3.3 黄淮海平原耕层土壤CO₂日排放动态

黄淮海平原地区呈现雨热同季的季风性气候特点。图3.12给出了昌平、衡水、郑州试验点的1996—2000年积温和降雨的累积曲线。

图3.12 不同试验点1996—2000年累积积温、累积降雨随时间变化曲线

一年之中，从3月至10月初累积积温CDD累积速率快，两端时段CDD增加平缓。北京纬度较高，年积温较低；郑州纬度较低，年积温较高。与CDD相比，累积降雨量显得更为集中，主要发生在6月初到9月下旬。同一试验点，不同年份之间降雨量之间存在较大的差异。对不同试验点而言，总体上南部地区雨季来临偏早，雨量较大，北部地区雨季到来偏晚，雨量较小。图3.13中给出了北京、辛集、郑州1981—2000年的逐年积温、年均温和年降水量。从北向南随着纬度的高低变化，研究试验点的年均温、年积温呈递增趋势变化。20年间，各试验点年降雨量呈现较大变化幅度。对各试验点而言，年降雨量与作物产量之间并不呈线性相关关系，表明本研究7个试验点在管理上保证了充分灌溉，作物生长不受该年降雨量的直接影响。

图3.13 不同试验点1981—2000年积温、年平均温度、年降雨量时间动态曲线

以衡水A试验点为例，来说明黄淮海平原农田耕层土壤含碳有机物矿化CO₂排放动态（图3.14）。一年之中，随着4月来临，土壤CO₂通量稳定递增，小麦收获时达到峰值。由于收获后外源有机物料投入，耕层土壤CO₂日排放通量升至开年以来的最高点。这是因为有机物料在投入之初，已经进入一年内CDD最快累积阶段，大量易矿化的有机碳化合物快速发生降解。随着易矿化组分的减少，CO₂的日排放通量呈现递减趋势，直至下一个收获季节到来。9月底或10月初，夏玉米收获，新鲜残体犁耕入土。此时，CDD的累积速率开始回落，但日有效温度仍然较高，因此CO₂排放通量出现第二个峰值。之后，在易矿化组分减少、CDD累积速率递减的双重作用下，耕层土壤CO₂排放通量快速下降，到年底达到全年最低点。直至次年气温回升，CO₂日排放通量才出现上升。其他地点的CO₂日排放亦呈现同样的特点。不同地点，其CO₂日排放通量的峰值大小各异。总的规律是：南部试验点的峰值较高，北部试验点的峰值较低。这一峰值不仅与纬度相关，还与有机无机肥料投入水平密切相关。