温度和生物因子对农田生态系统呼吸的影响——以华北平原冬小麦-夏玉米复种农田生态系统为例

生态系统呼吸在陆地生态系统碳循环中占有重要地位，是碳循环中仅次于生态系统总初级生产力的第二大通量组分。除温度和水分外，生物因子对生态系统呼吸也有着重要的影响。生物因子往往与温度、水分有着相似的季节变化，并且温度还对这些因子有重要的影响，这加深了探讨生物因子对生态系统呼吸影响的难度。复种农田生态系统中生物因子与气象因子季节变化的非同步性为探讨生物因素对生态系统呼吸时间变异的影响提供了有利条件。利用华北平原冬小麦-夏玉米复种农田LAI的季节动态与温度的季节动态存在非同步性这一天然试验条件，本研究通过该农田生态系统连续两年的涡度相关通量观测数据，分析了温度和生物因子对该农田生态系统呼吸季节及年际变化的影响。结果表明，在冬小麦和夏玉米的各个生育阶段，其夜间生态系统呼吸都受到土壤温度的影响，但是这种影响在作物不同的生育阶段有所差异，尤其当土壤温度与叶面积指数（LAI）的季节变化非同步时，LAI会改变土壤温度对生态系统呼吸的控制。基于直线回归方程，LAI能分别解释2003年和2004年冬小麦生态系统参考呼吸（10℃下的生态系统呼吸速率）变异的97％和74％，能分别解释夏玉米生态系统参考呼吸变异的85％和42％。华北平原冬小麦-夏玉米复种农田的生态系统呼吸呈“双峰”季节动态模式，且与生态系统总初级生产力及LAI的季节动态模式相一致，两次峰值分别出现在冬小麦的LAI和夏玉米的LAI达到最大时。冬小麦农田生态系统呼吸的最大值在2003年和2004年分别为6．6gC／（m^2·d）和5．5gC／（m^2·d），夏玉米农田生态系统呼吸的最大值在2003年和2004年分别为7．7gC／（m^2·d）和6．9gC／（m^2·d）。冬小麦农田生态系统在2003年和2004年2个生育期的总呼吸量分别为402g