PDF《水分对土壤呼吸的影响及机理》

2 in so il, restrains diffusion of CO

2 in so il po res, sti m ulates activity of m icroo rganism and in2 creases m icroo rganism biom ass after rainfall . Because different m ethods w ere used to m easure the w ater content, and because different facto rs could influence so il resp iration, it is very difficult to describe the ef2 fects of w ater content on so il resp iration w ith the sam e function. O n all accounts, op ti m um content of w a2 ter is usually near to field capability. If the so il w as extrem ely dry o r w et, so il resp iration would be re2 stricted. M echanism s of w ater content on so il resp iration are that disso lved o rganicm atter, aeration in so il and the energy allocation of m icrobe and p lant are variant w ith so il mo isture. Further studies on relation2 ship betw een so il resp iration and w ater should focus on (1) separating effects of w ater on m icrobes'

resp i2 ration from tho se on roo ts'

, (2) discerning po tential effects of w ater distribution change on the pattern of so il resp iration in terrestrial eco system along w ith global change, and (3) counting contribution of hum an activity to the CO

2 efflux from so il by changing w ater content directly o r indirectly. Key words: so il resp iration, w ater content, m echanism s 文章编号:

100020933 (2003)

0520972207 中图分类号: Q 948, S154.

1 文献标识码: A 土壤呼吸 (So il resp iration) 是指土壤产生和向大气释放 CO 2的过程, 它包括土壤微生物呼吸、 植物根 系呼吸、 土壤动物呼吸和含碳物质的化学氧化作用等几个生物学和非生物学部分[1] . 土壤呼吸是陆地生态 系统碳循环的一个极其重要的环节, 除了植被冠层的光合作用之外, 土壤表面的二氧化碳排放是陆地生态 系统碳收支中最大的通量[2] ;

由于陆地生态系统在全球 C 收支中起着举足轻重的作用, 所以土壤呼吸发生 的任何变化都将进一步影响到全球的碳循环;

而且, 土壤当中出现的生命活动的标志之一就是土壤呼吸, 对土壤 CO 2的释放量测量的准确与否是评价生态系统中生物学过程的关键[3] ;

此外, 通过对土壤呼吸及与 之相关联的参数的监测还能够估测出根系和土壤中的微生物如何对气候变化作出反应[4, 5] . 了解土壤呼吸与影响因子之间的关系, 对于估计和预测陆地生态系统土壤呼吸变化有着非同寻常的 意义. 水分是重要的环境因子之一, 在全球变化的背景下, 研究其对土壤呼吸的影响, 能为探索陆地生态系 统在碳循环方面的源2汇(Source2sink) 功能和揭示失踪的碳汇(M issing carbon sink) 之谜提供有力的证据. 已有研究表明, 全球气候变化除导致温度发生了变化之外, 同时也使得世界水分分布状况发生了巨大改 变[6] . 在各类陆地生态系统中, 改变水分状况势必会影响到植物根系分布的深度、 根系的呼吸、 微生物群落 的组成等, 在这种情形下, 土壤呼吸也会发生剧烈的变化, 这将对全球的碳循环产生深远的影响[7] . 现在已有不少关于水分与土壤呼吸的关系及水分对土壤呼吸的影响机制的研究, 因为短期的降水过 程与水分(主要指土壤水分) 量的变化对土壤呼吸的影响有着不同的特点, 故作如下分述.

1 大气降水对土壤呼吸的影响 大气降水是指大气中的水分通过雨、 雪、 雾、 露、 霜、 雹等形式降落到地表的过程. 这些不同形式的降 水, 一方面是土壤水分最主要的来源, 另一方面也会促进地上的有机残体向地下运输, 使之成为土壤呼吸 重要的基质[8] . 随着降水过程中与降水后水分的下渗, 降水(尤其是降雨) 事件往往使得土壤水分在短期内 迅速增加, 土壤的通透性、 土壤溶液中可溶性有机质的浓度等土壤的理化性质也会发生相应的变化, 而且 不同植物根系和不同微生物对这些变化作出的反应可能各不相同, 降水的不同形式及其强度的大小、 历时 的长短等都不可避免地要对土壤 CO 2排放速率产生或大或小的影响. Kursar [9] 在巴拿马潮湿的热带半常绿林观察到的现象是, 经过一场历时115 h 降水量为117cm 的降雨 过后, 土壤中产生的CO 2量较降水前减少了29% ;