误。同一生长季中, 不同字母表示处理间差异达显著水平(P<0.05)。下同。Data are shown as means±SE of
three replicates. In each growing stage, values followed by different letters are significantly different among treatments at P < 0.05. The same below.
第 11期 张明乾等: 夜间增温对冬小麦土壤微生物量碳氮及其活性的影响 1467


土壤水分含量平均降低 9.7%、5.8%、4.5%和 3.8%,
2010 年平均降低 7.9%、1.5%、3.2%和 2.0%。统计
分析发现, 多数情况下增温小区与对照区的土壤湿
度差异不显著。
2.2 土壤微生物量碳对夜间增温的响应
表 4 表明, 两年处理中, 除徐州地区 2009 年成
熟期与 2010 年抽穗期以及镇江地区 2010 年成熟期
外, 夜间增温降低了冬小麦关键生育期土壤微生物
量碳(MBC)含量。2009年, 夜间增温条件下石家庄、
徐州、许昌和镇江试验点的土壤 MBC含量平均降低
14.3%、8.9%、13.2%和 14.4%, 2010 年则分别降低
8.5%、6.8%、8.6%和 2.7%。统计分析表明, 2009年,
徐州地区拔节期与抽穗期、许昌地区全部 3 个生育
时期和镇江地区拔节期与成熟期 , 增温处理土壤
MBC 含量与对照相比差异显著(P<0.05); 2010 年,
石家庄地区成熟期和徐州地区拔节期与成熟期, 增
温处理显著降低了土壤 MBC含量(P<0.05)。
2.3 土壤微生物量氮对夜间增温的响应
与 MBC 相似, 夜间增温也在不同程度上降低了
冬小麦各生育时期土壤微生物量氮(MBN)含量(表
5)。两年处理中, 除 2009 年镇江地区成熟期和 2010
年徐州地区抽穗期外, 夜间增温处理下土壤 MBN 含
量均低于对照。2009年, 在石家庄、徐州、许昌和镇
江, 增温处理使冬小麦整个生育时期的土壤 MBN 含
量分别平均降低 14.3%、25.1%、14.5%和 3.6%; 2010
年, 增温使土壤 MBN平均降低 16.2%、8.2%、13.0%
和 13.1%。统计分析表明, 2009 年, 徐州和许昌地区
抽穗期 , 增温处理显著降低了土壤 MBN 含量
(P<0.05); 2010年, 石家庄地区的抽穗期与成熟期、徐
州和许昌地区的成熟期以及镇江地区的拔节期, 增
温处理土壤MBN含量与对照相比差异显著(P<0.05)。
2.4 土壤微生物呼吸对夜间增温的响应
在降低土壤微生物量碳氮的同时, 两年增温处
理也在不同程度上降低了土壤微生物呼吸速率(表
6)。2009 年, 夜间增温处理分别使石家庄、徐州、
许昌和镇江整个冬小麦生育时期的土壤微生物呼吸
率平均降低 5.7%、8.8%、5.7%和 10.0%, 2010年平
均降低 7.5%、10.4%、8.4%和 12.1%。统计分析表
明, 2009年, 徐州地区拔节期、许昌地区拔节期与成
熟期和镇江地区拔节期与抽穗期, 增温处理显著影
响了土壤微生物呼吸(P<0.05); 2010年, 石家庄地区
成熟期、许昌地区拔节期和镇江地区拔节与成熟期,

表 4 2009年和 2010年小麦不同生育期夜间增温对土壤微生物量碳的影响
Table 4 Effects of passive nighttime warming on soil microbial biomass carbon at different growth stages of winter wheat in
2009 and 2010 mg·kg−1
2009 2010
拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期
地点
Experimental
location
处理
Treatment
Jointing stage Heading stage Mature stage Jointing stage Heading stage Mature stage
CK 83.96±3.47a 199.86±9.58a 157.68±16.36a 159.00±8.78a 155.98±6.07a 112.52±2.90a 石家庄
Shijiazhuang W 70.58±5.99a 186.63±8.23a 125.78±19.10a 147.47±2.48a 145.81±2.00a 99.34±1.49b
CK 155.97±2.20a 232.61±2.13a 159.73±3.17a 189.57±5.79a 88.31±2.47a 97.29±0.28a 徐州
Xuzhou W 122.81±10.58b 205.21±2.05b 169.97±10.40a 161.59±1.53b 96.36±1.01a 82.99±3.28b
CK 198.88±2.10a 212.58±1.87a 288.11±4.03a 172.22±7.34a 177.28±0.81a 113.62±0.94a 许昌
Xuchang W 168.52±0.98b 197.34±3.88b 239.03±14.70b 152.46±0.32a 162.33±3.90a 107.12±4.49a
CK 252.65±6.02a 340.00±17.27a 167.44±2.77a 487.40±13.23a 241.58±3.64a 202.44±2.79a 镇江
Zhenjiang W 213.87±8.68b 309.15±38.84a 135.87±0.86b 463.19±2.83a 228.38±7.22a 207.45±4.88a

表 5 2009年和 2010年小麦不同生育期夜间增温对土壤微生物量氮的影响
Table 5 Effects of passive nighttime warming on soil microbial biomass nitrogen at different growth stages of
winter wheat in 2009 and 2010 mg·kg−1
2009 2010
拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期
地点
Experimental
location
处理
Treatment
Jointing stage Heading stage Mature stage Jointing stage Heading stage Mature stage
CK 18.46±0.82a 13.84±1.05a 20.21±0.61a 11.78±2.44a 29.53±0.88a 42.75±0.53a 石家庄
Shijiazhuang W 16.28±0.77a 11.07±1.72a 17.96±1.82a 9.72±0.95a 22.81±1.33b 39.25±0.58b
CK 38.21±1.30a 35.39±0.96a 52.52±5.83a 32.45±5.26a 26.34±5.99a 38.55±0.41a 徐州
Xuzhou W 34.14±1.00a 24.19±2.36b 35.26±2.97a 22.28±0.27a 33.62±1.75a 30.45±1.44b
CK 25.49±1.32a 36.60±1.97a 42.31±2.88a 27.75±1.07a 41.40±1.23a 41.34±0.49a 许昌
Xuchang W 22.12±1.11a 29.15±0.88b 38.09±3.62a 24.73±1.22a 33.81±1.71a 37.27±0.88b
CK 21.85±1.73a 24.05±0.90a 12.88±0.48a 19.02±0.57a 25.26±2.51a 22.14±1.27a 镇江
Zhenjiang W 17.97±2.01a 22.43±0.80a 14.63±1.46a 15.38±0.52b 23.29±1.66a 19.42±1.32a
1468 中国生态农业学报 2012 第 20卷


表 6 2009年和 2010年小麦不同生育期夜间增温对土壤微生物呼吸的影响
Table 6 Effects of passive nighttime warming on soil microbial respiration rate at different growth stages of
winter wheat in 2009 and 2010 mg·kg−1·d−1
2009年 2010年
拔节期 抽穗期 成熟期 拔节期 抽穗期 成熟期
地点
Experimental
location
处理
Treatment
Jointing stage Heading stage Mature stage Jointing stage Heading stage Mature stage
CK 39.10±1.06a 57.34±1.71a 44.04±0.52a 39.46±2.29a 50.71±1.27a 54.05±0.59a 石家庄
Shijiazhuang W 35.99±1.25a 54.28±1.15a 42.33±0.56a 33.67±0.36a 49.74±1.00a 50.93±0.35b
CK 46.65±0.97a 84.36±0.70a 46.67±0.83a 61.00±0.56a 36.44±1.10a 46.53±1.06a 徐州
Xuzhou W 39.86±1.17b 81.00±1.88a 43.02±1.15a 56.23±0.97a 33.38±0.80a 39.59±2.29a
CK 59.97±1.36a 55.03±0.79a 53.07±0.33a 42.56±0.25a 46.67±3.04a 49.89±1.04a 许昌
Xuchang W 51.33±1.19b 57.01±0.44a 49.81±0.64b 37.03±0.42b 42.45±1.20a 48.26±0.98a
CK 63.03±0.56a 45.93±0.71a 44.08±1.07a 30.46±0.62a 44.19±1.67a 37.48±1.18a 镇江
Zhenjiang W 52.42±1.18b 42.31±0.71b 41.72±1.24a 26.69±0.57b 39.57±1.13a 32.40±1.05b

增温处理下土壤微生物呼吸与对照相比差异显著
(P<0.05)。
3 讨论与结论
至今, 关于气候变暖对土壤微生物生物量影响
的研究结果, 还存在较大的不一致性[18]。一些研究认
为, 温度升高对土壤微生物生物量没有显著影响[8,19],
Zhou等[20]则发现较高土壤温度下微生物活性增强。
本研究发现, 夜间温度升高在不同程度上降低了土
壤微生物量碳氮和微生物呼吸, 与 Liu 等[21]的研究
结论相似。
土壤微生物生物量与微生物活性的下降, 可能
与土壤湿度的变化有关。在土壤水分充足的情况下,
温度升高通常被认为会提高土壤的微生物活性[22]。
但在土壤水分限制下, 温度升高将可能不会刺激微
生物活性, 甚至降低其活性[23−24]。本研究中, 增温处
理虽然在一定程度上降低了土壤含水量, 但与对照
相比没有达到显著水平, 其对土壤含水量的降低程
度也较 Liu 和 Peñuelas 等对自然生态系统的增温试
验较小[21,24]。陈全胜等[25]的研究发现, 水分在特定
范围或较小范围内变化对土壤微生物呼吸的影响不
显著。因此, 尽管在本试验中, 夜间增温确实导致一
定的土壤水分下降, 但在灌溉的背景下, 本试验中
土壤水分下降可能不是导致土壤微生物生物量和微
生物活性下降的主要原因。
土壤温度升高不仅可以直接影响土壤微生物生
长[26], 也可能通过促进作物生长而加剧根系与微生
物之间的养分竞争, 利于作物对养分的吸收, 但导
致土壤中微生物生活所需的养分匮乏, 进而限制微
生物的生长和活性[27−28]。有研究表明, 温度升高后
作物生育期将提前, 增加作物地上部生物量的积累,
同时加快作物对地下养分的吸收[29]。田云录等[30−31]
的田间增温试验也发现, 夜间温度升高显著加快了
冬小麦地上部的生长发育, 延长了灌浆至成熟期的
时间, 促进了冬小麦干物质和产量的积累。而作物
的生长发育与土壤中的养分含量显著相关, 干物质
和产量的增加会促进作物对土壤养分的快速吸收 ,
尤其是对氮素的吸收[32]。另外, 温度升高也会促进
植株根系干物质的积累和生长[33], 例如支金虎等[34]
用水培法研究表明, 温度升高可提高小麦苗期的根
系活力和根系分泌物, 促进根系生长。这也有利于
根系对土壤中养分的吸收利用, 进一步加剧作物与
土壤微生物间的养分竞争[35]。与其他研究结果不同,
本研究中夜间增温处理下土壤微生物生物量和微生
物呼吸速率均呈下降趋势。一方面, 可能与增温设
施及生态系统类型(以往的增温试验多位于自然生
态系统)的差异有关; 另一方面, 本研究所采用的增
温系统对冬小麦地上部植株的增温效果比对地下土
壤的影响更大, 因此, 夜间增温可能更大程度上是
通过直接影响冬小麦生长和物质积累而间接影响土
壤微生物。夜间增温促进了冬小麦生长, 增加了其
对土壤养分的需求并加速其对土壤养分的吸收, 加
剧了冬小麦与土壤微生物的养分竞争, 可能导致土
壤微生物生长所需养分匮乏, 从而使土壤微生物生
物量和微生物呼吸下降。
通过比较不同纬度各试验点土壤微生物量和微
生物呼吸对夜间增温处理的响应特征 , 结果表明 ,
不同纬度土壤微生物量和微生物呼吸对增温处理的
响应趋势基本相同, 即均表现出不同程度的降低。
其中, 微生物量氮对增温处理的响应最为明显, 降
低幅度最多, 其次是微生物量碳, 响应最小的是土
壤微生物呼吸。土壤微生物量碳氮对夜间增温的响
应在不同纬度间表现出相同的变化趋势, 总体上表
现出随纬度的升高而逐渐增加的趋势, 这与本试验
夜间增温处理对各纬度地区的增温幅度相对应, 即
高纬度地区较低纬度地区的温度升高较多, 表明微
第 11期 张明乾等: 夜间增温对冬小麦土壤微生物量碳氮及其活性的影响 1469


生物的温度敏感性随纬度的升高而增加。这与
Kirschbaum[36]的研究结果一致, 即土壤微生物量对
温度的响应在高纬度地区更为明显。但增温处理对
土壤微生物呼吸在不同纬度的降低幅度与微生物生
物量却相反, 总体上随纬度的升高而逐渐降低, 镇
江地区降低幅度最大, 徐州许昌其次, 石家庄最小,
这可能与各地区不同的土壤理化性质和气候条件有
关, 相关机制还有待进一步深入研究。
综合上述分析, 夜间增温降低了冬小麦土壤微
生物生物量和微生物活性, 不同纬度试验点土壤微
生物量和微生物呼吸对增温处理的响应均表现出降
低的趋势, 且表现出了一定的纬度差异性。增温导
致的土壤微生物特性变化, 不仅可能影响到土壤养
分供应状况, 而且也涉及未来气候背景下温室气体
排放情况, 在作物生产应对气候变化的技术调整中
应注意土壤微生物的响应特征。
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“百人计划”招聘启事

中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心(以下简称中心)面向国家水安全、粮食安全、生态环境安
全的重大战略需求和农业资源与生态学前沿领域开展应用基础研究。根据中心科研布局与学科发展的需要, 现诚聘海内
外杰出人才若干名。
一、招聘研究领域
交叉前沿、农业水资源可持续利用及品种选育、区域与农田水循环、农田面源污染、生态系统过程及管理、农业
生物技术、农业信息与节水等相关领域的应用基础研究。
二、招聘条件
1. 具有中国国籍的公民或自愿放弃外国国籍来华或回国定居的专家学者, 年龄一般不超过 45周岁, 身体健康;
2. 恪守科学道德, 学风正派、诚实守信、严谨治学、尊重他人, 具有团队合作精神, 并对所招聘的研究领域有浓
厚研究兴趣和艰苦创业的奉献精神;
3. 具有博士学位且在相关研究领域有连续 3年以上在海外科研工作经历、在国外获得相应职位, 或在国内本学科
领域已取得有影响的科研成果且获得研究员(教授)职位;
4. 独立主持或作为主要骨干参与过课题(项目)研究的全过程并做出显著成绩;
5. 在本学科领域有较深的学术造诣, 做出过具有国际水平的研究成果, 在重要核心刊物上发表过 3篇及以上有影响的学
术论文并被引用(第一作者或通讯作者), 或掌握关键技术、拥有重大发明专利等, 其研究水平足以担当我中心的学术带头人;
6. 在国内外学术界有一定的影响, 能把握本学科领域的发展方向, 具有长远的战略构思, 能带领一支队伍在国际
科学前沿从事研究并做出具有国际水平的创新成果。
三、岗位及待遇
1. 聘为研究员(全职)、研究组组长、研究生导师;
2. 入选“百人计划”后由中国科学院提供科研经费 200万元人民币;
3. 研究中心提供每年 30万元人民币的研究组研究经费;
4. 研究中心创新领域前沿研究课题 1项, 经费 50万元人民币;
5. 依据科研工作需要提供 100 m2 的科研用房(待新科研大楼建成后再行改善), 以及所需的相关设施与试验用地,
并配备选聘的科研助手;
6. 基本年薪 20万元人民币加研究生导师津贴, 绩效奖励根据业绩发放;
7. 购房补贴 90万元人民币;
8. 10万元人民币的安家费;
9. 享有中心其他的良好福利待遇;
10. 协助安置配偶就业和子女就学, 随迁配偶在暂未落实工作期间, 可享受引进人才配偶生活补贴 1000 元/月, 发
放时间不超过 12个月。
四、应聘材料
1. 填写《中国科学院“百人计划”候选人推荐(自荐)表》;
2. 相关证明材料复印件(已取得的重要科研成果证明、国内外任职情况证明、最高学位证书、身体健康状况证明等);
3. 发表论文目录及代表性论文 3篇(全文, 复印件);
4. 2位教授级国内外同行的推荐信函;
5. 本人认为有必要提供的其他相关材料。
五、联系方式
有意者请将本人应聘材料电子文档发至以下联络方式(请在邮件主题上注明: 姓名+百人计划+研究领域或方向):
联系人: 韩一波
电 话: 86-311-85871740 传 真: 86-311-85815093
E-mail: ybhan@genetics.ac.cn 网 址: www.sjziam.ac.cn