陆地生态系统碳循环重要的环节之一就是土壤呼吸，这也是陆地生态系统将碳素以CO2形 式归还到大气的主要途径。土壤呼吸包括三个生物学过程,即土壤微生物呼吸、植物根系呼吸和土壤动物呼吸,和一个非生物学过程即含碳矿物质氧化与分解释放, 在生态系统中,土壤呼吸主要受植物类型和植物生长的影响,施肥是提高植物产量的关键措施之一,施肥必然影响植物生长,但土壤施肥与土壤呼吸的关系方面的报道尚比较少见。在研究过程中采样箱的应用是有必要的。

近年来,随着全球气候变化研究成为公众和科学界关注的热点之一,土壤呼吸与大气温室效应关系已经受到土壤学家的关注。国外对土壤呼吸的研究开展较早,文献较多,目前国内对森林生态系统、青藏高原和草原生态系统的C排放研究已多见报道,而对农田生态系统特别是黑土农田的研究还很少。农田系统是受人类活动影响较大的陆地生态系统,受长期施肥的影响,必然引起土壤中微生物群落结构与活性的变化,进而影响土壤有机碳的转化及CO2的排放。探讨农田系统的土壤呼吸,精确测定CO2的排放通量,对于揭示大气/失踪的碳0产生的原因以及寻找减缓土壤机碳分解的对策和措施具有重要的指导意义。因此,研究土壤呼吸对长期 施肥的响应机制将为深入了解农田系统的土壤呼吸提供重要的理论支持。

长期施肥对土壤呼吸季节变化的影响,因作物生长阶段、气候条件、土壤类型、耕作制度、施肥方式和水分管理等条件的不同而有所差异。本研究中,影响土壤呼吸季节变化的因素主要为施肥、玉米生长以及气候条件。从玉米生长期间的土壤呼吸速率变化中可以看出,土壤呼吸速率与玉米生长发育规律相一致,先随玉米生长而增加,到一定时期达到最大,然后随玉米衰老而下降。这主要是 由于玉米生长期间,土壤呼吸的物质基础来源于玉米根系转移至地下部的同化产物,当玉米转移至根系的同化产物多时,地下的呼吸作用也旺盛。植物生长所需要的矿质营养和水分大部分是靠根系从土壤中吸收的,而根系吸收养分和水分则需要消耗代谢产物,这部分能量则由植物地上部分的同化产物提供。所以植物生长与土壤呼吸是相互协调和统一的。

利用采样箱对土壤采集，进行研究发现，玉米生长期间,除了施肥的影 响外,土壤呼吸主要受气温和玉米根系两个因素影响。随着玉米的生长,气温对土壤呼吸的影响越来越小,而玉米根系对土壤呼吸逐渐起主导作用。NPKOM处理 和NPK处理相比,NPK配施有机肥对玉米生长的效果要好于NPK,从而促进玉米生长,根系发达,增加土壤呼吸量;另一方面,施用有机肥不但可以提高土壤中潜在矿化分解的有机碳含量,而且能增强土壤呼吸的强度;施用有机肥还可以增大土壤有机碳的矿化速率常数,加快土壤呼吸的进程,使土壤有机质中的无机养分循环加快,随时满足作物生长对无机养分的需求,能显著提高土壤养分的有效性,改善土壤的供肥能力。施用有机肥既能促进部分土壤有机碳的快速矿化分解,也能使土壤有机质在土壤中积累,提高土壤有机质的含量,改善土壤的肥力状况,提高土壤的质量。