安徽农业科学, Jou r n al ofAnhu iAgr. i Sc. i 2009, 37(6):2625-2627, 2671责任编辑 李菲菲 责任校对 傅真治
灌溉和翻耕对土壤呼吸速率的影响
汤亿, 严俊霞, 孙明, 李洪建
1
1
2
1*
(1. 山西大学黄土高原研究所, 山西太原030006; 2. 山西省水文水资源局, 山西太原030001)
摘要 [目的]通过一个灌溉和翻耕循环时段的土壤呼吸测定, 了解灌溉和翻耕后土壤呼吸的变化规律。[方法]利用闭合动态法(LI -Cor6400) 在晋中盆地进行了灌溉和翻耕条件下土壤呼吸的比较测定。[结果]试验结果表明, 在温度相同的条件下, 灌溉和耕作能明显增强土壤呼吸。灌溉地土壤呼吸的平均值大约是未灌溉地的2. 3~2. 4倍。耕作地土壤呼吸的平均值大约是未耕作地的1. 9~2. 0倍。灌溉处理的土壤呼吸值是对照的3. 0倍左右。t 检验表明, 对照和灌溉处理之间的土壤呼吸差异均为极显著。[结论]灌溉和翻耕均能明显增强土壤呼吸。
关键词 土壤呼吸; 灌溉; 耕作; 晋中盆地
中图分类号 S154 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009) 06-02625-03
E ffects of the Irri gati on and T ill age on Soil Res piratio n Rate TANG Yi et al (I nstit ute of Loess P l ateau , Shanx iU ni versi ty , Ta i yuan , Shanx i 030006) Abstract [Objecti ve]The change pr i nc i pl e of so il res p i ration after t he irr i gati on and till age w as understood t hrough itsm easure m ent i n t he cyc l e period of irri gati on and till age . [Method]The s o il respi rati on under the conditi ons of irri gati on and till age i n Ji nzhong basi n was co m par -ati vel y deter m i nedw it h cl osed dynam i c method(L I -Cor6400). [Results]The results s ho wed t hat under t he conditi on o f t he sa me te mperat ure , the techni que of irri gati on and f ar m i ng can signifi cantl y enhance so il respira ti on . The average va l ue o f so il respira ti on i n the irri gated and far m -i ng land was 2. 3-2. 4tm i es and 1. 9-2. 0tm i es t han that i n no -irr i gated and no -f ar m i ng land . The val ue o f so il respirati on i n the irr i gated l and was about 3. 0tm i es t han t hat i n t he contro, l wh i ch w as si gnifi cant d iff erence i n the -t tes. t [Conclusi on]The i rriga ti on and tillage coul d si gnificantl y enhance so il respirati on . K ey words So il res p i rati on ; Irri gati on ; Far m i ng ; Ji nz hong basi n
除土壤温度和水分对土壤呼吸的影响以外, 其他因素对土壤呼吸的影响研究也受到人们的重视, 如耕作和灌溉活动对土壤呼吸的影响。在干旱、半干旱地区, 当土壤为农业生产利用时, 春季土壤经常裸露, 然后进行灌溉、翻耕、播种。在此期间地表没有植被, 这些措施对土壤呼吸都有着重要的影响。然而人们对灌溉、翻耕对土壤呼吸的影响还知之甚少, 在半干旱地区尚未见相关报道。笔者通过一个灌溉和翻耕循环时段的土壤呼吸测定, 了解灌溉和翻耕后土壤呼吸的变化规律。1 材料与方法
1. 1 试验地点 该试验的研究地点选在太原盆地中部太谷县西约5k m 的山西水资源局太谷水文均衡站(37b 12c N, 112b 28c E ) 的试验田内。整个试验地面积约15hm , 海拔800m, 土壤为褐土。试验地属温带大陆型季风气候区(暖温带半干旱区) 。据均衡站内的气象站测定资料, 年平均气温为9. 8e , 年平均降水为462. 9mm, 全年平均无霜期为175d 。该试验区在晋中盆地农田生态系统中具有代表性。
1. 2 试验设计 2007年5月土壤比较干旱期, 笔者在太谷水文均衡站的试验田内选取了4个试验小区(3m @3m ) 进行灌溉与翻耕对土壤呼吸的影响研究。首先对4个小区中的2个小区进行灌溉(常规灌溉), 灌溉后第2天下午(5月15) 开始对4个小区测定土壤呼吸(土壤呼吸测定均为5个重复, 位置如图1所示), 比较灌溉与非灌溉土壤呼吸的差异。灌溉后第3天(5月17) 上午对其中一个灌溉小区和一个非灌溉小区进行翻耕(人工翻耕), 比较翻耕与不翻耕之间的土壤呼吸差异。土壤呼吸测定上午和下午各测定2次, 共测定6d , 分别为5月15日(2次) 、5月16日(2次) 、5月17
基金项目 山西省留学基金项目; 山西省青年基金项目(2008021036-2); 山西大学校基金项目。
作者简介 汤亿(1970-), 男, 山西神池人, 硕士, 从事全球碳氮循环研
究。通讯作者*, E -ma i :l hong l @i sxu. edu . cn 。
2
[1-2]
日(4次) 、5月18日(4次) 、5月19日(3次) 和6月3日(3次) 。
10c m 深度的土壤温度由土壤呼吸系统自带的土壤温度
探针测定, 其与土壤呼吸同时测定。测定期间, 10c m 深度土壤温度的变幅为11. 3~30. 0e 。
图1 土壤呼吸测定处理及其位置示意
F i g . 1 Loca tio ns of s o il res p i ra tio n mea s ure m ent under the di f -fere nt trea t m ents
2 结果与分析2. 1 灌溉对土壤呼吸的影响 图2为测定期间不同处理下土壤呼吸和土壤温度的变化趋势。由图2可以看出, 从测定开始至测定结束, 灌溉后土壤呼吸与非灌溉地的土壤呼吸相比, 灌溉后有较大幅度地增加, 而且翻耕对土壤呼吸也有较大的影响。同时, 受土壤温度日变化的影响, 早、中、午、晚的土壤呼吸也存在一定差异, 早、晚的土壤呼吸低于午间的土壤呼吸。
根据5月15~17日早晨翻耕前的共5次土壤呼吸测定值, 对2个非灌溉地(对照) 和2个灌溉地(处理) 的土壤呼吸分析结果表明(表1), 对照和处理地的土壤呼吸分别为(2. 36?
2
0. 78) 和(9. 20? 4. 79) L m ol CO 2/(m #s) (平均值? 标准误) 。灌溉后的土壤呼吸明显增加。5月15~19日2个没有翻耕的对照(其一不做灌溉、另一做灌溉处理的小区) 土壤呼吸值分别为(1. 97? 0. 46) 和(6. 77? 3. 59) L m ol CO 2/(m#s), 灌溉处理的土壤呼吸值是对照的3倍左右。t 检验表明, 对照和灌
2
2626 安徽农业科学 2009年
灌溉后土壤呼吸增加
[3-4]
[1]
类似于降水后土壤呼吸增加的
现象。Orchar d 等在不同土壤水势条件下对土壤复水后的土壤呼吸研究表明, 复水后土壤呼吸具有明显的增加, 土壤呼吸随土壤水势的增加而提高, 但二者的关系为非线[5]
型。L i u 等通过不同灌溉量对土壤呼吸的影响研究表明, 不同的灌溉量均会使土壤呼吸增加, 土壤呼吸增加的持续时间随灌溉水量的增加而增加, 土壤呼吸增加的延续时间1~5
[6]
d 不等, 主要取决于土壤水分的含量不同。但是随着时间的推移, 土壤水分下降, 土壤呼吸亦下降。Tang 等在加利弗尼亚的橡树草原生态系统的研究表明, 降水后的土壤呼吸同样出现升高现象, 降水后的2~3d 土壤呼吸的升高现象仍然存在
[7]
。Li 等在太原天龙山地区同样观测到降雨后土壤呼
[8]
吸增加的情况
[9]
象出现。
注:0515~0603为测定日期, -1, -2, -3, -4分别为早(7:00~9:00) 、中(10:00~12:00) 、午(14:00~16:00) 和晚(17:00~19:00) 的测定时间。
Note :0515-0603i s m eas u red ti m e , -1, -2, -3, -4respecti vel y
rep resen ts t he m easuri ng ti m e of morn i ng(7:00-9:00), Noon (10:00-12:00), afternoon (14:00-16:00) and night(17:00-19:00).
图2 不同处理下土壤呼吸和土壤温度的变化趋势F i g . 2 Trend of the soil res pirati on a nd t he te mpera t ure under
di fferent treat ments
。其他地区的土壤呼吸研究中也有类似现
在干旱的生态系统或有干、湿交替季节的生态系统中, 在比较干旱的季节里, 降水和灌溉可能会强烈地激发土壤呼
吸。如在矮草草原, C lar 等发现, 在一场大的降雨过程中, 土壤呼吸增加了几倍
[10]
; H olt 等在澳大利亚昆士兰州北部发
现, 在旱季, 大的降雨过后, 土壤呼吸较降雨前增加
[11]
300%。 灌溉对土壤呼吸的影响机制如下:¹替代效应。降水或灌溉水沿着土壤空隙下渗或侧渗, 取代土壤空隙中空气所占
表1 灌溉和非灌溉土壤呼吸的比较
Table 1 Co mpariso n o f s o il respi ra tio n bet wee n irrig a tio n a nd no n-irri ga tio n la nd
测定时段M eas u ri ng duration
05-15~05-1705-15~05-19
n 1015
2对照2. 36? 0. 78灌溉对照灌溉
9. 20? 4. 791. 97? 0. 466. 77? 3. 59
t 值t val ue
4. 465. 12
P (双尾检验Tw o -tailed test)
0. 001
0. 000
备注
R e m arks
翻耕前灌溉与非灌溉小区的比较
两个非翻耕小区(其一做灌溉、另一不做灌溉处理的小区) 的比较
表2 不同水分处理下土壤翻耕对土壤呼吸的影响
Tabl e 2 C o mpariso n of soil res piratio n in differe nt water and tillage
trea t m ents
灌溉处理
翻耕处理
L m olCO 2/(m#s)
2
据的位置, 包括CO 2等在内的气体在短时间内从土壤中迅速排出。º对微生物活动的刺激效应。降雨后土壤中的水分迅速增加, 促进微生物的活动, 呼吸量迅速增大。»微生物
生物量激增效应。土壤中的微生物数量会在降雨后激增, 这是造成土壤呼吸增加的一个长时效应(1d 内) 。但是对于土
[4]
壤呼吸增加的原因仍需进一步的研究。
2. 2 耕作对土壤呼吸的影响 无论在干旱还是在灌溉条件下, 翻耕都会使土壤呼吸大幅度增加。从图2可以看出, 无论干旱地还是灌溉地, 耕作之后土壤呼吸均迅速增加。灌溉
2
耕作地最大值可达19. 28L m ol CO 2/(m #s), 干旱耕作地最大可达8. 57L m ol CO 2/(m #s), 是翻耕前的3倍以上, 但是随着时间的推移, 这种差别会越来越小。表2为灌溉和对照
2
05-17~05-1905-17~06-03(n=13)
2. 32? 0. 754. 91? 1. 434. 80? 1. 2810. 77? 4. 30
Irrigati on treat men t Pl ou ghed treat men t (n=10)
对照CK 对照CK 1. 98? 0. 41
翻耕T ill age
灌溉Irri gated
对照CK 翻耕T ill age
5. 12? 1. 575. 29? 0. 9712. 08? 4. 06
耕作的2. 5~4. 0倍
[12]
。4~5d 减至耕作前的水平。他们认
为, 翻耕使土壤的通透性增加, 从而导致土壤微生物活动剧烈, 使土壤呼吸增加。同时, 耕作使土壤的团粒结构破坏, 使其中的CO 2释放, 也是导致土壤呼吸增加的一个原因。La Scal a 等在巴西的研究同样发现, 翻耕后土壤呼吸是不翻耕的2. 0倍以上, 说明与未翻耕土地相比, 土地翻耕之后土壤呼吸均出现短期增加。E llert 等在加拿大对半干旱土壤的研究表明, 耕作后12h 内, 耕作与未耕作的土壤呼吸有明显差异
[13]
[2]
2种处理在进行翻耕与不翻耕措施(对照) 下土壤呼吸的比
较结果。可以看出, 对照的平均值分别为1. 98(未翻耕) 、5. 12(翻耕) L m ol CO 2/(m #s), 灌溉处理后土壤呼吸的平均
2
值分别为5. 29(未翻耕) 、12. 08(翻耕) L m ol CO 2/(m #s) 。
2
无论是对照还是灌溉处理, 翻耕后土壤呼吸是未翻耕的2~3倍, t 检验表明, 翻耕使土壤呼吸明显增加(P =0. 000) 。Zhang 等同样用L I -Cor -6400系统在中国的三江平原发现, 耕, ; 之后差异逐渐减低, 48h 差异基本消失。这些结论
与笔者的研究结论基本一致。
3
37卷6期 汤亿等 灌溉和翻耕对土壤呼吸速率的影响2627
ANOVA 分析结果, 可以看出, 不同处理下土壤呼吸具有明显差异, 而同期土壤温度只是在灌溉与非灌溉之间存在明显差异。虽然灌溉后的土壤温度有所下降, 但是土壤呼吸增加, 翻耕同样会使土壤呼吸增加。因此, 在生产实践中应当尽量减少灌溉次数和翻耕次数, 如免耕播种等措施来减低土壤CO 2的释放量。
造成农田土壤呼吸强度高的因素很多, 耕作是其中最重
[14]
要的因素。B ie derbec k 等研究发现, 连续种植小麦的地块比休闲小麦种植方式下的地块土壤呼吸高出约1. 0倍
[15]
。
这是因为耕作可增大土壤的孔隙, 有助于O 2的进入和CO 2的排出。耕作可使不同层位的土壤暴露在空气中, 改变土壤的温度和湿度, 也使深层土壤有机质加速氧化以CO 2的形式释放出来, 导致土壤中微生物量和有机质的降低。长期的耕作会降低土壤对N 的滞留能力, 从而降低土壤的N 含量。在传统的耕作方式下凋落物也可进入到土层中分解, 使凋落物分解速度加快; 而在没有耕作的免耕土壤中, 凋落物多在土壤表层进行分解。
对土壤扰动最小的耕作措施是免耕作, 也称零耕作或直接播种。传统耕作有损于土壤结构, 增加团聚体被破坏的敏感性。实行免耕作, 土壤碳在土壤中的平均滞留时间延长
[16]
图4 土壤呼吸和10c m 深度土壤温度的日变化
F i g . 4 D aily cha nges of soil res pirati on a nd soil te m perature at
10c m depth
呈极显著。对于对照小区而言, 由于土壤水分缺乏, 土壤的微生物活动受到制约, 土壤呼吸受到抑制。而对于灌溉处理
的小区而言, 土壤水分比较充足, 土壤呼吸随土壤温度的升高而增加。
有关土壤温度对土壤呼吸的抑制影响有许多报道。如S nc hez 等对西班牙高原大麦田的土壤呼吸研究表明, 土壤呼吸与土壤温度的关系为抛物线线型, 其土壤呼吸最大值对应的土壤温度值在15~20e 。超过20e 时, 土壤呼吸减低。笔者在太原天龙山地区的土壤呼吸测定也存在此现象
[8]
, 有机质流失减少, 有可能恢复土壤的有机质, 并能有
效缓解大气CO 2
浓度的升高和温室效应。
, 如在土壤水分胁迫的6月份, 土壤温度是整个测定期
的最高值, 但是土壤呼吸是夏季的最低值, 表明土壤干旱时期土壤温度对土壤呼吸的作用已经失去, 同时说明土壤温度并不是影响土壤呼吸的唯一因素
[9,18-19]
。
图3 4种处理下土壤呼吸、土壤温度的平均值
F i g . 3 M ean val ues of soil res p i ra tio n , soil te m perature under 4
different treat m ent conditi ons
2. 3 土壤呼吸的日变化 5月17和19日进行早、中、午、晚
4次的土壤呼吸测定结果表明, 土壤呼吸存在较为明显的日变化(图4) 。早晨土壤温度相对低, 土壤呼吸亦最低, 之后随土壤温度升高土壤呼吸随之上升。为消除翻耕和灌溉的瞬时影响, 用5月18日4次的测定值进行日变化比较。ANOVA 分析表明, 在4个样地土壤温度总体差异显著的情况下, 土壤呼吸的差异不同。对照和翻耕处理的土壤呼吸总体差异不显著, 而对照和处理的土壤呼吸总体差异显著。其原因有待进一步研究。
2. 4 土壤呼吸与土壤温度的关系 分别用未翻耕的对照与灌溉处理小区5月16~19日的土壤呼吸和土壤温度进行土壤呼吸和土壤温度的关系分析(图5) 。由图5可以看出, 2个小区土壤呼吸与温度的关系表现出截然不同的关系, 对照的为显著负相关, 而处理的为极显著正相关。产生差异的主
2图5 土壤呼吸和土壤温度的关系分析
F i g . 5 Analysis on the rel a tio ns h i p bet w een soil res pirati on and
s o il te mperature
3 结论
在传统农业生产中, 灌溉和耕作是影响土壤呼吸的主要农事活动。灌溉能明显增强土壤呼吸, 在温度相同的条件下, 灌溉地的土壤呼吸的平均值大约是未灌溉地的2. 3~2. 4倍。耕作也都能明显地增强土壤呼吸, 在温度相同的条件下, 耕作地土壤呼吸的平均值大约是未耕作地的1. 9~2. 0倍。
(下转第2671页)
37卷6期 张瑞英 天津市蓟县常州村乡村旅游深度开发研究2671
力度, 开展区域性联合开发与促销, 组织和协调本地的主要景区、饭店、文艺演出团体等联合促销。建议建立或配备共同的市场促销机构或人员, 统一开展促销工作。
在旅游形象驱动方面, 要塑造常州村鲜明的旅游形象, 进行形象定位、设计宣传促销口号、定期举行旅游主题促销活动(例如山货节、烤羊节、赏花节等), 并采用形象广告、公共关系、网络传播和派形象促销员与游客面对面接触的方
[6]
法, 达到形象传播的目的。
另外, 要重视多层次营销网络的构建。旅游营销具有多种渠道和形式, 应将与旅游媒介(包括旅行社、客源市场、大型企业、单位、学校等部门) 建立密切的合作关系作为营销工作的重心, 帮助启动市场。在远期, 则应着力于多层次营销网络的建立和形成。目前的措施是:与天津市高校密切联系, 建立教学实践基地并投入部分资金参加旅交会。2. 2. 5 统一的建筑规划。统一的建筑是一个景区的精神和灵魂。从目前现状来看, 常州村迫切需要做村建筑控制性规划。大的方面主要是统一接待设施的建筑风格; 建设景区大门和接待处(原来的建筑随意性太强); 建常州村乡村旅游入(上接第2627页) 参考文献
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calCycl es , 2001, 15:687-696
口的导游图和解说牌。
3 结语
总的说来, 常州村农家乐旅游迫切需要进行深度旅游开发和确立鲜明的主题形象, 不断升级旅游产品、调整结构, 以特色旅游方式与周边农家乐开展差异竞争与合作, 以达到共赢。另外, 常州村需成立专门的培训机构, 作为完善而强有力的体系保障来进行深度旅游开发。参考文献
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关键词 土壤呼吸; 灌溉; 耕作; 晋中盆地
中图分类号 S154 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2009) 06-02625-03
E ffects of the Irri gati on and T ill age on Soil Res piratio n Rate TANG Yi et al (I nstit ute of Loess P l ateau , Shanx iU ni versi ty , Ta i yuan , Shanx i 030006) Abstract [Objecti ve]The change pr i nc i pl e of so il res p i ration after t he irr i gati on and till age w as understood t hrough itsm easure m ent i n t he cyc l e period of irri gati on and till age . [Method]The s o il respi rati on under the conditi ons of irri gati on and till age i n Ji nzhong basi n was co m par -ati vel y deter m i nedw it h cl osed dynam i c method(L I -Cor6400). [Results]The results s ho wed t hat under t he conditi on o f t he sa me te mperat ure , the techni que of irri gati on and f ar m i ng can signifi cantl y enhance so il respira ti on . The average va l ue o f so il respira ti on i n the irri gated and far m -i ng land was 2. 3-2. 4tm i es and 1. 9-2. 0tm i es t han that i n no -irr i gated and no -f ar m i ng land . The val ue o f so il respirati on i n the irr i gated l and was about 3. 0tm i es t han t hat i n t he contro, l wh i ch w as si gnifi cant d iff erence i n the -t tes. t [Conclusi on]The i rriga ti on and tillage coul d si gnificantl y enhance so il respirati on . K ey words So il res p i rati on ; Irri gati on ; Far m i ng ; Ji nz hong basi n
除土壤温度和水分对土壤呼吸的影响以外, 其他因素对土壤呼吸的影响研究也受到人们的重视, 如耕作和灌溉活动对土壤呼吸的影响。在干旱、半干旱地区, 当土壤为农业生产利用时, 春季土壤经常裸露, 然后进行灌溉、翻耕、播种。在此期间地表没有植被, 这些措施对土壤呼吸都有着重要的影响。然而人们对灌溉、翻耕对土壤呼吸的影响还知之甚少, 在半干旱地区尚未见相关报道。笔者通过一个灌溉和翻耕循环时段的土壤呼吸测定, 了解灌溉和翻耕后土壤呼吸的变化规律。1 材料与方法
1. 1 试验地点 该试验的研究地点选在太原盆地中部太谷县西约5k m 的山西水资源局太谷水文均衡站(37b 12c N, 112b 28c E ) 的试验田内。整个试验地面积约15hm , 海拔800m, 土壤为褐土。试验地属温带大陆型季风气候区(暖温带半干旱区) 。据均衡站内的气象站测定资料, 年平均气温为9. 8e , 年平均降水为462. 9mm, 全年平均无霜期为175d 。该试验区在晋中盆地农田生态系统中具有代表性。
1. 2 试验设计 2007年5月土壤比较干旱期, 笔者在太谷水文均衡站的试验田内选取了4个试验小区(3m @3m ) 进行灌溉与翻耕对土壤呼吸的影响研究。首先对4个小区中的2个小区进行灌溉(常规灌溉), 灌溉后第2天下午(5月15) 开始对4个小区测定土壤呼吸(土壤呼吸测定均为5个重复, 位置如图1所示), 比较灌溉与非灌溉土壤呼吸的差异。灌溉后第3天(5月17) 上午对其中一个灌溉小区和一个非灌溉小区进行翻耕(人工翻耕), 比较翻耕与不翻耕之间的土壤呼吸差异。土壤呼吸测定上午和下午各测定2次, 共测定6d , 分别为5月15日(2次) 、5月16日(2次) 、5月17
基金项目 山西省留学基金项目; 山西省青年基金项目(2008021036-2); 山西大学校基金项目。
作者简介 汤亿(1970-), 男, 山西神池人, 硕士, 从事全球碳氮循环研
究。通讯作者*, E -ma i :l hong l @i sxu. edu . cn 。
2
[1-2]
日(4次) 、5月18日(4次) 、5月19日(3次) 和6月3日(3次) 。
10c m 深度的土壤温度由土壤呼吸系统自带的土壤温度
探针测定, 其与土壤呼吸同时测定。测定期间, 10c m 深度土壤温度的变幅为11. 3~30. 0e 。
图1 土壤呼吸测定处理及其位置示意
F i g . 1 Loca tio ns of s o il res p i ra tio n mea s ure m ent under the di f -fere nt trea t m ents
2 结果与分析2. 1 灌溉对土壤呼吸的影响 图2为测定期间不同处理下土壤呼吸和土壤温度的变化趋势。由图2可以看出, 从测定开始至测定结束, 灌溉后土壤呼吸与非灌溉地的土壤呼吸相比, 灌溉后有较大幅度地增加, 而且翻耕对土壤呼吸也有较大的影响。同时, 受土壤温度日变化的影响, 早、中、午、晚的土壤呼吸也存在一定差异, 早、晚的土壤呼吸低于午间的土壤呼吸。
根据5月15~17日早晨翻耕前的共5次土壤呼吸测定值, 对2个非灌溉地(对照) 和2个灌溉地(处理) 的土壤呼吸分析结果表明(表1), 对照和处理地的土壤呼吸分别为(2. 36?
2
0. 78) 和(9. 20? 4. 79) L m ol CO 2/(m #s) (平均值? 标准误) 。灌溉后的土壤呼吸明显增加。5月15~19日2个没有翻耕的对照(其一不做灌溉、另一做灌溉处理的小区) 土壤呼吸值分别为(1. 97? 0. 46) 和(6. 77? 3. 59) L m ol CO 2/(m#s), 灌溉处理的土壤呼吸值是对照的3倍左右。t 检验表明, 对照和灌
2
2626 安徽农业科学 2009年
灌溉后土壤呼吸增加
[3-4]
[1]
类似于降水后土壤呼吸增加的
现象。Orchar d 等在不同土壤水势条件下对土壤复水后的土壤呼吸研究表明, 复水后土壤呼吸具有明显的增加, 土壤呼吸随土壤水势的增加而提高, 但二者的关系为非线[5]
型。L i u 等通过不同灌溉量对土壤呼吸的影响研究表明, 不同的灌溉量均会使土壤呼吸增加, 土壤呼吸增加的持续时间随灌溉水量的增加而增加, 土壤呼吸增加的延续时间1~5
[6]
d 不等, 主要取决于土壤水分的含量不同。但是随着时间的推移, 土壤水分下降, 土壤呼吸亦下降。Tang 等在加利弗尼亚的橡树草原生态系统的研究表明, 降水后的土壤呼吸同样出现升高现象, 降水后的2~3d 土壤呼吸的升高现象仍然存在
[7]
。Li 等在太原天龙山地区同样观测到降雨后土壤呼
[8]
吸增加的情况
[9]
象出现。
注:0515~0603为测定日期, -1, -2, -3, -4分别为早(7:00~9:00) 、中(10:00~12:00) 、午(14:00~16:00) 和晚(17:00~19:00) 的测定时间。
Note :0515-0603i s m eas u red ti m e , -1, -2, -3, -4respecti vel y
rep resen ts t he m easuri ng ti m e of morn i ng(7:00-9:00), Noon (10:00-12:00), afternoon (14:00-16:00) and night(17:00-19:00).
图2 不同处理下土壤呼吸和土壤温度的变化趋势F i g . 2 Trend of the soil res pirati on a nd t he te mpera t ure under
di fferent treat ments
。其他地区的土壤呼吸研究中也有类似现
在干旱的生态系统或有干、湿交替季节的生态系统中, 在比较干旱的季节里, 降水和灌溉可能会强烈地激发土壤呼
吸。如在矮草草原, C lar 等发现, 在一场大的降雨过程中, 土壤呼吸增加了几倍
[10]
; H olt 等在澳大利亚昆士兰州北部发
现, 在旱季, 大的降雨过后, 土壤呼吸较降雨前增加
[11]
300%。 灌溉对土壤呼吸的影响机制如下:¹替代效应。降水或灌溉水沿着土壤空隙下渗或侧渗, 取代土壤空隙中空气所占
表1 灌溉和非灌溉土壤呼吸的比较
Table 1 Co mpariso n o f s o il respi ra tio n bet wee n irrig a tio n a nd no n-irri ga tio n la nd
测定时段M eas u ri ng duration
05-15~05-1705-15~05-19
n 1015
2对照2. 36? 0. 78灌溉对照灌溉
9. 20? 4. 791. 97? 0. 466. 77? 3. 59
t 值t val ue
4. 465. 12
P (双尾检验Tw o -tailed test)
0. 001
0. 000
备注
R e m arks
翻耕前灌溉与非灌溉小区的比较
两个非翻耕小区(其一做灌溉、另一不做灌溉处理的小区) 的比较
表2 不同水分处理下土壤翻耕对土壤呼吸的影响
Tabl e 2 C o mpariso n of soil res piratio n in differe nt water and tillage
trea t m ents
灌溉处理
翻耕处理
L m olCO 2/(m#s)
2
据的位置, 包括CO 2等在内的气体在短时间内从土壤中迅速排出。º对微生物活动的刺激效应。降雨后土壤中的水分迅速增加, 促进微生物的活动, 呼吸量迅速增大。»微生物
生物量激增效应。土壤中的微生物数量会在降雨后激增, 这是造成土壤呼吸增加的一个长时效应(1d 内) 。但是对于土
[4]
壤呼吸增加的原因仍需进一步的研究。
2. 2 耕作对土壤呼吸的影响 无论在干旱还是在灌溉条件下, 翻耕都会使土壤呼吸大幅度增加。从图2可以看出, 无论干旱地还是灌溉地, 耕作之后土壤呼吸均迅速增加。灌溉
2
耕作地最大值可达19. 28L m ol CO 2/(m #s), 干旱耕作地最大可达8. 57L m ol CO 2/(m #s), 是翻耕前的3倍以上, 但是随着时间的推移, 这种差别会越来越小。表2为灌溉和对照
2
05-17~05-1905-17~06-03(n=13)
2. 32? 0. 754. 91? 1. 434. 80? 1. 2810. 77? 4. 30
Irrigati on treat men t Pl ou ghed treat men t (n=10)
对照CK 对照CK 1. 98? 0. 41
翻耕T ill age
灌溉Irri gated
对照CK 翻耕T ill age
5. 12? 1. 575. 29? 0. 9712. 08? 4. 06
耕作的2. 5~4. 0倍
[12]
。4~5d 减至耕作前的水平。他们认
为, 翻耕使土壤的通透性增加, 从而导致土壤微生物活动剧烈, 使土壤呼吸增加。同时, 耕作使土壤的团粒结构破坏, 使其中的CO 2释放, 也是导致土壤呼吸增加的一个原因。La Scal a 等在巴西的研究同样发现, 翻耕后土壤呼吸是不翻耕的2. 0倍以上, 说明与未翻耕土地相比, 土地翻耕之后土壤呼吸均出现短期增加。E llert 等在加拿大对半干旱土壤的研究表明, 耕作后12h 内, 耕作与未耕作的土壤呼吸有明显差异
[13]
[2]
2种处理在进行翻耕与不翻耕措施(对照) 下土壤呼吸的比
较结果。可以看出, 对照的平均值分别为1. 98(未翻耕) 、5. 12(翻耕) L m ol CO 2/(m #s), 灌溉处理后土壤呼吸的平均
2
值分别为5. 29(未翻耕) 、12. 08(翻耕) L m ol CO 2/(m #s) 。
2
无论是对照还是灌溉处理, 翻耕后土壤呼吸是未翻耕的2~3倍, t 检验表明, 翻耕使土壤呼吸明显增加(P =0. 000) 。Zhang 等同样用L I -Cor -6400系统在中国的三江平原发现, 耕, ; 之后差异逐渐减低, 48h 差异基本消失。这些结论
与笔者的研究结论基本一致。
3
37卷6期 汤亿等 灌溉和翻耕对土壤呼吸速率的影响2627
ANOVA 分析结果, 可以看出, 不同处理下土壤呼吸具有明显差异, 而同期土壤温度只是在灌溉与非灌溉之间存在明显差异。虽然灌溉后的土壤温度有所下降, 但是土壤呼吸增加, 翻耕同样会使土壤呼吸增加。因此, 在生产实践中应当尽量减少灌溉次数和翻耕次数, 如免耕播种等措施来减低土壤CO 2的释放量。
造成农田土壤呼吸强度高的因素很多, 耕作是其中最重
[14]
要的因素。B ie derbec k 等研究发现, 连续种植小麦的地块比休闲小麦种植方式下的地块土壤呼吸高出约1. 0倍
[15]
。
这是因为耕作可增大土壤的孔隙, 有助于O 2的进入和CO 2的排出。耕作可使不同层位的土壤暴露在空气中, 改变土壤的温度和湿度, 也使深层土壤有机质加速氧化以CO 2的形式释放出来, 导致土壤中微生物量和有机质的降低。长期的耕作会降低土壤对N 的滞留能力, 从而降低土壤的N 含量。在传统的耕作方式下凋落物也可进入到土层中分解, 使凋落物分解速度加快; 而在没有耕作的免耕土壤中, 凋落物多在土壤表层进行分解。
对土壤扰动最小的耕作措施是免耕作, 也称零耕作或直接播种。传统耕作有损于土壤结构, 增加团聚体被破坏的敏感性。实行免耕作, 土壤碳在土壤中的平均滞留时间延长
[16]
图4 土壤呼吸和10c m 深度土壤温度的日变化
F i g . 4 D aily cha nges of soil res pirati on a nd soil te m perature at
10c m depth
呈极显著。对于对照小区而言, 由于土壤水分缺乏, 土壤的微生物活动受到制约, 土壤呼吸受到抑制。而对于灌溉处理
的小区而言, 土壤水分比较充足, 土壤呼吸随土壤温度的升高而增加。
有关土壤温度对土壤呼吸的抑制影响有许多报道。如S nc hez 等对西班牙高原大麦田的土壤呼吸研究表明, 土壤呼吸与土壤温度的关系为抛物线线型, 其土壤呼吸最大值对应的土壤温度值在15~20e 。超过20e 时, 土壤呼吸减低。笔者在太原天龙山地区的土壤呼吸测定也存在此现象
[8]
, 有机质流失减少, 有可能恢复土壤的有机质, 并能有
效缓解大气CO 2
浓度的升高和温室效应。
, 如在土壤水分胁迫的6月份, 土壤温度是整个测定期
的最高值, 但是土壤呼吸是夏季的最低值, 表明土壤干旱时期土壤温度对土壤呼吸的作用已经失去, 同时说明土壤温度并不是影响土壤呼吸的唯一因素
[9,18-19]
。
图3 4种处理下土壤呼吸、土壤温度的平均值
F i g . 3 M ean val ues of soil res p i ra tio n , soil te m perature under 4
different treat m ent conditi ons
2. 3 土壤呼吸的日变化 5月17和19日进行早、中、午、晚
4次的土壤呼吸测定结果表明, 土壤呼吸存在较为明显的日变化(图4) 。早晨土壤温度相对低, 土壤呼吸亦最低, 之后随土壤温度升高土壤呼吸随之上升。为消除翻耕和灌溉的瞬时影响, 用5月18日4次的测定值进行日变化比较。ANOVA 分析表明, 在4个样地土壤温度总体差异显著的情况下, 土壤呼吸的差异不同。对照和翻耕处理的土壤呼吸总体差异不显著, 而对照和处理的土壤呼吸总体差异显著。其原因有待进一步研究。
2. 4 土壤呼吸与土壤温度的关系 分别用未翻耕的对照与灌溉处理小区5月16~19日的土壤呼吸和土壤温度进行土壤呼吸和土壤温度的关系分析(图5) 。由图5可以看出, 2个小区土壤呼吸与温度的关系表现出截然不同的关系, 对照的为显著负相关, 而处理的为极显著正相关。产生差异的主
2图5 土壤呼吸和土壤温度的关系分析
F i g . 5 Analysis on the rel a tio ns h i p bet w een soil res pirati on and
s o il te mperature
3 结论
在传统农业生产中, 灌溉和耕作是影响土壤呼吸的主要农事活动。灌溉能明显增强土壤呼吸, 在温度相同的条件下, 灌溉地的土壤呼吸的平均值大约是未灌溉地的2. 3~2. 4倍。耕作也都能明显地增强土壤呼吸, 在温度相同的条件下, 耕作地土壤呼吸的平均值大约是未耕作地的1. 9~2. 0倍。
(下转第2671页)
37卷6期 张瑞英 天津市蓟县常州村乡村旅游深度开发研究2671
力度, 开展区域性联合开发与促销, 组织和协调本地的主要景区、饭店、文艺演出团体等联合促销。建议建立或配备共同的市场促销机构或人员, 统一开展促销工作。
在旅游形象驱动方面, 要塑造常州村鲜明的旅游形象, 进行形象定位、设计宣传促销口号、定期举行旅游主题促销活动(例如山货节、烤羊节、赏花节等), 并采用形象广告、公共关系、网络传播和派形象促销员与游客面对面接触的方
[6]
法, 达到形象传播的目的。
另外, 要重视多层次营销网络的构建。旅游营销具有多种渠道和形式, 应将与旅游媒介(包括旅行社、客源市场、大型企业、单位、学校等部门) 建立密切的合作关系作为营销工作的重心, 帮助启动市场。在远期, 则应着力于多层次营销网络的建立和形成。目前的措施是:与天津市高校密切联系, 建立教学实践基地并投入部分资金参加旅交会。2. 2. 5 统一的建筑规划。统一的建筑是一个景区的精神和灵魂。从目前现状来看, 常州村迫切需要做村建筑控制性规划。大的方面主要是统一接待设施的建筑风格; 建设景区大门和接待处(原来的建筑随意性太强); 建常州村乡村旅游入(上接第2627页) 参考文献
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口的导游图和解说牌。
3 结语
总的说来, 常州村农家乐旅游迫切需要进行深度旅游开发和确立鲜明的主题形象, 不断升级旅游产品、调整结构, 以特色旅游方式与周边农家乐开展差异竞争与合作, 以达到共赢。另外, 常州村需成立专门的培训机构, 作为完善而强有力的体系保障来进行深度旅游开发。参考文献
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