土壤呼吸专题
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土壤呼吸量在降雨发生后增大，一是可 能降水激活了土壤微生物的活性，增强 了分解活动，二是可能降雨增加了根系 的呼吸。
2.1.3 降水
土壤呼吸量在降雨后减小的可能原因是 降水导致土壤温度降低；降雨也会改变 土壤的物理性质，如粘土含量、土壤紧 密度等，导致土壤CO2通量降低。
2.1.4 土壤有机质、氮含量
意义
森林土壤呼吸对全球碳循环和碳预算有 重要作用
长期监测CO2 通量网站的重要研究对 象之一
测定方法
土壤呼吸量通常通过直接测定从土壤表 面释放出的CO2量来确定。
常用的几种测定方法： 静态碱液吸收法 密闭气室法 动态气室法 微气象法
1.1 静态碱液吸收法
原理是碱吸收CO2形成碳酸根，再用重 量法或者中和滴定法计算出剩余的碱量， 根据公式计算得出一定时间内土壤排放 的CO2总量。
2 times
大气 Atmosphere
750Pg
Terrestrial system (About 75% is SOC)
土壤 Soil 1500Pg
About 3 times
植物 Vegetation
550Pg
土壤有机碳微小的变化就会影响大气中温室气体的 浓度进而引起全球气候变化
意义
土壤呼吸是土壤碳输出的主要途径， 每年因土壤呼吸而排放约68±4PgC，仅 次于全球陆地总初级生产力(GPP)的估算 值100～120PgC ，而高于净初级生产力 (NPP)的量值50～60PgC ，是每年化石燃 料燃烧排放到大气中碳（约5.2PgC）的13 倍。
温度变化一般可以解释土壤呼吸日变 化和季节性变化的大部分变异。
2.1.1 土壤温度
温度升高一般会促进土壤CO2的排放， 这是碳循环与全球变暖之间的一个正反 馈效应 。 经验参数Q10 ： 温度每升高10℃土壤呼吸增加的倍数， 表示土壤呼吸对温度变化的反应强度， 即土壤呼吸的温度敏感性
2.1.1 土壤温度
密闭气室法包括气相色谱法和红外CO2 分析法两种。
优点：经济可靠，便于对比分析 缺点：明显改变被测地表的物理状态，人
为扰动对测量结果影响较大，仪器设备花 费高。
1.3 动态气室法
用不含CO2的空气或已知其中浓度的 CO2，以一定的速率通过一密闭容器覆盖 的土壤样品表面，然后用红外气体分析 仪(IRGA)测量其中气体的CO2含量。根 据进出容器的CO2浓度差，计算土壤呼吸 速率。
土壤有机质含量、微生物活性增加时， 土壤呼吸速度会显著增加。土壤有机质 含量与土壤呼吸的速度呈正相关。
2 影响因素
土壤呼吸是一个复杂的生物学过程，受 到多种因素的制约。 2.1 非生物因子：
土壤温度、土壤湿度、降水、土壤C、N含量等
2.2 生物因子：
植被类型、根系生物量、叶面积指数、凋落物等
2.3 人为活动：
施肥、土地利用方式变化
2.4 关键因子及其相互作用
2.1.1 土壤温度
土壤呼吸和温度之间具有显著的相关 关系，主要有线性关系、二次方程关系、 指数关系和Arrhenius方程等。
优点：操作简便，利于多次重复测定 局限性：精度不理想
1.2 密闭气室法
此法是将一无底无盖的管状容器一端 插入土壤中，经过一段时间内的稳定后， 加盖，用一针状连接器以一定的时间间 隔抽取气体样品进入真空容器内，用气 相色谱仪或红外分析仪测定其中CO2的浓 度，计算得出CO2排放的速率。
1.2 密闭气室法
陆地生态系统土壤呼吸的Q10值变化在 1.3～5.6之间。
土壤呼吸温度敏感性在低温下较高，在 高温下较为平稳。
总体上Q10与温度呈负相关，在温度上升 相同幅度下，低温地区比高温地区有更 大的Q10。
2.1.1 土壤温度
短期的升温往往会强烈促进土壤呼吸， 但随着温度的升高或增温时间的延长， 土壤呼吸速率的增长幅度往往下降甚至 停止，其对温度变化的敏感程度降低， 表现出所谓的温度适应性 (Acclimatization)。
1.3 动态气室法
动态气室法通常包括动态密闭气室法 和开放气流红外CO2分析法。
优点：准确度高，适于测定瞬间和整段 时间CO2排放的速率
缺点：空气流通速率和气室内外压力差 易对测定所造成负面影响 ，设备 昂贵和须有电力供应。
1.4 微气象法
涡度相关法依据微气象学原理测定地 表气体排放通量。一般在允许植物的冠 层高度范围内，测定CO2排放不受生态系 统类型的限制，特别适合测定大尺度内 土壤CO2排放，其中土壤植物系统与大气 之间的水汽、CO2、能量的测定尺度均超 过1公里。
意义
森林生态系统是陆地最大碳储存库, 其地 上部分含360～ 480 Pg C (占地上部分的 80% 左右) , 地下部分含790～ 930 Pg C(占地下部分的40% 左右)
所以土壤呼吸即使发生较小的变化也会 等于或超过由于土地利用改变和化石燃 料燃烧而进入大气的CO2年输入量，引 起大气中CO2浓度的明显改变。
土壤呼吸专题
宋新章
浙江农林大学生态学科
内容提要
概念 意义 测定方法 影响因素 对全球变化的响应 展望
概念
土壤呼吸是指土壤由于代谢作用而释放 CO2的过程。
3个生物学过程：
植物的根系呼吸 土壤微生物的异氧呼吸 土壤无脊椎动物呼吸
一个非生物学过程：
土壤含碳矿物质化学氧化过程
全球有机碳存储Global organic carbon storage
1.4 微气象法
优点：对土壤系统几乎不造成干扰
缺点：要求土壤表面的异质性和地形条 件要相对简单，其测定土壤CO2排放的准 确度很大程度上受大气、土壤表面和仪 器设备的影响。
以上诸方法中，每一种都有其 优点和不足，但测量精度都在逐渐 提高。各测量方法之间的差异导致 各个研究工作之间的可比性较差， 对研究工作产生不利的影响。因此， 采用标准方法是今后研究工作中一 个重要的问题。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2.1.2 土壤湿度
土壤湿度过大或过于干旱均会导致土壤呼 吸量锐减 。
在一定土壤湿度范围内，土壤呼吸大体上 随着湿度的增加而增加。
2.1.2 土壤湿度
土壤呼吸与土壤湿度之间的关系也可用 多种方程函数来表示，常用的有线性方 程、二次方程和双曲线方程。
2.1.3 降水
土壤呼吸随着季节降水量的变化一般呈 正相关关系，但有相反的研究结果。
2.1.3 降水
土壤呼吸量在降雨后减小的可能原因是 降水导致土壤温度降低；降雨也会改变 土壤的物理性质，如粘土含量、土壤紧 密度等，导致土壤CO2通量降低。
2.1.4 土壤有机质、氮含量
意义
森林土壤呼吸对全球碳循环和碳预算有 重要作用
长期监测CO2 通量网站的重要研究对 象之一
测定方法
土壤呼吸量通常通过直接测定从土壤表 面释放出的CO2量来确定。
常用的几种测定方法： 静态碱液吸收法 密闭气室法 动态气室法 微气象法
1.1 静态碱液吸收法
原理是碱吸收CO2形成碳酸根，再用重 量法或者中和滴定法计算出剩余的碱量， 根据公式计算得出一定时间内土壤排放 的CO2总量。
2 times
大气 Atmosphere
750Pg
Terrestrial system (About 75% is SOC)
土壤 Soil 1500Pg
About 3 times
植物 Vegetation
550Pg
土壤有机碳微小的变化就会影响大气中温室气体的 浓度进而引起全球气候变化
意义
土壤呼吸是土壤碳输出的主要途径， 每年因土壤呼吸而排放约68±4PgC，仅 次于全球陆地总初级生产力(GPP)的估算 值100～120PgC ，而高于净初级生产力 (NPP)的量值50～60PgC ，是每年化石燃 料燃烧排放到大气中碳（约5.2PgC）的13 倍。
温度变化一般可以解释土壤呼吸日变 化和季节性变化的大部分变异。
2.1.1 土壤温度
温度升高一般会促进土壤CO2的排放， 这是碳循环与全球变暖之间的一个正反 馈效应 。 经验参数Q10 ： 温度每升高10℃土壤呼吸增加的倍数， 表示土壤呼吸对温度变化的反应强度， 即土壤呼吸的温度敏感性
2.1.1 土壤温度
密闭气室法包括气相色谱法和红外CO2 分析法两种。
优点：经济可靠，便于对比分析 缺点：明显改变被测地表的物理状态，人
为扰动对测量结果影响较大，仪器设备花 费高。
1.3 动态气室法
用不含CO2的空气或已知其中浓度的 CO2，以一定的速率通过一密闭容器覆盖 的土壤样品表面，然后用红外气体分析 仪(IRGA)测量其中气体的CO2含量。根 据进出容器的CO2浓度差，计算土壤呼吸 速率。
土壤有机质含量、微生物活性增加时， 土壤呼吸速度会显著增加。土壤有机质 含量与土壤呼吸的速度呈正相关。
2 影响因素
土壤呼吸是一个复杂的生物学过程，受 到多种因素的制约。 2.1 非生物因子：
土壤温度、土壤湿度、降水、土壤C、N含量等
2.2 生物因子：
植被类型、根系生物量、叶面积指数、凋落物等
2.3 人为活动：
施肥、土地利用方式变化
2.4 关键因子及其相互作用
2.1.1 土壤温度
土壤呼吸和温度之间具有显著的相关 关系，主要有线性关系、二次方程关系、 指数关系和Arrhenius方程等。
优点：操作简便，利于多次重复测定 局限性：精度不理想
1.2 密闭气室法
此法是将一无底无盖的管状容器一端 插入土壤中，经过一段时间内的稳定后， 加盖，用一针状连接器以一定的时间间 隔抽取气体样品进入真空容器内，用气 相色谱仪或红外分析仪测定其中CO2的浓 度，计算得出CO2排放的速率。
1.2 密闭气室法
陆地生态系统土壤呼吸的Q10值变化在 1.3～5.6之间。
土壤呼吸温度敏感性在低温下较高，在 高温下较为平稳。
总体上Q10与温度呈负相关，在温度上升 相同幅度下，低温地区比高温地区有更 大的Q10。
2.1.1 土壤温度
短期的升温往往会强烈促进土壤呼吸， 但随着温度的升高或增温时间的延长， 土壤呼吸速率的增长幅度往往下降甚至 停止，其对温度变化的敏感程度降低， 表现出所谓的温度适应性 (Acclimatization)。
1.3 动态气室法
动态气室法通常包括动态密闭气室法 和开放气流红外CO2分析法。
优点：准确度高，适于测定瞬间和整段 时间CO2排放的速率
缺点：空气流通速率和气室内外压力差 易对测定所造成负面影响 ，设备 昂贵和须有电力供应。
1.4 微气象法
涡度相关法依据微气象学原理测定地 表气体排放通量。一般在允许植物的冠 层高度范围内，测定CO2排放不受生态系 统类型的限制，特别适合测定大尺度内 土壤CO2排放，其中土壤植物系统与大气 之间的水汽、CO2、能量的测定尺度均超 过1公里。
意义
森林生态系统是陆地最大碳储存库, 其地 上部分含360～ 480 Pg C (占地上部分的 80% 左右) , 地下部分含790～ 930 Pg C(占地下部分的40% 左右)
所以土壤呼吸即使发生较小的变化也会 等于或超过由于土地利用改变和化石燃 料燃烧而进入大气的CO2年输入量，引 起大气中CO2浓度的明显改变。
土壤呼吸专题
宋新章
浙江农林大学生态学科
内容提要
概念 意义 测定方法 影响因素 对全球变化的响应 展望
概念
土壤呼吸是指土壤由于代谢作用而释放 CO2的过程。
3个生物学过程：
植物的根系呼吸 土壤微生物的异氧呼吸 土壤无脊椎动物呼吸
一个非生物学过程：
土壤含碳矿物质化学氧化过程
全球有机碳存储Global organic carbon storage
1.4 微气象法
优点：对土壤系统几乎不造成干扰
缺点：要求土壤表面的异质性和地形条 件要相对简单，其测定土壤CO2排放的准 确度很大程度上受大气、土壤表面和仪 器设备的影响。
以上诸方法中，每一种都有其 优点和不足，但测量精度都在逐渐 提高。各测量方法之间的差异导致 各个研究工作之间的可比性较差， 对研究工作产生不利的影响。因此， 采用标准方法是今后研究工作中一 个重要的问题。
ຫໍສະໝຸດ Baidu
2.1.2 土壤湿度
土壤湿度过大或过于干旱均会导致土壤呼 吸量锐减 。
在一定土壤湿度范围内，土壤呼吸大体上 随着湿度的增加而增加。
2.1.2 土壤湿度
土壤呼吸与土壤湿度之间的关系也可用 多种方程函数来表示，常用的有线性方 程、二次方程和双曲线方程。
2.1.3 降水
土壤呼吸随着季节降水量的变化一般呈 正相关关系，但有相反的研究结果。