不同坡度坡位下滇中烤烟地土壤呼吸的变化特征

张伯浩, 宋娅丽, 王克勤, 李学峰, 聂慧莹

(西南林业大学生态与水土保持学院,云南 昆明 650224)

土壤呼吸是陆地生态系统土壤和大气之间CO2交换的重要组成部分，全球每年由土壤呼吸排放的CO2总量约为29.3～81.8 Pg C[1]，占全球每年大气中CO2输入的20%左右[2]，在全球陆地生态系统碳循环和碳收支中占有重要的地位[3].农田生态系统的碳循环与其他陆地生态系统相比较，具有明显的特点，它是受人为干扰最强烈的系统，其碳循环也显著地受到人为活动的影响.据估计，由于农业利用及其他的人为活动，过去300余年间全球土壤有机碳损失总量达到90 Pg C[4]，累积排放量占人类活动释放到大气中的CO2总量的1/4[5]，由于受自然因素和人为活动的影响较大，如耕作措施、施肥、灌溉等的影响，农田土壤呼吸在空间、时间上的变化十分复杂[6-8]，因此探索农田生态系统中土壤呼吸的变化规律及控制机理对明确减缓土壤有机碳分解的对策和措施以及评估全球碳收支具有重要的指导意义.

目前国内对于农田土壤呼吸方面的研究，多集中于旱地玉米、小麦田以及南方水稻田土壤等[9-14]，对于烟田土壤呼吸的研究还鲜有报道.同时，研究角度主要集中在不同农业耕作措施[15]和不同施肥条件下[16]土壤呼吸特征的分析，而对于不同坡面类型农田土壤呼吸特征的研究较少.土壤呼吸是指未经扰动的土壤中产生CO2的所有代谢作用，主要包括根系呼吸(自养呼吸的一部分)以及土壤微生物和土壤动物的异养呼吸[17]，占生态系统总呼吸量的60%～90%[18].研究表明，土壤呼吸受诸多因子的影响，如土壤温度、土壤湿度、根系生物量、土壤微生物、凋落物、根系的氮含量、土壤质地、土壤pH等[19]，其中土壤温度和湿度是土壤呼吸模型输入的主要气象因子，与土壤呼吸作用的相关关系为近年来研究的重点之一[20].

烤烟是云南省最重要的经济作物之一，种植面积居全国前列，云南农业生产用地以坡耕地为主要土地利用类型，坡耕地的不同坡面类型对农田土壤耕层温度和土壤湿度影响较大.鉴于此，我们以云南省玉溪市红塔区烟田生态系统为研究对象，对烟田不同坡面类型的土壤呼吸速率动态变化进行测定，并对其与主要环境因子的响应关系进行了分析探讨，旨在为我国烟田温室气体排放清单的编排和制定减排措施提供理论依据，并期望在中国区域生态系统土壤呼吸碳排放速率的时空格局及其在全球碳平衡中发挥作用.

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于云南省玉溪市红塔区小李井村，该区域位于北纬24°08′30″—24°32′18″、东经102°17′32″—102°41′37″，海拔1 600～2 614 m，属中亚热带半湿润冷冬高原季风气候，年均总日照时数2 085.3～2 286.3 h，年平均气温15～24.2 ℃，年平均降水量787.8～1 000 mm，相对湿度75.3%，年平均蒸发量1 801 mm，无霜期270 d.

1.2 试验设计

试验地位于玉溪市中部地区二龙潭小流域烤烟规划种植区内，坡向朝南，光照充足，降水充沛，属于适宜烤烟种植地区，播种方法和田间管理采用当地烤烟规范种植技术方法[21].试验于2017年4月25日开始，在不同坡度和坡位上布设7个不同处理的试验小区(见表1).试验采用随机区组设计，每个处理面积为6 m×4.8 m，种植密度为1.6株·m-2，共7个试验小区.每个小区栽烟55株，烟田平均行距1.2 m，平均株距0.6 m，在每个试验小区内随机取3次重复.烟田种植采用烤烟根区覆膜滴灌的灌溉方式，滴灌带直径55 mm，出水孔间距60 cm，中间连结滴灌带的输水支管为聚乙烯硬塑管，直径50 mm.

表1 试验各处理的肥料施用量Table 1 The fertilizer rate of different treatments

供试烤烟品种为云烟97，施肥方式为常规施肥，纯氮用量120 kg·hm-2，N∶P2O5∶K2O=1∶1.5∶3(质量比)，于2017年4月25日移栽，同时施入有机肥和专用复合肥为基肥，70%的氮肥和钾肥及100%磷肥施于垄底作为基肥，移栽后10～15 d内施入专用化肥为追肥，30%氮肥和钾肥结合培土用作追肥，采用人工移栽、铺带、覆膜一次完成.根据当地烤烟生产管理部门制定的烤烟养分需求特征，结合近年肥料试验结果，确定土壤养分对应施肥量及丰缺评价指标体系[22-25]，各种养分施用量见表1，由于该年降雨量较多，常规滴灌灌溉量较往年也有所减少.

1.3 测定指标及方法

试验期间通过在研究区附近设置JDZ-1型号自计雨量计和气象观测仪，对降雨量和日均气温等数据进行观测和采集.采用动态密闭气室红外CO2分析仪(LI6400, LI-COR Inc., Lincoln, NE, USA)测定土壤呼吸速率.烤烟农田田垄行距为120 cm，株间距为60 cm，测定土壤呼吸速率时将PVC圈提前24 h嵌入烟株根部1/2处附近土壤中，PVC圈为直径10 cm，高4 cm的聚乙烯圆柱体，嵌入土壤层2 cm，每个处理3个重复，每个重复测定2组循环，取其平均值作为土壤呼吸速率值，在整个观测过程中 PVC圈埋设位置保持不变.烤烟土壤呼吸动态变化测定时段为整个烤烟生长季，于2017年5月10日还苗期(栽后16 d)、6月11日伸根期(栽后48 d)、6月30日旺长期(栽后67 d)、7月20日打顶期(栽后87 d)、8月20日采收期(栽后118 d)、9月10日采收结束(栽后139 d)进行测定.测定时间均在每天08:00—10:00之间，研究表明该时段测定值最为接近全天24 h的平均值，具有较好的代表性[26].在土壤呼吸测定的同时，在PVC圈附近选择1个点将土壤热电偶探针(Li-6400-09TC)插入10 cm深度土壤测定土壤温度.每个小区采用梅花点取样，3个重复，取样深度为0～10 cm，用烘干法测定土壤湿度.

本研究在不同坡度和坡位上的7个试验小区内采样，每个试验小区采集“对角线”和“S”形位置上的5个重复样，先用木铲刮去1～2 cm的表层土，再垂直挖一个40 cm土壤剖面，在剖面上取0～30 cm耕层的土壤样品，最后将5个重复样的土壤充分均匀混合作为1个样品，用木铲摊平、敲碎，剔除砾石、动植物残体，取1 kg左右装入自封袋.样品带回实验室自然风干后，四分法取样，用钵碾磨成粉末，过20目和100目尼龙筛后，用于测定土壤样品的pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量.土壤pH 值采用电位法测定；土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化法测定；碱解氮采用碱解扩散法测定；有效磷采用钼锑抗比色法测定；速效钾采用原子吸收分光光度法测定.

1.4 数据处理与分析

为了描述土壤温度与土壤呼吸之间的关系，本研究运用经验指数模型：Rs=a·ebT；Rs为土壤呼吸速率(μmol·m-2·s-1)，即每平方米土壤每秒排放的二氧化碳含量，T为土壤温度(℃)，a代表土壤温度是0 ℃时的土壤呼吸速率，b为土壤呼吸与温度间指数模型中的温度反应系数.用Q10值表示土壤呼吸对于土壤温度的敏感性，即温度每升高10 ℃时土壤呼吸速率增加的倍数，通常变化范围在1.3～5.6之间[27]，计算公式为：Q10=e10b[28].采用Quadratic：Rs=ax2+bx+c回归模型，对研究中不同坡面类型的土壤含水率(W)和土壤呼吸速率(Rs)的相互关系进行分析.

本研究所有的数据采用3次重复数据的平均值，数据统计分析在Excel和SPSS 19.0软件中进行，One-Way ANOVA进行单因素方差分析.

2 结果与分析

2.1 烤烟生长期日均气温与降雨量变化

在2017年试验期间烤烟生长期总降雨量为746 mm，气温变化幅度为14.5～24.5 ℃(图1)，总积温达3 230 ℃，日平均气温在烤烟移栽后第48 d(6月11日)达到最高(24.5 ℃)，随后呈逐步下降的趋势，在移栽后第90 d(7月23日)下降到18.5 ℃，后又呈逐步上升的趋势，并在19.5～24 ℃之间浮动.试验期间降雨量最大值出现在移栽后第56 d(6月19日)，达到57 mm.

2.2 不同坡度下烤烟生长期土壤呼吸动态变化

从图2可知，3种坡度条件下烤烟农田土壤呼吸的变化规律整体上均呈先迅速升高后缓慢降低的趋势.移栽后第16 d，与平地相比，15°和30°的土壤呼吸速率(各坡位平均值)无显著差异，三者土壤呼吸速率均较低，原因是在这段时间内烤烟仍处于还苗期与伸根期的生长阶段，烤烟植株的根系呼吸作用较弱，烤烟农田土壤呼吸主要来源于烟田的土壤微生物等异养呼吸作用.随着烤烟的迅速生长和气温的升高，土壤温度也逐渐升高，土壤中生物和微生物活动旺盛，烤烟旺长期内3种坡度条件下的烤烟土壤呼吸速率呈现迅速升高的趋势.在移栽后第48 d，15°和30°坡面的土壤呼吸速率与平地相比均呈显著差异.3种坡度的烤烟土壤呼吸速率均在移栽后第67 d天达到最高值，原因是此时期烤烟植株根、茎、叶等各器官生长发育较快，地上同化能力较强，有力的促进了根系呼吸速率.随后一直到移栽后第87 d土壤呼吸速率逐渐降低，这是由于田间发生了打顶处理，烟叶进行初期采收，叶面积系数降低，使输送到地下的光合产物减少，土壤呼吸速率下降.移栽87 d后，3种坡度条件下的土壤呼吸作用又呈现增强的趋势，这可能是田间打顶处理后，烤烟叶面积系数迅速增大，地上部分光合作用增大，地下部分的根系生物量也不断累积，较强根系自养呼吸的共同作用，同时土壤温度也逐渐升高，提高了土壤酶活性，土壤异养呼吸速率增大.烟叶采收末期，随着地上生物量的减小，土壤呼吸速率呈下降趋势，直到采收结束.整个烤烟生长期间，3种坡度的土壤呼吸速率平均值依次为平地>15°>30°，说明坡度的增加减缓了土壤呼吸作用.

图1 烤烟生育期间日均气温与降雨量Fig.1 Average daily temperature and rainfall during the growth period of tobacco

图中不同小写字母表示不同坡度土壤呼吸速率差异显著(P<0.05),相同小写字母表示不同坡度土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05).图2 不同坡度烤烟地土壤呼吸的动态变化Fig.2 Dynamic changes of soil respiration in flue-cured tobacco fields with different gradients

2.3 不同坡位的土壤呼吸速率动态变化

从图3可知，同一坡度不同坡位烤烟地的土壤呼吸速率随着烤烟生长期表现出相似的变化特征：先迅速增加后缓慢降低再趋于平缓.移栽后第16 d，15°和30°坡面各坡位土壤呼吸速率差异性显著.移栽后第48 d，15°坡面的上坡位、中坡位和下坡位土壤呼吸速率较第16 d分别增加了235%、220%和200%，各坡位的土壤呼吸速率差异性显著；30°坡面的上坡位、中坡位和下坡位较第16 d分别增加了187%、150%和162%，各坡位土壤呼吸速率均差异性显著，由此可见，移栽后第48 d，土壤呼吸速率在30°坡面的增加量低于15°坡面，说明坡度升高减缓了烤烟伸根期的土壤呼吸速率.移栽后第67 d，15°坡面上坡位的土壤呼吸速率与中、下坡位差异性显著；30°坡面各坡位土壤呼吸速率均差异性显著.此阶段15°和30°坡面各坡位的土壤呼吸速率均达到峰值，下坡位土壤呼吸速率均高于上坡位和中坡位.随后直至采收结束期间各坡位的土壤呼吸速率呈现降低的趋势，并在一定区间内上下浮动且相互之间差异显著，主要原因是烤烟田间发生了打顶措施，土壤根部自养呼吸作用下降，同时土壤温度降低，土壤酶活性下降，频繁的降水使土壤湿度接近最大田间持水力，多种因素导致土壤异养呼吸作用减弱.整个烤烟生长期间，各坡位的土壤呼吸速率平均值均为下坡位>中坡位>上坡位，说明坡位的升高减缓了土壤呼吸作用.

图中不同小写字母表示不同坡位土壤呼吸速率差异显著(P<0.05),相同小写字母表示不同坡度土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05).图3 15°和30°坡面不同坡位对烤烟土壤呼吸速率的影响Fig.3 Effects of different slope positions at 15° and 30° on soil respiration rate of flue-cured tobacco

2.4 不同坡度与坡位的土壤温度对土壤呼吸动态的影响

由图4可以看出，移栽后第16 d至第48 d各坡面土壤温度呈现逐渐升高的趋势.随后直至移栽后第87 d，随着降雨增多，土壤湿度增大，土壤温度呈逐步下降趋势.自移栽后第87 d至采收期，各坡面土壤温度又逐步上升.烤烟生长期不同坡度的平均土壤温度(各坡位平均值)依次为30°>15°>平地.

图中不同小写字母表示不同坡度土壤温度差异显著(P<0.05),相同小写字母表示不同坡度土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05).图4 不同坡度土壤温度的动态变化Fig.4 The dynamic changes of soil temperature on different gradients

由图5可以看出，移栽后第16 d，15°坡面中坡位的土壤温度与上、下坡位差异性显著；30°坡面上坡位的土壤温度与中、下坡位差异性显著.移栽后第48 d和第67 d，15°坡面各坡位差异性显著；30°坡面上坡位的土壤温度与中、下坡位差异性显著.移栽后第87 d，上坡位的土壤温度与中、下坡位均差异性显著.移栽后第118 d，15°坡面各坡位差异性显著；30°坡面上坡位的土壤温度与中、下坡位差异性显著.移栽后第139 d，15°坡面中坡位的土壤温度与上、下坡位差异性显著；30°坡面各坡位土壤温度均差异性显著.15°和30°坡面的各坡位土壤平均温度大小表现为上坡位>中坡位和下坡位.

平地、15°和30°坡面的土壤呼吸温度敏感系数Q10(各坡位平均值)分别为1.06、1.08和1.30(表2)，说明坡度越高土壤温度对土壤呼吸作用的影响越大.15°坡度下各坡位的土壤呼吸温度敏感系数Q10表现为：中坡位和下坡位>上坡位，30°坡度下各坡位的土壤呼吸温度敏感系数Q10大小表现为上坡位>中坡位和下坡位，说明坡度增加导致土壤温度对土壤呼吸的高相关性由中坡位和下坡位转变为上坡位.

图中不同小写字母表示不同坡位土壤温度差异显著(P<0.05),相同小写字母表示不同坡度土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05).图5 15°和30°坡面不同坡位的土壤温度动态变化Fig.5 Dynamic changes of soil temperature at different slope positions at 15° and 30° slope

不同坡面类型abR2样本数nP土壤呼吸温度敏感性系数Q10平地13.0370.0060.0016<0.051.0615°上坡位11.9980.00060.000016<0.051.0115°中坡位11.0140.0110.0056<0.051.1215°下坡位11.7470.010.0056<0.051.1130°上坡位4.8790.0330.0246<0.051.3930°中坡位7.5090.0220.0136<0.051.2530°下坡位8.5030.0240.0236<0.051.27

2.5 不同坡度与坡位的土壤湿度对土壤呼吸动态的影响

由图6可以看出，烤烟生长期间3种坡度的平均土壤湿度(各坡位平均值)表现为平地>15°和30°.移栽后第48 d和第67 d，3种坡度之间的土壤湿度(各坡位平均值)差异性显著.移栽后第118 d，平地和30°坡面的土壤湿度呈显著差异.

由图7可知，15°和30°坡面各坡位在生长期平均土壤湿度均表现为下坡位>中坡位>上坡位，在移栽后第48 d和第67 d，15°和30°坡面各坡位的土壤湿度差异性显著.移栽后第87 d和第118 d，15°坡面上坡位的土壤湿度与中、下坡位差异显著；30°坡面各坡位土壤湿度差异性显著.移栽后第139 d，30°坡面上坡位的土壤湿度与中、下坡差异性显著.

通过对不同坡面类型的土壤湿度与土壤呼吸速率进行回归分析，结果表明(表3)，各坡面类型的土壤湿度均对土壤呼吸速率产生显著的影响，15°下坡位的土壤湿度与土壤呼吸之间的判定系数最高，达到R2=0.90，说明15°下坡位的土壤湿度对于土壤呼吸作用影响最强，而对于15°上坡位影响最弱.同土壤呼吸和土壤温度的相关性(R2=0.01)相比，土壤呼吸与土壤湿度的相关性(R2=0.70)更大，说明在该研究区内土壤湿度对于土壤呼吸的作用要大于土壤温度的作用.3种坡度的判定系数(各坡位R2平均值)大小为30°>平地>15°，说明30°坡面的土壤湿度对于土壤呼吸作用的影响大于平地和15°坡面.15°和30°坡面不同坡位的判定系数都为下坡位>中坡位和上坡位，说明下坡位的土壤湿度对于土壤呼吸作用的影响作用大于中坡位和上坡位.

图中不同小写字母表示不同坡度湿度差异显著(P<0.05),相同小写字母表示不同坡度土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05).图6 不同坡度土壤湿度的动态变化Fig.6 The dynamic changes of soil moisture on different slopes

图中不同小写字母表示不同坡位土壤湿度差异显著(P<0.05),相同小写字母表示不同坡度土壤呼吸速率差异不显著(P>0.05).图7 15°和30°坡面不同坡位的土壤湿度动态变化Fig.7 Dynamic changes of soil moisture at different slope positions at 15° and 30° slope

不同坡面类型土壤湿度/%拟合方程R2样本数nP平地22.47y=-1 090.2x2+596.3x-60.9050.676<0.0515°上坡位18.10y=-1 185.8x2+464.75x-30.6360.046<0.0515°中坡位19.21y=-10 138.0x2+4 203.8x-414.510.886<0.0515°下坡位20.31y=-7 654.1x2+3 325.9x-339.140.906<0.0530°上坡位18.10y=-11 602.0x2+4 436.9x-408.210.806<0.0530°中坡位20.88y=-4 613.1x2+1 964.7x-193.030.766<0.0530°下坡位21.68y=-6 334.9x2+2 793.4x-288.640.826<0.05

2.6 不同坡度与坡位的土壤化学性质对土壤呼吸的影响

试验小区各坡面类型的烟田土壤化学性质如表4所示，通过分析表明，不同处理的土壤pH值差异不大，土壤中有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量(各坡位平均值)均随着坡度的升高而减少，其中15°和30°坡面的有机质含量比平地分别减少了14.5%和18.2%；碱解氮含量比平地分别减少了4.3%和6.4%；有效磷含量比平地分别减少了3.4%和12.5%；速效钾含量比平地分别减少了8.3%和10.3%；土壤呼吸速率分别比平地降低了8.7%和13.6%.

表4 试验各处理土壤化学性质与土壤呼吸速率Table 4 Soil chemical properties and soil respiration rates under different treatments

15°和30°坡面土壤中有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量均随着坡位的升高呈现减少的趋势，其中15°上坡位的有机质含量比中坡位和下坡位分别减少了2.8%和5.7%；碱解氮含量比中坡位和下坡位分别减少了11%和15.6%；有效磷含量比中坡位和下坡位分别减少了10.1%和13.5%；速效钾含量比中坡位和下坡位分别减少了2.1%和3.2%；上坡位土壤呼吸速率分别比中坡位和下坡位降低了12.3%和16.1%.30°上坡位的有机质含量比中坡位和下坡位分别减少了13.3%和16.6%；碱解氮含量比中坡位和下坡位分别减少了3.8%和21.3%；有效磷含量比中坡位和下坡位分别减少了9.6%和22.7%；速效钾含量比中坡位和下坡位分别减少了7.1%和9.9%；上坡位土壤呼吸速率分别比中坡位和下坡位降低了9.5%和21.7%.其原因可解释为土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量的提高可以促进烤烟作物根系生长，使其根系呼吸作用得到增强，同时还促进了作物地下部根茬及其分泌物增多，使微生物活性和数量增加，微生物呼吸作用也随之增加，所以不同坡度和坡位土壤中氮磷钾和有机质含量的差异会影响烤烟生长期平均土壤呼吸速率随之变化.

3 讨论与结论

在烤烟生长期间，土壤呼吸速率具有明显的生长期变化特征，烟苗发育初期呼吸作用较弱，但随着根系伸展加速和雨季的来临，为作物生长提供了充足的水分和热量，保持良好的水热生态环境，在移栽后第67 d，烤烟生长发育最为迅速，土壤呼吸速率达到峰值，随后又由于田间打顶和烟叶收获等原因逐步回落，这与戴衍晨等[29]的研究结果一致.15°和30°坡面与平地相比，土壤呼吸速率分别减小了8%和12%，坡度的增加减缓了土壤呼吸作用，可能是在不同坡度上的日照辐射量不同，造成土壤温度不同，土壤异养呼吸作用存在差异.同时坡度增大会导致坡面土壤持水性不佳，水分在重力作用下沿坡面向下输移，使坡面土壤水分分布不均衡，破坏了烤烟土壤的水热平衡环境，因而减弱了呼吸作用.各坡位的土壤呼吸速率均值依次为下坡位>中坡位>上坡位，说明坡度和坡位的升高都显著降低了土壤呼吸速率.原因可能是受降水再分配的影响，土壤水分在重力作用下通过自身输移能力从上坡位向下坡位运移，土壤呼吸作用增强.

烤烟生长期不同坡度的平均土壤温度(各坡位平均值)依次为30°>15°>平地；15°和30°坡面的各坡位土壤平均温度大小表现为上坡位>中坡位和下坡位，原因可能是由于坡地接受的太阳辐射量因坡度和坡位而不同，不同坡面位置的土壤蒸发强度不一样，土壤水分和植被覆盖度会有所差异，同时，土壤温度还受土粒结构和孔隙度等土壤性质的影响，综合因素导致不同坡度和坡位上的土壤温度大小和变化幅度不一.本研究中土壤温度与土壤呼吸作用有着密切的联系，烤烟农田土壤呼吸速率与土壤温度呈显著正相关关系，这与其他学者的农田土壤水热与土壤呼吸速率呈显著正相关的结论相一致[15,20,30-32]，土壤呼吸温度敏感系数Q10的范围在1.01～1.39之间浮动，这与其他学者的研究结果相符[33-34].本研究发现坡度越高时土壤温度对土壤呼吸作用的影响越大，坡度增加导致土壤温度对土壤呼吸的高相关性由中坡位和下坡位转变为上坡位，在后续的研究中还需综合考虑根系呼吸和根际微生物呼吸来揭示土壤呼吸差异的机理.

本研究中烤烟生长期间3种坡度的平均土壤湿度(各坡位平均值)表现为平地>15°和30°，15°和30°坡面各坡位在生长期平均土壤湿度均表现为下坡位>中坡位>上坡位，其原因可能是试验区大气降水受到坡面径流、土壤入渗和壤中水分运动等影响，导致平地和下坡位的土壤湿度较高，同时土壤湿度的差异还与坡度、植物覆盖度、凋落物层的厚度以及土壤颗粒组成等有密切关系.土壤呼吸速率与土壤湿度呈显著正相关关系，两者的相关性表现为30°>平地>15°，下坡位>中坡位和上坡位，且土壤湿度对于土壤呼吸的作用要强于土壤温度的作用，原因除了气温、辐射、风速等环境影响因子[35]之外，很可能是受降水再分配的影响，大气降水沿着土壤孔隙下渗之后，在重力作用下土壤水分通过自身的输移作用从上坡位向下坡位运移，使下坡位的土壤土水分状况接近最大田间持水力，此时土壤中的大孔隙多数被空气所充填，这非常有利于O2的扩散[36]，而且小孔隙的空间大多被水分所占据，便于可溶性基质进行扩散，充分促进了土壤呼吸作用[37].同时烤烟生长期频繁的降雨事件会促使微生物的数量激增，促进微生物活性增大，土壤呼吸量因此迅速增大.一般情况下降水或者土壤湿度的增大会促进土壤呼吸作用[38]，但也有研究表明[39]，土壤湿度达到永久萎蔫点或超过田间持水量时，土壤CO2释放量才会减少，如果土壤湿度变化在正常范围内，则难以辨别其对土壤呼吸的影响，因此土壤湿度与土壤呼吸的关系还待进一步研究.

本研究中，坡度和坡位的升高明显降低了烤烟农田土壤中有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，对土壤呼吸产生了重要影响.有研究表明，土壤中的有机质成分可以显著地提高土壤呼吸底物数量从而影响土壤呼吸速率[40].土壤中的氮素成分主要通过其对植物的初级生产发生刺激，为土壤呼吸作用供给更多的基底物质，从而提高土壤呼吸速率[41-42].还有研究表明土壤中的碱解氮可促进植物根系生长，以及根际土壤微生物的繁殖和代谢等活动，从而对土壤呼吸速率产生影响，并通过研究发现土壤中的碱解氮与土壤呼吸速率呈正相关关系[43].在今后的研究中，还需要综合考虑不同坡面类型的土壤容重、土壤易氧化有机碳和土壤酸碱度等影响因素来进一步探索土壤呼吸的排放机制.

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