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气候变化是21世纪全球面临的重大问题之一,已经引起国际社会的广泛关注,由气候变化引发了全球或部分区域温度以及水文格局发生改变,导致农田生态系统农作物生长环境发生改变,进而影响农田生态系统碳氮循环过程。为研究模拟增温和降雨减少对麦豆轮作农田生态系统土壤碳氮循环年际变化的影响,开展大田控制性试验,试验共设置四个处理:对照(CK),增温(T),降雨减少(P),增温+降雨减少(TP),每种处理各有三个重复。通过红外线辐射加热管对增温小区进行昼夜不间断增温,降雨减少处理采用PVC人工挡雨板的方法。采用静态箱-气箱色谱法分析土壤CO2排放通量和土壤N2O排放通量等。 研究结果表明,连续三年增温(T)、降雨减少(P)处理和增温和降雨减少复合(TP)处理都没有改变冬小麦生长季、大豆生长季土壤CO2、N2O排放的季节性变化模式。 在冬小麦生长季,与CK相比,TP处理显著降低了土壤CO2排放通量;T处理增加了土壤CO2排放通量,但都没达到显著水平。在大豆生长季,与CK相比,TP处理显著降低了土壤CO2排放通量,且在2015、2016年达到极显著水平;T处理在2014、2016年显著增加了土壤CO2排放通量。 在冬小麦生长季,土壤呼吸与土壤温度有显著的正相关性,T、P和TP处理增加了土壤呼吸的温度敏感性;土壤呼吸与土壤湿度有显著的正指数相关性。在大豆生长季,土壤呼吸与土壤温度有显著的正相关性,T处理增加了土壤呼吸的温度敏感性,P和TP处理降低了土壤呼吸的温度敏感性;土壤呼吸与土壤湿度有显著的正指数相关性。 在冬小麦生长季,与CK相比,T处理显著增加了土壤N2O排放通量,P、TP处理无明显变化规律。在大豆生长季,与CK相比,T处理增加了土壤N2O排放通量,TP处理降低了土壤N2O排放通量。 在冬小麦生长季,土壤N2O排放与土壤温度有显著负指数相关关系,土壤N2O排放与土壤湿度有显著的负相关关系。在大豆生长季,土壤N2O排放与土壤温度有显著正相关关系,土壤N2O排放与土壤湿度呈显著正相关关系。 在冬小麦生长季,与CK相比,T、P、TP处理在返青、拔节、孕穗-抽穗、灌浆期均增加了地上生物量,在乳熟期却显著低于CK处理;T、TP处理在返青、孕穗-抽穗、灌浆、乳熟期增加了地下生物量。在大豆生长季,与CK相比,T、TP处理在整个关键生育期均增加了地上生物量,TP处理在整个生育期增加了地下生物量。 在冬小麦生长季,与CK相比,T、TP处理降低了植株叶片全氮含量,总趋势是随着植株生长,叶片全氮含量呈逐渐降低状态。大豆生长季,与CK相比,T处理增加了叶片全氮含量,其它处理无明显变化规律,总趋势是随植株生长呈逐渐降低状态。 在冬小麦生长季,T、TP处理改变了土壤全氮、铵态氮含量的变化规律;T、P、TP处理提高了冬小麦土壤硝态氮含量,且TP处理达到显著水平。在大豆生长季,T、P处理增加了大豆田土壤全氮含量,P处理增加了大豆田土壤铵态氮含量,TP处理增加了大豆田土壤硝态氮含量。