稻季土壤溶液中微量元素浓度对大气CO2浓度升高的响应

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1、生态环境学报2010,19(2):307-313http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com稻季土壤溶液中微量元素浓度对大气CO2浓度升高的响应1,2*112王小治，孙伟，封克，朱建国1.扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬州225127；2.中国科学院南京土壤研究所//土壤与农业可持续发展国家重点实验室，江苏南京210008摘要：利用中国稻/麦轮作FACE（FreeAirCarbon-dioxideEnrichment）试验平台，

2、研究大气CO2浓度升高（比周围大气高-1200µmol·mol）对2007年稻季各生育期不同深度土壤溶液微量元素质量浓度影响。结果表明，大气CO2浓度升高对不同深度土壤溶液微量元素质量浓度的影响在不同生育期有所差异；尽管大多未达显著水平，大气CO2浓度升高表现出增加不同层次土壤溶液微量元素质量浓度的趋势，对土壤溶液Fe质量浓度增加程度尤为明显；从整个生育期看，FACE对土壤溶液Fe质量浓度增加幅度在5、15、30、60和90cm处分别为47.6%,36.3%,7.6%,37.0%和201.8%。大气CO2浓度升高对稻田土壤溶液微量元素质

3、量浓度的长期影响需要进一步深入研究。关键词：CO2浓度升高；稻季；稻田土壤；微量元素+中图分类号：X144；S153.61文献标识码：A文章编号：1674-5906（2010）02-0307-07因森林砍伐、化石燃料的燃烧等人为活动的影响应。以期进一步认识未来气候变化下稻田微量元响，大气中CO2浓度由工业革命前的（280±10）素的地球化学行为，为气候变化下农业生产中的肥-1-1[1-2]µmol·mol增长到目前的大约380µmol·mol，并料施用提供理论支持。-1[3]继续以每年1.8µmol·mol的速度递增，到21世纪1材料与

4、方法-1[4]末可能达到700µmol·mol。国外学者对大气CO21.1研究地区概况浓度升高对地上部植物生长和包括元素循环在内本试验研究在稻/麦轮作FACE试验研究平台进的土壤过程已进行大量研究。研究表明，高CO2浓行。它位于江苏省扬州市小纪镇马凌村（32°35′N，[5]度促进植物光合作用，使植物生长加快。CO2浓119°42′E），自2004年稻季开始运行。关于该试验度升高将降低麦田土壤碳矿化量，增加DIC平台技术系统的软件和硬件设施等，已有文献详细[17]（DissolvedInorganicCarbon，溶解无机碳）淋溶量，阐

5、述。试验区年降雨量约1000mm，年平均温度而对DOC（DissolvedOrganicCarbon，溶解有机碳）约15℃，年均日照时间约2132h，年无霜天数大于[6]和总碳淋溶量无显著影响；但对种植橡树的土壤220d。土壤类型为发育于下位砂姜土的水耕人为土[7]的研究表明，CO2浓度升高可降低土壤氮矿化量（水稻土），0~15cm耕层土壤的基本性状为：-1-1等。可见，CO2浓度升高对不同生态系统的影响不pH(H2O)7.2，有机碳18.4g·kg，全氮1.45g·kg，-1-1尽相同。CO2浓度升高对稻田生态系统的影响，已全磷0.6

6、3g·kg，全钾14.02g·kg，速效磷10.1-1-1-3引起我国学者的广泛关注，目前的研究主要集中在mg·kg，速效钾70.5mg·kg，容重1.16g·cm，土对水稻产量、水稻根系、植株体内元素状况、土壤壤质地为砂壤（2~0.02mm砂粒57.8%，0.02~0.002[8-12]呼吸、土壤微生物区系等方面的研究。国内有mm粉粒28.5%，<0.002mm粘粒13.7%）。其测定按[18]关大气CO2浓度升高对土壤过程的影响研究较少，常规方法进行。FACE试验平台共设有3个对照圈稻麦轮作系统微量元素循环对高CO2的响应的研究（大

7、田空气，Ambient圈）和3个高CO2浓度实验圈-1也非常缺乏，我们利用开放式空气CO2浓度增加的（FACE圈，比对照圈CO2浓度高200μmol·mol）。FACE试验研究平台（Free-AirCarbon-DioxideEn-FACE圈之间以及FACE圈和对照圈之间的距离不richment），研究了大气CO2浓度升高对稻麦轮作土小于90m，以减少CO2释放对其它圈的影响。FACE[13-14]壤有效态微量元素的影响，本文通过测定水稻圈设计为正八角形，直径为14m，通过FACE圈周不同生育期的5、15、30、60和90cm处土壤溶液

8、中围的管道向圈中心喷射纯CO2气体，电脑控制圈内的Fe、Mn、Cu、Zn浓度，进一步研究了稻季不同CO2浓度，使其全生育期平均CO2浓度保持在比正-1层次土壤溶液微量元素浓度对大气CO2浓度升高的常大气CO