PDF《水分对土壤呼吸的影响及机理》

Cavelier 和Pen εula[10] 在对Co lom bia 一个雾林的土壤呼吸 进行研究中注意到, 被植被枝叶拦截的雾滴会沿着茎干注入或直接滴落到土壤中, 这些增加到土壤中的水 分会导致随后一天土壤释放 CO 2的量的减少, 而且, 如果前一天晚上植物枝叶截获的雾滴越多, 第2天土壤 中CO 2的排放量就越少;

Davidson 等[11] 在研究巴西亚马逊河流域东部的森林和草原的土壤呼吸的过程中 也发现, 大的降雨事件过后, 土壤呼吸会受到明显的抑制.

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9 5期 陈全胜等: 水分对土壤呼吸的影响及机理 而有些研究者观察到的情况与以上恰恰相反,M edina 和Zelw er[12] 观察到, 在热带落叶林的干季, 零星 降雨的1 ~ 2d 内, 土壤中产生的 CO 2会有所增加;

在Paw nee 矮草草原, C lark 和Cliem an[13] 发现在一场大的 降雨过程中, CO 2的排放量增加了几倍 (1. 02g (m

2 d) 增加到13138g (m

2 d) );

与此类似, Ho lt 等[14] 在澳 大利亚昆士兰州北部发现, 在旱季, 大的降雨过后, 土壤 CO 2排放量较降雨之前增加幅度达300%. 从以上可以看出, 大气降水对土壤呼吸的影响结果是因时、 因地而异. 在湿润的生态系统或有干湿交 替季节的生态系统中比较湿润的季节, 降水事件对土壤呼吸可能会产生明显的抑制现象;

而在干旱的生态 系统或有干湿交替季节的生态系统中比较干旱的季节里, 降水事件可能会强烈地激发土壤呼吸. 由于目前 专门系统地研究大气降水的短期过程对土壤呼吸影响很少, 有关降水事件对土壤呼吸影响的机制还不是 很清楚, 现将文献当中的解释归纳如下: (1) 替代效应 大气降水沿着土壤孔隙下渗或侧渗, 取代土壤孔隙中原先空气所占据的位置, 包括 CO

2 等在内的气体在短时间内从土壤中迅速排出, A nderson [15] 、O rchard 和Cook [16] 认为这是造成土壤 CO 2排放量在旱季的雨后迅速增加的一个短时效应(1h 内). (2) 阻滞效应 Cavelier 和Pen εula[9] 认为, 水分取代了土壤中 CO 2占据的位置的同时也使土壤的通透 性变差, CO 2在土壤中的扩散阻力因此增大, 导致雨后实际测定的土壤 CO

2 排放量减少. Rochette 等[17] 指出, 在野外条件下, 降水对土壤中 CO 2扩散的限制会对土壤 CO 2排放量产生极为重要影响. (3) 对微生物活动的刺激效应 降雨过后, 土壤中的水分会迅速增加, 这会促进微生物的活动[18] , 呼 吸量因此迅速增大. A nderson [15] 、 O rchard 和Cook [16] 把降雨对微生物活动和土壤中可溶性有机碳分解的 促进作用当作另外一个短时效应(1 h). (4) 微生物生物量激增效应 A nderson [15] 、 O rchard 和Cook [16] 认为, 土壤中的微生物数量会在雨后 激增, 这是造成雨后土壤中 CO 2排放量增加的一个长时效应(1d 以内). 降水对土壤呼吸的影响是一个极为复杂的过程, 在不同类型的生态系统中, 因为植被类型与覆盖状况 不同、 土壤理化性质不同、 降水前土壤中的水分状况不同、 微生物种类的构成不同、 大气降水的特点不同, 等等, 大气降水对土壤呼吸的影响结果是不一样的.

2 水分量的变化对土壤呼吸的影响 植物和微生物的许多生命活动需要水分的参与, 所以, 水分对于植物和微生物来说, 是一个非常重要 的环境因子. 土壤呼吸是植物根系和土壤微生物生命活动的集中体现, 至于水分在土壤呼吸这一过程中所 起的作用如何, 不同的研究者在各自特定条件下所得出的结果有着较大差异(表1). 有不少研究者曾尝试着将水分与土壤呼吸之间的关系数量化. 虽然温度和水分都是与土壤 CO 2排放 量时间动态联系最为密切的因子, 但温度与土壤呼吸之间的关系似乎总是可以用一个指数函数来描述, 而 描述水分量的变化对土壤呼吸之间关系的模型有很多, 且它们各不相同, 这些模型有线性的、 对数的、 二次 方的等等[11] , 尽管这些模型有的能够很好地拟合特定条件下的数据, 但是这些模型都缺乏普适性. 由此看 来, 要将水分量的变化对土壤呼吸的影响精确量化还任重道远.