全球变化条件下的土壤呼吸效应_彭少麟
综论土壤呼吸各组分区分方法
第２５卷第４期２００６年７月地理科学进展ＰＲＯＧＲＥＳＳＩＮＧＥＯＧＲＡＰＨＹＶｏｌ．２５，Ｎｏ．４Ｊｕｌｙ，２００６收稿日期：２００６－０３；修订日期：２００６－０６．基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（２００２ＣＢ４１２５０３）、国家自然科学基金项目（４０５０１０７２）、中国科学院知识创新重大项目（ＫＺＣＸＩ－ＳＷ－０１－０４）、中国科学院地理科学与资源研究所知识创新项目（ＣＸＩＯＧ－Ｅ０１－０３－０１）资助。
作者简介：金钊（１９７９－），男，湖北咸宁人，在读博士，主要研究方向为环境生物地球化学。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉｎｚ．０５ｂ＠ｉｇｓｎｒｒ．ａｃ．ｃｎ综论土壤呼吸各组分区分方法金钊１，２，董云社１，齐玉春１（１．中国科学院地理科学与资源研究所，北京１００１０１；２．中国科学院研究生院，北京１０００３９）摘要：研究土壤呼吸各个组分对土壤总呼吸的贡献是定量评价植物和土壤碳平衡及能量平衡的重要基础。
目前区分土壤有机质分解呼吸和根呼吸的方法主要有成分综合法、壕沟法、根分离法、林隙法、根生物量外推法、同位素法，区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的方法有同位素稀释法、模拟根际沉降物法、１４ＣＯ２动态法、根系分泌物洗涤法、δ１３Ｃ微生物量法及一些非同位素法的联合。
土壤呼吸各组分区分研究中，区分纯根呼吸和根际微生物呼吸将是未来研究的一个重大课题，区分方法的改进、完善和创新，不同区分方法间的比较研究将是未来研究的一个重要方向。
关键词：土壤呼吸；土壤有机质分解呼吸；根呼吸；根际微生物呼吸中图分类号：Ｓ１５１引言土壤作为最大的陆地活性碳库，每年通过土壤呼吸向大气释放的ＣＯ２量是全球化石燃料燃烧释放ＣＯ２量的十倍多［１，２］，是全球碳循环中最大的通量之一，约占全球ＣＯ２交换量的２５％［３］。
土壤呼吸的微小变动，就能导致大气ＣＯ２浓度的剧烈变化。
因此，土壤呼吸近几十年来受到科学界的高度关注［４］，并成为全球碳循环研究的重要内容之一［５］。
全球环境变化对森林土壤呼吸的影响
全球环境变化对森林土壤呼吸的影响
张智婷;宋新章;高宝嘉
【期刊名称】《江西农业大学学报》
【年(卷),期】2009(031)002
【摘要】森林土壤呼吸是陆地植物固定CO2后又释放CO2返回大气的主要途径,是与全球变化密切相关的一个重要过程.较全面地综述全球变化条件下,全球变暖、CO2浓度上升、N沉降和森林采伐对土壤呼吸的影响.全球增温可能导致土壤向大气中释放更多的CO2,大气CO2浓度的上升将增加土壤中CO2的释放量,同时也将通过提高植被生产力促进土壤的碳吸存.在CO2浓度上升和全球变暖相互作用下,土壤是碳的净"源"还是"汇"尚不完全清楚.N沉降和森林采伐对森林土壤呼吸既有增强作用,也有抑制作用.综合来看,全球变化对森林土壤呼吸的作用仍有很大的不确定性.
【总页数】8页(P292-299)
【作者】张智婷;宋新章;高宝嘉
【作者单位】河北农业大学林学院,河北,保定,071001;浙江林学院国际生态研究中心,浙江,杭州,311300;河北农业大学林学院,河北,保定,071001
【正文语种】中文
【中图分类】S718.5
【相关文献】
1.增温对亚热带森林土壤呼吸变化的影响 [J], 白皓宇; 任柯颖
2.增温对亚热带森林土壤呼吸变化的影响 [J], 白皓宇; 任柯颖
3.采伐对森林土壤呼吸影响的研究进展 [J], 朱文见;张慧;王懿祥
4.采伐对森林土壤呼吸影响的研究进展 [J], 朱文见;张慧;王懿祥
5.氮添加对森林土壤呼吸的影响研究进展 [J], 张力元;邢亚娟
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土壤呼吸作用和全球碳循环_1
Fi g .l The g1oba1 car bon cyc1e
所有碳库以 Pg 为单位 通量以Pg/ a ( 碳D 为单位
各种生态系统中土壤有机质的平均滞留时间介于 l0 a ( 热带草原D 与500 a ( 苔原 沼泽和湿地D 之间 全球陆地土壤有机质碳的总平均滞留时间为 32 a [7 ]
候变化方面的政策~ 措施是必不可少的
土壤呼吸量通常是通过直接测定从土壤表面释 2 大气 CO2 和全球温度升高对土壤呼
出的 CO2 量来确定的 最早期的测量在80 多年前
吸的影响
就已进行[9 ] 目前的测定方法主要有: 静态气室法
密闭或敞开系统的动态气室法 CO2 浓度梯度法和
若其他变量保持不变 大气中CO2 的增高( 增强
碳以CO2 的形式从土壤向大气圈的流动是土壤
了 3]o
呼吸作用的结果o 土壤呼吸作用9严格意义上讲是
这种由人类活动引起的碳循环的紊乱导致大气 指未受扰动的土壤中产生 CO2 的所有代谢作用 5 ] 9
中 CO2 浓度的日趋升高9也引起了世界各国对潜在 的全球变暖的关注9也许更严重的是引起我们对全 球变暖和CO2 从陆地碳库特别是土壤中进一步释放
对温度升高尤其敏感 l8 几乎所有全球气候变化 入未必导致土壤有机质的大量聚积 事实上 在分
模 型 都 预 示 全 球 变 暖 将 会 导 致 土 壤 中 碳 的 下 解者受到其他因素 例如温度 限制的地方 土壤有
降 l9 20
机质才会聚积起来 随着地球不断变暖 分解作用
Tr u mbore 等 l996 2l 指出土壤碳的最大流失 受温度限 制 的 地 区 将 逐 渐 减 少 土 壤 将 日 益 成 为 见于热带地区 他们的观测结果表明深部 大 碳库 CO2 进入大气的一个重要的源
长期不同施肥对塿土碳氮含量的影响
［】 彭少麟 ， ２ 李跃林 ， 任
海 ， 全球变化条件下 的土壤 呼吸效应 等．
［］地 球 科 学进 展 ，Ｏ２ １（ ）７ ５ ｌ． Ｊ． ２Ｏ ，７ ５ ：ｏ—７ ２
［］ ＬｉＲ． ｒ ｉ ｄｔｅ ｒ ｎｏｓ ｅｔＪ ． ｌ ａＣ ａｇ ｅｓ ３ ａ Ｗｏｌ ｓｌ ａ ｈ ｌ ｈｕｏｅｃ ［］ Ｇｏ ｌ ｈｎｅＮｗ ｄ ｏ ｓｎ ｇ￣ ｆ ｂ
普 遍关 注 的焦点 。
肥料 长期试 验 已有 １０多年 的历 史 ， 别 是 英 ６ 特 国洛桑试 验 站 的研究 成 果 【 ， ９ 对英 国及 世 界农 业 发 Ｊ 展 做 出了巨大 的贡献 。土 壤有 机碳 和氮是 控制 土壤
３次 ， 米 ２～４次 ， 次 灌 水 定 额 ７０～９０ 玉 每 ５ ０ ０ｈ ２ ／ ｍ 。试验 中的施 肥量 均 为 一 季作 物 施 肥 量 ， 所
关键词 ： 长期不 同施肥 ； 碳 ； 氮； 蝼土
中 国 分 类 号 ： １８２ Ｓ５ ． 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ００７０（０００ ．１７０ １０ —６１２ １）２０ ８． ４
碳 和 氮是土 壤 的重 要 组 成 部分 ， 响着 土 壤 的 影
物理 、 化学 和生 物学性 质 Ｌ Ｊ是评 价土 壤肥 力的 重 １ ， 要指 标 。研 究有 机碳 和氮 在土 壤 中的变化 规律 以及
曹莹菲， 庆芳 ， 克 ， 刘 刘 张 敏 ， 荣 亚 ， 余 贺萌 萌 ， 学 云 ， 杨 吕家 珑
（ 北 农 林 科 技 大 学 资 源 环境 学 院 ， 西 杨 凌 ７ ２０ ） 西 陕 １１０
摘 要 ： 以长 期 定 位 试 验 为 对 象 ， 究 了 冬 小 麦 ～夏 玉 米 轮 作 制 度 下 ， 同 施 肥 处 理 对 蝼 土 碳 、 含 量 的 影 研 不 氮
土壤呼吸作用名词解释
土壤呼吸作用名词解释土壤呼吸作用是指土壤产生并向大气释放二氧化碳的过程。
土壤呼吸作用主要由土壤微生物(异养呼吸)和根系(自养呼吸)产生.除植被冠层光合作用，土壤呼吸作用是陆地生态系统碳收支中最大的通量.因此，精确预测陆地与大气之间碳交换需要深入理解影响土壤呼吸作用的主导因子，特别是对其主要组成部分土壤微生物和根系呼吸作用的影响机理.土壤微生物和根系呼吸作用主要是土壤中生物代谢作用的结果，因此能够影响生物活动的生态因子都会导致其呼吸强度的变化，如气候因子、土壤因子、植被及地表覆被物等.此外，人类活动引起的大气C0'浓度剧增及由此导致的增温效应，不仅是目前人类所面临的最严峻的全球环境问题，而且直接或间接地影响着土壤微生物和根系呼吸作用.同时，人类活动本身也会对土壤微生物和根系呼吸作用产生影响，如放牧、施肥、农药、重金属污染等扩展资料：土壤呼吸(Soil Respiration)是指土壤释放二氧化碳的过程，严格意义上讲是指未扰动土壤中产生二氧化碳的所有代谢作用，包括三个生物学过程(即土壤微生物呼吸、根系呼吸、土壤动物呼吸)和一个非生物学过程，即含碳矿物质的化学氧化作用。
森林土壤呼吸是陆地生态系统土壤呼吸的重要部分，其动态变化将对全球碳平衡产生深远的影响[9]。
全球森林过度采伐和其他土地利用变化导致土壤CO2释放的增加量，占过去两个世纪来因人类活动释放的CO2总量的一半，是除化石燃烧释放CO2导致大气CO2浓度升高的另一重要因素。
森林土壤呼吸也是目前已建立的长期监测CO2通量网站的重要研究对象之一。
是研究世界碳循环的重要课题。
对生态学、环境科学及地球表层系统科学意义重大。
土壤呼吸作用，一般指土壤释放CO2或吸收O2的强度，可分为自养型呼吸(根呼吸和根际微生物呼吸)和异养型呼吸(微生物和动物呼吸)，自养型呼吸消耗的底物直接来源于植物光合作用产物向地下分配的部分,而异养型呼吸则利用土壤中的有机或无机碳。
土壤呼吸作用和全球碳循环
土壤呼吸作用和全球碳循环一、本文概述Overview of this article本文旨在深入探讨土壤呼吸作用及其在全球碳循环中的重要角色。
土壤呼吸作用，即土壤中的微生物和植物根部通过呼吸作用释放二氧化碳（CO2）的过程，是全球碳循环中的关键环节。
通过了解土壤呼吸作用的机制、影响因素及其在全球碳循环中的作用，我们可以更好地理解地球的气候变化、生态平衡以及可持续发展的重要性。
本文将首先概述土壤呼吸作用的基本概念，然后分析其与全球碳循环的紧密联系，最后探讨土壤呼吸作用研究在应对全球气候变化和推动生态文明建设中的实践意义。
This article aims to delve into soil respiration and its important role in the global carbon cycle. Soil respiration, the process by which microorganisms and plant roots in the soil release carbon dioxide (CO2) through respiration, is a crucial link in the global carbon cycle. By understanding the mechanisms, influencing factors, and their role in the global carbon cycle of soil respiration, we can better understand theimportance of climate change, ecological balance, and sustainable development on Earth. This article will first outline the basic concept of soil respiration, then analyze its close connection with the global carbon cycle, and finally explore the practical significance of soil respiration research in addressing global climate change and promoting ecological civilization construction.二、土壤呼吸作用的基本原理The basic principles of soil respiration土壤呼吸作用，也称为土壤碳释放，是地球上碳循环中的一个重要环节。
全球气候变化下土壤呼吸对温度和水分变化的响应特征综述
全球气候变化下土壤呼吸对温度和水分变化的响应特征综述冉漫雪;丁军军;孙东宝;顾峰雪【期刊名称】《中国农业气象》【年(卷),期】2024(45)1【摘要】气候变暖、降水格局变化等是气候变化的主要表现形式,也是影响土壤呼吸主要的非生物因素,探明气象条件(温度、水分)对土壤呼吸影响及作用机制是理解陆地生态系统碳循环的重要内容之一。
本文对近年来国内外学者关于温度和水分对土壤呼吸的影响及机制的研究进展进行综述。
结果表明,(1)气候变暖与土壤呼吸存在正反馈调节,但温度适应性削弱了二者的反馈关系。
增温时长和土壤碳储量不同导致温度对土壤呼吸的影响具有时空差异。
土壤呼吸对温度适应性机制主要包括土壤微生物适应性、底物消耗和土壤矿物质活化等。
(2)降水对土壤呼吸的作用取决于土壤初始水分含量。
当土壤含水量低于萎蔫系数时,降水不仅增加土壤含水量还可促进土壤呼吸,在土壤含水量接近田间持水量时土壤呼吸达到最大值,当土壤含水量达到饱和值时土壤呼吸又会受到抑制。
水分对土壤呼吸影响机制主要为替代效应与阻滞效应、底物供给、微生物胁迫以及根系响应等。
(3)土壤呼吸与土壤温度、水分的耦合关系取决于土壤水热因子配比,当土壤温度成为胁迫因子时,降水引发的土壤水分含量升高对土壤呼吸的激发效应被低温的负面影响所抑制;当土壤水分成为胁迫因子时,气候变暖引发的土壤温度升高对土壤呼吸的促进作用被干旱的负面影响所抵消,进行土壤呼吸研究时需充分考虑土壤温度和水分的交互作用。
为更全面深入地明晰陆地生态系统土壤碳排放扰动因素,未来气候变化下土壤呼吸与环境关系等相关领域研究应为重点方向,一是加强多因素交互作用对土壤呼吸影响的研究,并定量化研究土壤呼吸组分;二是持续关注土壤呼吸对土壤初始温度和温度波动的响应特征,探索生物多样性或群落结构组成对土壤呼吸的影响。
【总页数】11页(P1-11)【作者】冉漫雪;丁军军;孙东宝;顾峰雪【作者单位】中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部旱地节水农业重点实验室【正文语种】中文【中图分类】S15【相关文献】1.陆地生态系统土壤呼吸对全球气候变化响应的研究进展2.气候变化背景下陇东塬区麦田土壤水分变化及生产特征研究3.土壤微生物呼吸热适应性与微生物群落及多样性对全球气候变化响应研究4.气候变化条件下宁南山区旱地胡麻土壤水分变化特征及对发育期和产量的影响5.内蒙古克氏针茅草原土壤异养呼吸对土壤温度和水分变化的响应因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
国内外土壤呼吸速率的研究进展
摘要对土壤呼吸过程机制的理解是明晰全球碳循环和气候变化正反馈过程的关键问题。
相对于其他陆地生态系统，由人类活动主导的城市化过程所驱动的剧烈环境变化下城市土壤呼吸研究案例还十分缺乏。
2012年7月至2012年12月、2013年4月至2013年7月，采用LI-COR-8100测定了：（1）不同类型、不同覆盖度（郁闭度）绿地群落土壤呼吸速率特征；（2）同一绿地群落，土壤呼吸速率的年变化、土壤呼吸速率的空间变异及其控制因素；（3）单株和两株树木，土壤呼吸速率的空间变化情况；结果表明：（1）各种林分在整个测定期间土壤呼吸速率的日动态变化均呈现“单峰”曲线,随温度的升高而升高,峰值出现在11:00-14:00,不同林分略有差异,与土壤温度趋势一致。
土壤呼吸速率与土壤温度日动态变化不明显，土壤呼吸速率与土壤温度，土壤含水量日动态变化最显著的是杨槐混交林，土壤温度、土壤含水量与土壤呼吸速率显著相关。
（2）土壤呼吸月动态变化,呈单峰曲线趋势,即在生长季旺盛的夏季，土壤呼吸速率最出现最高值,而在生长季初期和末期土壤呼吸速率最低,这与与温带地区的其他研究结果相一致。
（3）不同月份的土壤呼吸呈现一定的趋势。
8-11月，四个月份的土壤呼吸速率有显著差异，8-11月，四个月份的土壤温度之间有显著差异，土壤含水量的动态变化和土壤呼吸速率以及土壤温度的月度变化不太一样，其中，11月份的水分含量最高，而9月份的水分含量最低。
（4）单株和两株树木周围的土壤呼吸呈现单峰曲线，土壤呼吸速率在树木基部达到最大值，且最大值能高于其他样地土壤呼吸速率的1倍，随着与树木基部距离的增大而减小，在距离树木基部3m的地方出现土壤呼吸最低值，然后速率缓慢上升。
（5）土壤呼吸速率与土壤温度、土壤含水量、叶面积指数、根系生物量等有很高的相关性。
关键词：土壤呼吸；土壤温度；土壤含水量；林分结构；叶面积指数1.研究进展1.1国内外土壤呼吸速率的研究进展土壤呼吸的定义是没有经过干扰的土壤中，产生CO2气体的所有的代谢活动，根系呼吸和土壤微生物、土壤动物的异养呼吸是其主要部分。
陆地生态系统土壤呼吸对全球气候变化响应的研究进展
第13卷第2期2018年6月出版亚热带资源与环境学报Journal of Subtropical Resources and Environm entVol.13N o.2June2018李耸耸，周贵亮，胡嘉琪，等•陆地生态系统土壤呼吸对全球气候变化响应的研究进展[J]•亚热带资源与环境学报，2018, 13⑵：72-78.LI S S!Z H0UGY!HUJ Q!e t al.R eview o n re sp o n se o f so il re sp ira tio n in te rre stria l e co syste m to g lo b a l c lim a te c h a n g e [J].Journal o f S u b tro p ical R e so u rce s a n d E n v iro n m e n t,2018, 13 (2)& 72-78.D O I； 10.19687/ k i.1673-7105.2018.02.0010.陆地生态系统土壤呼吸对全球气候变化响应的研究进展李耸耸1,2’3,周贵尧1,2,胡嘉琪1,3,程伟松1,3,王嘉伟1,2,袁腾飞1,2,3,伏玉玲1,3!!(1.华东师范大学生态与环境科学学院，上海201100*2.浙江天童森林生态系统国家野外科学观测研究站，浙江宁波315114;3.上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室，上海201100)摘要：土壤呼吸是土壤圈与大气圈碳交换的重要环节，其动态变化直接影响全球碳循环过程。
近年来，土壤呼吸对全球变化的响应和适应规律成为学界关注的热点问题。
本研究综合论述了近几十年国内外关于增温、C〇2浓度升高、氮沉降、降雨格局改变（干旱和增雨）等全球变化因子对土壤呼吸影响的研究进展，系统探讨了全球变化对陆地生态系统土壤呼吸的影响过程及其调控机制。
气候、生物和土壤因素在不同研究尺度上对土壤呼吸调控差异是造成当前全球变化对土壤呼吸差异性（正效应、负效应和无影响）影响的主要原因。
全球气候变化与土壤氮循环的关联
全球气候变化与土壤氮循环的关联随着全球气候变化的不断加剧，人们越来越关注气候变化对地球各个方面的影响。
其中，土壤是一个重要的环境要素，具有调节气候、维持生态平衡和支撑农作物生长的重要作用。
而氮循环作为土壤生态系统中至关重要的循环过程之一，与全球气候变化之间存在着密切的关联。
本文将探讨全球气候变化与土壤氮循环的关系，并分析其对生态环境与人类生活的影响。
一、全球气候变化对土壤氮循环的影响全球气候变化对土壤氮循环产生了许多直接和间接的影响。
首先，气温升高会加快土壤中有机质的分解速率，导致土壤中氮素的释放增加，进而影响氮的循环过程。
其次，降水变化对土壤湿度和通气性产生影响，进而改变土壤中微生物的活动水平，从而影响氮的转化和固定过程。
此外，全球气候变化还会导致风速和紫外线辐射的变化，这些因素也会直接或间接地影响土壤氮循环。
二、全球气候变化对土壤氮循环的生态环境影响全球气候变化对土壤氮循环的影响将进一步影响到生态环境。
首先，氮是植物生长的关键营养元素，土壤中氮素的供应与植物的生长和生产力密切相关。
全球气候变化导致土壤中氮素含量的变化，进而影响着植物的生长发育和生态系统的结构与功能。
其次，土壤中过量的氮排入水体会引发水体富营养化问题，导致水质恶化和生态环境破坏。
此外，氮氧化物的排放也会加剧大气污染，对大气环境和人体健康造成危害。
三、全球气候变化对土壤氮循环的农业影响全球气候变化对土壤氮循环的变化也将对农业生产产生重要影响。
首先，气候变化会改变季风气候的分布和强度，进而影响土壤水分状况和温度条件，从而影响植物对土壤中氮元素的吸收和利用效率。
其次，全球气候变化还会引起长期干旱和高温等极端气候事件的增加，这些气候事件将直接影响农作物生长的需水量和氮素的吸收利用能力。
此外，全球气候变化还会改变土壤中的微生物群落结构和功能，进而影响土壤氮转化过程和肥料的利用效率。
综上所述，全球气候变化与土壤氮循环之间存在着密切的关联。
植物外来种入侵及其对生态系统的影响_彭少麟
第19卷第4期1999年7月生 态 学 报ACT A ECOLOGICA SINICA V o l.19,N o.4July ,1999植物外来种入侵及其对生态系统的影响彭少麟,向言词(中国科学院华南植物研究所,广州 510650)基金项目:国家自然科学基金重大项目(编号:3989370),广东省自然科学基金重大项目(编号:980952)及面上项目,中国科学院重大项目(编号:KZ951-B1-110)资助收稿日期:1998-12-05;修订日期:1999-03-20摘要:对植物外来种的入侵及对生态系统的影响进行综述与分析。
植物入侵受多种因子的影响,可分为外因和内因两类。
植物外来种对生态系统的影响主要体现在生产力、土壤营养、水分、干扰体制、群落的结构和动态等方面。
在管理外来种时,需对外来种的特性和影响因子进行系统的观察研究,采用机械法、化学方法和生物控制法等综合办法控制植物的入侵。
引进植物外来种时,要对引进种的行为特性进行调查研究,注意其安全性。
关键词:植物外来种;入侵;生态系统;综述;分析The invasion of exotic plants and effects of ecosystemsPENG Shao-Lin,XIANG Yan-Ci (S outhChina I nstitute of Botany ,Ch inese A cademy of S ciences ,Guang z hou ,510650,China )Abstract :T he inva sions of ex ot ic plants and their effects of ecosystems w ere r eviewed and analyzed.T her e ar e many facto rs which can effect plant inv asions.So me o f them can pro mote inv asions o f plant s,while oth-er factor s can inhibit inva sions.All factor s can be div ided into inter nal fa cto r s and ex ter nal ones.T he ef-fect s o f exo tic species to ecosystems ar e mainly on the pro ductiv ity ,soil,wat er,dist ur bance,co mmunity structur e and dynamics .W e should r esear ch the char acter s and effect facto rs of exo tic plants ,t hen integr at-ed appro ach can be co uducted t o contr ol the plant inv asio n.T he ex ot ic species behavior s and life cycle should be clar ified befor e its intr oductio n fo r safety .Key words :plant ex otic species;inv asio n;ecosystem;rev iew ;analysis文章编号:1000-0933(1999)04-0560-10 中图分类号Q 146 文献标识码:A植物外来种的影响是复杂的,而且将会随着全球气候等变化而变化。
全球变化条件下的土壤呼吸效应_彭少麟
第17卷第5期2002年10月地球科学进展ADVANCE IN EARTH SCIENCESVol.17 No.5Oct.,2002文章编号:1001-8166(2002)05-0705-09全球变化条件下的土壤呼吸效应彭少麟,李跃林,任 海,赵 平(中国科学院华南植物研究所,广东 广州 510650)摘 要:土壤呼吸是陆地植物固定CO2尔后又释放CO2返回大气的主要途径,是与全球变化有关的一个重要过程。
综述了全球变化下CO2浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。
大气CO2浓度的上升将增加土壤中CO2的释放通量,同时将促进土壤的碳吸存;在全球增温的情形下,土壤可能向大气中释放更多的CO2,传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO2产生的重要原因,所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。
认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO2浓度的上升。
据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。
其中强调,尽管森林土壤碳固定能力有限,但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO2上升的可行性对策;基于现有田间尺度CO2通量测定在不确定性方面的进展,今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力;着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理;区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。
当然,土壤呼吸的测定方法尚有待改善。
关 键 词:土壤呼吸;碳循环;全球变化中图分类号:Q142.3 文献标识码:A 土壤呼吸是植物固定碳后,又以CO2形式返回大气的主要途径。
土壤碳库在全球变化研究中的地位已日益突出,而土壤呼吸作为土壤碳库碳平衡的一个重要相关过程不容忽视,研究土壤呼吸有助于揭示土壤碳库动态机理。
在大气与土壤界面,土壤CO2释放的驱动因子是多种多样的,在全球变化条件下研究相关因子与土壤呼吸是全球变化研究的一个重要内容。
全球变化有不同的定义,1990年美国的《全球变化研究议案》,将全球变化定义为“可能改变地球承载生物能力的全球环境变化(包括气候、土地生产力、海洋和其它水资源、大气化学以及生态系统的改变)”。
土壤呼吸的影响因素及全球尺度下温度的影响
方精云 北京大学城市环境资源系, 100871。 收稿日期: 1995209204, 修改稿收到日期: 1996205220。
虽然土壤动物本身的呼吸量微乎其微, 但它们作为土壤生态系统的重要成员, 间接发挥着巨大的作 用[22, 23]。目前, 土壤动物对土壤呼吸影响的研究进行得相当少, 具体的影响机理了解得还不清楚, 尚需进一
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et a l. [13]推算的全球森林生态系统的土壤呼吸量, 其中包括北方森林、温带针叶阔叶林、地中海森林和热带
Байду номын сангаас
亚热带雨林等不同植被类型的土壤呼吸量。在分析过程中笔者略去了两个来自热带地区的数据, 一个明显
偏低的数据 (405～ 655 gC m 2 a) 为旱季测定结果推算所得; 另一数据给出的范围很大 (890～ 6100 gC m 2
5期
刘绍辉等: 土壤呼吸的影响因素及全球尺度下温度的影响
47 1
步的研究。
112 土壤呼吸与土壤温度、水分含量之间的关系
早期的研究者就已发现土壤呼吸与温度、含水
量之间有一定的相关关系, 这主要因为土壤中的生
物活动不可避免地受到环境因子的影响。有关研究
已发现了土壤呼吸与土壤温度之间的较为清楚的
相关关系; 而且土壤含水量在一定的条件下也参与
全球变化科学的进展
地球科学进展 ADVANCE IN EARTH SCIENCES
VoI. 16 No. 5 Oct. ， 2001
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1
地球环境变化历史的研究
1837 年， Louis Agassiz 向当代科学家证实瑞士阿 尔卑斯山上巨石的擦痕是古冰川作用的结果之后， 古气候和古环境的研究就逐渐成为研究行星地球及 其演化历史的主要科学前沿之一。通过地表遗留的 大量冰川遗迹 （如冰碛物、 冰川漂砾及基岩露头的擦 痕） ， 研究者向人们证实了过去地球陆地表面曾经有 过大规模冰盖的发生。直至 20 世纪早期， 有关行星 地球古气候和古环境的研究大都局限于几次主要冰 期发育的时代及冰盖覆盖的区域。 二战后， 深海钻探和冰芯钻探的开展以及一系 列高新技术的发展和应用为地学的全球化和大发展 创造了条件； 大气中 CO2 和其他稀有气体浓度增加对 全球增暖的影响以及人类活动对环境负面影响日益 显著， 人类对 “和平、 生存和生活质量” 呼声的日益高 涨， 促使全球变化研究逐渐成为地学研究的热点。 1.1 深海氧同位素曲线的建立和米兰科维奇学说 的发展 1947 年， HaroId Urey 提出了深海有孔虫化石壳 中氧同位素的变化能够反映古气候的变化。此后，
中国黄土的研究中也发现了heinrich事件的记录它表明这些事件具有半球性质可能与高纬冷空气通过西伯利亚高压对东亚季风的影响有与当今人类关系最为密切的全新世的气候和环境变化研究早在20多年前dentonkarln根据欧洲和北美山地冰川的进退历史提出了全新世气候的不稳定性问题并指出在千年尺度上这种不稳定性类似于末次冰期
长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究_蒋延玲
长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用研究蒋延玲 周广胜＊ 赵 敏 王 旭 曹铭昌(中国科学院植物研究所植被数量生态学重点实验室,北京 100093)摘 要 用密闭静态箱式法观测了长白山阔叶红松林生态系统生长季中的土壤呼吸作用。
结果表明,长白山阔叶红松林生态系统土壤呼吸作用日动态呈单峰曲线,在18∶00左右达到最大值。
土壤呼吸作用在生长季中的动态呈单峰曲线,7月最大。
6、7、8、9各月平均土壤呼吸作用分别为0.22、0.32、0.23和0.13gC ·m -2·h -1。
温度升高可以提高土壤呼吸作用强度,地下5cm 的土壤温度比气温更能准确地反映土壤呼吸作用的动态变化;土壤水分含量在一定范围内增加可使土壤呼吸作用强度增加,但水分过多也会对土壤呼吸产生抑制作用而导致土壤碳排放减少。
关键词 长白山 阔叶红松林 土壤呼吸 动态 影响因子S OIL RESPIRATION IN BROAD _LEAVED AND KOREAN PINEFOREST EC OSYSTEMS ,C HANGBAI MOUNTAIN ,C HINAJI ANG Yan _Ling ZHOU Guang _Sheng ＊ ZH AO Min W ANG Xu and C AO Ming _Chang(Laborator y of Quantitativ e Vegetation Ec ology ,Ins titute of Botany ,C hine se Academy of Sci enc es ,Beijing 100093,China )A bstract The emission of carbon from soils to the atmosphere occurs primarily in the form of CO 2as the resultof soil respiration .Increased storage of carbon in soil could help offset further anthropogenic emissions of CO 2,whereas a release from soil could significantly exacerbate the increase of atmospheric CO 2and reinforce the greenhouse _war ming effect .B ecause of the enormous carbon storage in soils ,even a small change in soil respi -ration will be equal to or even exceed the annual CO 2input into the atmosphere from land use changes or burn -ing of mineral fuels .Thus ,changes in soil respiration can have a significant positive or negative impact on at -mospheric C O 2concentrations and therefore affect climate change .Controlling soil respiration potentially can a -bate increases in atmospheric CO 2concentrations .To understand the soil respiration dynamics of the broad _leaved and Kor ean pine forests at Changbai Mountain ,and to pr ovide a scientific basis for quantitatively as -sessing carbon source /sink relationships ,soil respiration in broad _leaved and Korean pine forests at Changbai Mountain was measured using a static closed chamber method .The results indicated that the diurnal dyna mics of soil respiration presented a single _peaked curve with the maximum occurring around 18∶00.The seasonal dyna mics of soil respiration also sho wed a single _peaked curve with the maximum occurring in July during thegrowing season .The mean soil respiration rates during the growing season were 0.22gC ·m -2·h -1in June ,0.32gC ·m -2·h -1in July ,0.23gC ·m -2·h -1in August ,and 0.13gC ·m -2·h -1in September .Increasing temperatures would accelerate the soil respiration rate .Compared to air temperatures ,soil temperatur es more pr ecisely reflect the dynamics of soil respiration .More soil water in a certain range would improve soil respira -tion rates ,but excessive water in soil would restrain soil r espiration rates and decrease C O 2emission rates from the broad _leaved and Korean pine forests .Key words Changbai Mountain Broad _leaved and Korean pine forest ,Soil respiration ,Global climate change 土壤呼吸作用是全球碳循环中一个主要的流通途径,导致土壤碳以CO 2形式流向大气圈。
森林土壤呼吸及其对全球变化的响应_杨玉盛
第24卷第3期2004年3月生 态 学 报ACT A ECOLOGICA SINICA V ol.24,N o.3M ar.,2004森林土壤呼吸及其对全球变化的响应杨玉盛1,董 彬2,谢锦升2,陈光水1,高 人1,李 灵2,王小国2,郭剑芬2(1.福建师范大学地理科学学院,福建福州 350007;2.福建农林大学林学院,福建南平 353001)基金项目:高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划资助项目;福建省重大基础研究资助项目(2000F004)收稿日期:2003-11-20;修订日期:2004-02-15作者简介:杨玉盛(1964～),男,福建仙游人,博士,教授,主要从事亚热带常绿阔叶林C 、N 等元素循环的研究。
E-mail:ffcyys@pub lic.np Foundation item :T he T eaching an d Res earch Aw ard Prog ram for M OE P.R. C.(TRAPOYT )and th e Key Basic Res earch Project of Fujian Province (No.2000F004)Received date :2003-11-20;Accepted date :2004-03-15Biography :YANG Yu -S heng,Ph.D.Profes sor,rincipally engaged in study on C an d N cycling in sub tropical evergreen br oad-leaved fores ts.E-mail :ffcyys @public .npptt .fj .cn摘要:森林土壤呼吸是全球碳循环的重要流通途径之一,其动态变化将直接影响全球C 平衡。
森林土壤呼吸由自养呼吸和异养呼吸组成,不同森林类型、测定季节和测定方法等直接影响其所占比例。
土壤呼吸作用和全球碳循环
土壤呼吸作用和全球碳循环
土壤呼吸作用是土壤中生物作用和化学作用的一种重要表现。
它可以描述为土壤中多
种生物的活动，导致土壤分解有机物，从而释放出大量的二氧化碳（CO2），使速度和总
量增加。
这也是土壤中温室气体的主要来源之一。
土壤呼吸的全球碳循环影响在若干方面是显著的。
首先，土壤呼吸带来了大量的二氧
化碳，这些二氧化碳被植物固定，形成碳固定循环，如果有效利用已固定的碳，可以一定
程度地减少温室气体的排放。
另外，土壤呼吸过程中释放的温室气体也可以作为植被成长
的能量，改变植被种类和分布，从而改变土壤温室气体排放的平衡。
此外，土壤作为一个复杂的系统，经常发生变化。
受土壤组成和结构的影响，土壤的
含水量、有机物浓度以及湿度等因素也会影响土壤呼吸作用的变化速度。
当土壤水分减少
或有机物浓度升高时，土壤呼吸作用就会受到影响，从而改变植物的生长形态和分布，也
会改变温室气体在环境间的传输。
实际上，土壤呼吸过程是土壤、植物和微生物三者之间相互作用的结果，因此这一过
程对全球碳循环的影响非常重要。
特别是它影响了土壤和植物来源的温室气体的净排放，
在解决温室效应问题时扮演着非常重要的角色。
因此，研究和管理土壤呼吸作用及其对全球碳循环的影响，不仅有助于改善土壤碳储量，而且对人类减缓温室气体排放也有重要意义。
研究者可以利用实验室和现场观测数据，研究土壤特征和微生物特征，精确探索其中的土壤呼吸作用，从而更好地理解和管理全球
碳循环。
土壤呼吸
土壤呼吸2001-杨昕-一个计算平均土壤呼吸速率和土壤碳密度的简单模型2002-彭少麟-全球变化条件下的土壤呼吸效应2003-陈全胜-水分对土壤呼吸的影响及机理2003-杨晶-土壤呼吸及其测定法2003-易志刚-森林生态系统中土壤呼吸研究进展2004-曹裕松-陆地生态系统土壤呼吸研究进展2004-马秀梅-土壤呼吸研究进展2004-杨清培-南亚热带森林群落演替过程中林下土壤的呼吸特征2004-杨玉盛-森林土壤呼吸及其对全球变化的响应2005-方燕鸿-武夷山不同海拔高度森林土壤呼吸初步研究2005-王传宽-北方森林土壤呼吸和木质残体分解释放出的CO_2通量2005-杨金艳-东北东部森林生态系统土壤碳贮量和碳通量2005-杨玉盛-中国亚热带森林转换对土壤呼吸动态及通量的影响2005-张东秋-土壤呼吸主要影响因素的研究进展2005-周小娟-陆地生态系统土壤呼吸_氮矿化对气候变暖的响应2006-常建国-锐齿栎林土壤呼吸对土壤水热变化的响应2006-侯琳-森林生态系统土壤呼吸研究进展2006-康博文-采用Li_6400_09土壤呼吸气室测量树干呼吸的方法改进2006-栾军伟-森林土壤呼吸研究进展2006-温洋-模拟硬覆盖对土壤呼吸及植物生长影响研究2007-陈宝玉-川西亚高山针叶林土壤呼吸速率与不同土层温度的关系2007-方精云-作为地下过程的土壤呼吸_我们理解了多少_2007-寇太记-测定方法和植物生长对土壤呼吸的影响2007-孙园园-土壤呼吸强度的影响因素及其研究进展2007-田汉勤-全球变化生态学：全球变化与陆地生态系统2007-王娓-冬季土壤呼吸_不可忽视的地气CO_2交换过程2007-徐小锋-气候变暖对陆地生态系统碳循环的影响2007-张霞-陆面模式中土壤呼吸的研究概况2008-陈光水-中国森林土壤呼吸模式2008-冯朝阳-华北山地不同植被类型土壤呼吸特征研究2008-韩广轩-中国农田生态系统土壤呼吸作用研究与展望2008-侯琳-秦岭火地塘林区油松_Pinustabulaeformis_林休眠期的土壤呼吸2008-刘洪升-土壤呼吸的温度敏感性2008-聂明华-城市草坪土壤呼吸冬季日动态特征研究2008-潘新丽-模拟增温对川西亚高山人工林土壤有机碳含量和土壤呼吸的影响2008-施政-武夷山不同海拔土壤呼吸及其主要调控因子2008-苏永红-土壤呼吸与测定方法研究进展2008-唐凯-土壤呼吸研究概述2008-唐燕飞-土壤呼吸对温度的敏感性研究综述2008-王光军-枫香_Liquidambarformosa_省略_hora_人工林土壤呼吸及其影2008-严俊霞-植被变化对土壤呼吸与土壤温度和水分关系的影响2008-杨刚-不同植被类型对土壤微生物量碳氮及土壤呼吸的影响2008-叶功富-木麻黄人工林土壤呼吸测定方法的比较分析2008-张丽华-干旱区荒漠生态系统的土壤呼吸2008-周广胜-土壤呼吸作用普适性评估模型构建的设想2009-高艳红-水热因子对沙漠地区土壤呼吸的影响2009-韩广轩-土壤呼吸作用时空动态变化及其影响机制研究与展望2009-黄玉梓-氮沉降对杉木人工林土壤呼吸与土壤纤维素酶活性的影响2009-孔雨光-苏北淤泥质海岸典型防护林地土壤呼吸及其温度敏感性2009-刘源月-亚热带典型森林生态系统土壤呼吸2009-卢华正-西双版纳热带季节雨林与橡胶林土壤呼吸的季节变化2009-孟春-5种人工林非主要生长季节土壤呼吸对土壤温度昼夜变化的响应2009-孟祥利-库布齐沙漠油蒿灌丛土壤呼吸速率时空变异特征研究2009-孙倩-上海典型城市草坪土壤呼吸特征2009-孙倩-上海典型植物群落冬季土壤呼吸特征及其影响因子2009-王凤文-亚热带3种森林植被类型土壤的呼吸特征(1)2009-王国兵-次生栎林与火炬松人工林土壤呼吸的季节变异及其主要影响因子2009-谢小赞-模拟酸雨胁迫对马尾松和杉木幼苗土壤呼吸的影响2009-闫立伟-不同植被土壤有机碳_微生物及土壤呼吸的变化特征2009-严俊霞-城市绿地土壤呼吸与土壤温度土壤水分的关系研究2009-严俊霞-小尺度范围内植被类型对土壤呼吸的影响2009-杨智杰-中亚热带山区不同土地利用方式土壤呼吸的日动态变化2009-张慧东-暖温带_中温带过渡区落叶松人工林土壤呼吸特征研究2009-张丽华-准噶尔盆地两种荒漠群落土壤呼吸速率对人工降水的响应2009-张义辉-陆地生态系统土壤呼吸研究进展2009-张智婷-全球环境变化对森林土壤呼吸的影响2009-周海莲-合肥市森林土壤呼吸特点及其影响因子2009-周萍-草地生态系统土壤呼吸及其影响因素研究进展2009-周涛-中国土壤呼吸温度敏感性空间格局的反演2010-鲍芳-中国草原土壤呼吸作用研究进展2010-丁访军-黔中喀斯特地区5种林型冬季土壤呼吸研究2010-杜紫贤-城市沿江芦苇湿地土壤呼吸动态及影响因子分析2010-冯育青-苏州太湖湖滨带土壤呼吸时空变异特征及其影响因子2010-付刚-草地土壤呼吸对全球变化的响应2010-耿绍波-国内应用LI_8100开路式土壤碳通量测量系统测量土壤呼吸研究进展2010-郭明英-不同刈割间隔对羊草草甸草原割草地土壤呼吸的影响2010-国庆喜-东北典型森林土壤呼吸的模拟_IBIS模型的局域化应用2010-何娜-压实对落叶松人工林夏季土壤呼吸日变化的影响2010-何娜-压实对土壤理化特性及土壤呼吸的影响研究进展2010-何伟静-土壤呼吸的酶促作用研究2010-侯琳-秦岭火地塘林区油松林土壤呼吸时空变异2010-江长胜-垦殖对沼泽湿地土壤呼吸速率的影响2010-姜艳-江西大岗山毛竹林土壤呼吸时空变异及模型模拟2010-姜艳-亚热带林分土壤呼吸及其与土壤温湿度关系的模型模拟2010-李雅红-西天目山毛竹林土壤呼吸特征及其影响因子2010-梁宇-长白山阔叶红松林退化生态系统的土壤呼吸作用2010-刘琪璟-长白山高山苔原季节性雪斑土壤呼吸对温度响应的模拟研究2010-刘琪璟-长白山高山苔原季节性雪斑土壤呼吸对温度响应的模拟研究2010-刘曦-东北东部森林土壤呼吸空间分布格局的模拟2010-刘源月-模拟酸雨对杉木幼苗_土壤复合体系土壤呼吸的短期效应2010-陆彬-小兴安岭4种原始红松林群落类型生长季土壤呼吸特征2010-孟春-非主要生长季节白桦人工林林隙内伐根对土壤呼吸速率的影响2010-屈冉-土壤微生物对不同植被类型土壤呼吸速率影响的研究2010-屈冉-土壤微生物和有机酸对土壤呼吸速率的影响2010-石兆勇-菌根真菌对土壤呼吸的影响2010-孙倩-上海典型城市草坪土壤呼吸特征2010-王凤文-北亚热带两种森林类型的土壤呼吸研究2010-王义东-土壤呼吸对降雨响应的研究进展2010-王永强-农田生态系统土壤呼吸文献综述2010-辛勤-中国亚热带森林土壤呼吸的基本特点2010-熊沛-岷江上游华山松林冬季土壤呼吸对模拟增温的短期响应2010-徐丽君-不同苜蓿品种人工草地土壤呼吸及对土气温度反应2010-闫美杰-土壤呼吸测定方法述评与展望2010-严俊霞-黄土高原地区柠条人工林土壤呼吸2010-杨阔-东北东部5种温带森林的春季土壤呼吸2010-易黎明-中国不同土地利用方式土壤呼吸及其气候影响因素2010-宇万太-下辽河平原不同生态系统土壤呼吸动态变化2010-张富存-UV_B辐射增强对大麦田土壤呼吸的影响2010-张鸽香-南京城市公园绿地不同植被类型土壤呼吸的变化2010-张容娟-土地利用对崇明岛围垦区土壤有机碳库和土壤呼吸的影响2010-张义辉-太原盆地土壤呼吸的空间异质性2010-张勇-臭氧浓度升高对冬小麦田土壤呼吸_硝化和反硝化作用的影响2010-张增信-北亚热带次生栎林和人工松林土壤呼吸日变化2010-赵哈林-沙漠化对沙地土壤呼吸的影响及其对环境变化的响应2011-郭明英-不同刈割年限天然草地土壤呼吸特性研究2011-郭明-浙江天童森林退化和受损对土壤呼吸的影响2011-韩天丰-中国南亚热带森林不同演替阶段土壤呼吸的分离量化2011-刘世荣-中国森林土壤碳储量与土壤碳过程研究进展2011-马骏-内蒙古农牧交错区不同土地利用方式下土壤呼吸速率及其温度敏感性变化2011-沈小帅-亚热带次生林土壤自养和异养呼吸研究2011-盛浩-树干枝呼吸作用对环境变化的响应2011-王丹-杉木生长及土壤特性对土壤呼吸速率的影响2011-向元彬-华西雨屏区不同密度巨桉人工林土壤呼吸特征2011-辛勤-中国亚热带森林土壤呼吸的基本特点2011-于贵瑞-区域尺度陆地生态系统碳收支及其循环过程研究进展2011-张国-土壤有机碳分组方法及其在农田生态系统研究中的应用2011-赵宁伟-土壤呼吸研究进展及其测定方法概述2011-周洪华-干旱区不同土地利用方式下土壤呼吸日变化差异及影响因素2011-周文嘉，石兆勇，王娓-中国东部亚热带森林土壤呼吸的时空格局。
陆地生态系统土壤呼吸对全球气候变化响应的研究进展
陆地生态系统土壤呼吸对全球气候变化响应的研究进展李耸耸;周贵尧;胡嘉琪;程伟松;王嘉伟;袁腾飞;伏玉玲【摘要】土壤呼吸是土壤圈与大气圈碳交换的重要环节,其动态变化直接影响全球碳循环过程.近年来,土壤呼吸对全球变化的响应和适应规律成为学界关注的热点问题.本研究综合论述了近几十年国内外关于增温、CO2浓度升高、氮沉降、降雨格局改变(干旱和增雨)等全球变化因子对土壤呼吸影响的研究进展,系统探讨了全球变化对陆地生态系统土壤呼吸的影响过程及其调控机制.气候、生物和土壤因素在不同研究尺度上对土壤呼吸调控差异是造成当前全球变化对土壤呼吸差异性(正效应、负效应和无影响)影响的主要原因.基于目前的研究现状,探讨了当前在全球变化对土壤呼吸影响研究过程中存在的一些问题,并据此讨论了未来针对这些问题的具体解决措施和发展方向.【期刊名称】《亚热带资源与环境学报》【年(卷),期】2018(013)002【总页数】7页(P72-78)【关键词】土壤呼吸;全球变化;碳循环;交互作用;调控机制【作者】李耸耸;周贵尧;胡嘉琪;程伟松;王嘉伟;袁腾飞;伏玉玲【作者单位】华东师范大学生态与环境科学学院, 上海201100;浙江天童森林生态系统国家野外科学观测研究站, 浙江宁波315114;上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室, 上海201100;华东师范大学生态与环境科学学院, 上海201100;浙江天童森林生态系统国家野外科学观测研究站, 浙江宁波315114;华东师范大学生态与环境科学学院, 上海201100;上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室,上海201100;华东师范大学生态与环境科学学院, 上海201100;上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室, 上海201100;华东师范大学生态与环境科学学院, 上海201100;浙江天童森林生态系统国家野外科学观测研究站, 浙江宁波315114;华东师范大学生态与环境科学学院, 上海201100;浙江天童森林生态系统国家野外科学观测研究站, 浙江宁波315114;上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室, 上海201100;华东师范大学生态与环境科学学院, 上海201100;上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室, 上海201100【正文语种】中文【中图分类】S154自工业革命以来，由人类活动排放的大量温室气体导致大气CO2浓度升高，并造成全球气候变暖。
全球变化现象及其效应
全球变化现象及其效应
彭少麟
【期刊名称】《生态科学》
【年(卷),期】1997(16)2
【摘要】通过论述大气臭氧层的损耗，大气中氧化作用的减弱，全球气候变暖、
生物多样性的减少、土地利用格局与环境质量的改变和人口的急剧增长等全球现象，阐明只有推行可持续发展战略才能改善环境，从而根本上遏制全球变化的加剧，文章对全球变化的若干基本问题进行了论述。
【总页数】8页(P1-8)
【作者】彭少麟
【作者单位】中国科学院华南植物研究所
【正文语种】中文
【中图分类】X21
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第17卷第5期2002年10月地球科学进展ADVANCE IN EARTH SCIENCESVol.17 No.5Oct.,2002文章编号:1001-8166(2002)05-0705-09全球变化条件下的土壤呼吸效应彭少麟,李跃林,任 海,赵 平(中国科学院华南植物研究所,广东 广州 510650)摘 要:土壤呼吸是陆地植物固定CO2尔后又释放CO2返回大气的主要途径,是与全球变化有关的一个重要过程。
综述了全球变化下CO2浓度上升、全球增温、耕作方式的改变及氮沉降增加的土壤呼吸效应。
大气CO2浓度的上升将增加土壤中CO2的释放通量,同时将促进土壤的碳吸存;在全球增温的情形下,土壤可能向大气中释放更多的CO2,传统的土地利用方式可能是引发温室气体CO2产生的重要原因,所有这些全球变化对土壤呼吸的作用具有不确定性。
认为土壤碳库的碳储量增加并不能减缓21世纪大气CO2浓度的上升。
据此讨论了该问题的对策并提出了今后土壤呼吸的一些研究方向。
其中强调,尽管森林土壤碳固定能力有限,但植树造林、森林保护是一项缓解大气CO2上升的可行性对策;基于现有田间尺度CO2通量测定在不确定性方面的进展,今后应继续朝大尺度田间和模拟程序方面努力;着重回答全球变化条件下的土壤呼吸过程机理;区分土壤呼吸的不同来源以及弄清土壤呼吸黑箱系统中土壤微生物及土壤动物的功能。
当然,土壤呼吸的测定方法尚有待改善。
关 键 词:土壤呼吸;碳循环;全球变化中图分类号:Q142.3 文献标识码:A 土壤呼吸是植物固定碳后,又以CO2形式返回大气的主要途径。
土壤碳库在全球变化研究中的地位已日益突出,而土壤呼吸作为土壤碳库碳平衡的一个重要相关过程不容忽视,研究土壤呼吸有助于揭示土壤碳库动态机理。
在大气与土壤界面,土壤CO2释放的驱动因子是多种多样的,在全球变化条件下研究相关因子与土壤呼吸是全球变化研究的一个重要内容。
全球变化有不同的定义,1990年美国的《全球变化研究议案》,将全球变化定义为“可能改变地球承载生物能力的全球环境变化(包括气候、土地生产力、海洋和其它水资源、大气化学以及生态系统的改变)”。
狭义的全球变化问题主要指大气臭氧层的损耗、大气中氧化作用的减弱和全球气候变暖[1,2]。
土壤呼吸研究工作的开展,从研究对象来说,涉及农田、森林、草地等,从研究的地域来说从低纬至高纬均有研究,其中大部分研究集中于中纬度的草地和森林,目前,北极冻原也有研究报道[3]。
本文对在全球CO2浓度升高、气温上升、大气氮沉降等发生变化的背景下,土壤呼吸的响应作一综述,以促进土壤呼吸的研究,加深人们(特别是政策决策层)对土壤呼吸的认识。
1 大气CO2浓度升高的土壤呼吸效应早期的土壤呼吸的测定基于表土层CO2的释放,开始于80多年前[4]。
随着科学研究的发展,时至今日,土壤呼吸因为其全球的CO2总释放量已被 收稿日期:2002-01-04;修回日期:2002-05-31.＊基金项目:国家自然科学基金重大项目“中国东部样带主要农业生态系统与全球变化相互作用机理研究”(编号:39899370);中国科学院知识创新工程重要方向项目“南方丘陵坡地农林复合生态系统构建机理与可持续性研究”(编号:KZCX2-407);广东省重大基金项目“广东省主要农业生态系统与全球变化相互作用机理研究”(编号:980952)资助. 作者简介:彭少麟(1957-),男,广东人,研究员,主要从事生态学方面的研究工作.E-mail:slpeng@认为是全球碳循环的最大通量之一,并已引起了科学界的高度重视。
由于其量之大,土壤呼吸数量上的一个小的改变可能对大气中CO2浓度的变化有相当大的影响。
正因为如此,对于各国政策制定者来说,充分认识伴随着全球大气CO2浓度升高、土壤呼吸通量可能发生的一些变化至关重要。
关于土壤呼吸的田间试验,基础数据的报道已不少,基于这些研究成果许多专家、学者评估了全球土壤CO2的释放通量,评估的结果大都介于68×1015～77×1015gC/a之间[5～7]。
所有的这些评估大体上都与净初级生产力(NPP)的估计相一致,也符合凋落物50×1015～60×1015gC/a的变动范围[8,9]。
因为植物根呼吸作用及菌根呼吸作用的存在,土壤呼吸大于净初级生产力。
虽然土壤呼吸通量相当大,但我们应该清楚地认识到,在人类干扰之前,陆地植物和土壤碳的吸收和丢失是接近平衡的。
正是由于人类的活动,包括对土壤的破坏,导致CO2通量的变化,人类活动是大气中CO2浓度急剧上升和地球变暖的重要原因。
如果影响土壤呼吸的所有其它因子保持不变,人们可以期待在一定程度上大气CO2浓度的上升,其施肥效应和抗蒸腾效应有利于植物生长量的提高,从而增加植物的生长量,这必将引起植物碎屑向土壤的更大传输,从而改变植物的年回归土壤的植物碎屑量,其中一小部分将保持未分解状态而为大气CO2的汇作贡献[10]。
这个过程可为以下事实所支持,即植物生长的最大增长量常见于地下部分,这是由于植物制造的有机物对根的分配和根活动的结果[11]。
Harrison等[12]认为,运用原料箱控制模型(a model with dono r-compartment control),CO2对植物生长的促进作用可能解释大气CO2大约1/2“丢失碳”的原因,这是由于CO2施肥效应导致土壤贮存的碳量更大。
一些田间试验表明,当植物生长在高CO2浓度环境下,土壤有机质增加[13,14]。
然而,近来许多对全球土壤碳汇的评估过于乐观,因为在许多土壤中,微生物类群受土壤有机基质的可利用性所限制[15]。
如果给予它们更多的碳,微生物将更易于分解有机碳,即增加了来自于土壤微生物释放的CO2量。
当然,这在北方森林(Bo real forest)中是一个例外,在那里,寒冷的温度抑制了分解作用,与此同时,大量的植物碎屑积累在土壤中[16]。
变化的气候和更高的大气CO2浓度对土壤碳吸存(se-questration)是高度相互作用和复杂的。
由于(微)生物的媒介作用,假如水和养分没有限制,净初级生物力(NPP)和有机质分解两者都可能由于温度的升高而提高。
Kirschbaum[17]研究表明,有机质分解可能比NPP更易被促进。
这将导致在全球变暖发生的条件下,土壤向大气释放更多的CO2。
但是在这些研究中尚存在缺陷,因为对植物的响应及有机质分解速率的研究没有考虑温度和水分限制的相互作用。
在加利福尼亚州的一个草地群落,3年暴露于升高的CO2浓度下,已可见微生物类群活性的增加[14],土壤表层的CO2通量从323gC/(m2·a)上升到440gC/(m2·a)。
相似的响应也可见于一个15年生的火炬松林分,这个林分即美国北卡罗莱纳州的CO2倍增试验(FACE试验)的对象,其土壤毛细孔CO2浓度及土壤表面CO2通量均较周围环境大约上升了30%。
大约30%～50%的土壤呼吸的CO2来源于根活动,而其余的则来自于土壤微生物[18,19]。
如果大气CO2浓度上升促进植物生长,那么陆地植被和土壤可能充当重要碳汇的角色。
Allen等[20]运用自由大气CO2浓度倍增技术(FACE),使3块直径30m的火炬松林地暴露于大于周围环境CO2浓度水平(200μm/L)的环境中,两个生长季节后,CO2浓度的显著升高增加了火炬松林的凋落物质量和细根增量。
在FACE条件下的头一年内,土壤中的CO2浓度上升了,而土壤表层CO2的释放量在浓度升高的条件下一般更高,但是这种差异在统计上不显著。
研究结果表明:在火炬松林中升高大气CO2浓度可以加速有机质对土壤碳库的输入,但也可能通过促进土壤呼吸而加速地下碳的损失。
因此,植物生长在高浓度CO2条件下可能对土壤增加额外的碳,但是大多数的这些碳很可能又会以CO2的形式返回大气中。
2 全球升温的土壤呼吸效应如果地球的升温归结于温室效应,预计全球土壤将会变得更温暖,特别是高纬度地区。
除一些沙漠外,土壤呼吸随温度的升高而增强,这可以从集中于土壤变暖的研究中找到依据[6,21～23]。
温度每升高10℃,土壤呼吸的增加值,即Q10关系值大约为2.0[17,24,25]。
对表层碎屑样品以及寒冷气候区的土壤研究表明,土壤呼吸有最大的响应值[26,27],根呼吸对温度的响应显著,Q10值高达4.6[28]。
国内学者根据文献综述了土壤呼吸的影响因素及全球尺度下温度的影响,分析了全球范围内湿润地区森林植被的土壤呼吸与纬度、年均温的关系,得出了全球范706 地球科学进展 第17卷围的Q10值为1.57[29]。
对海南岛尖峰岭热带森林土壤碳储量和CO2排放量的研究表明,土壤CO2的排放率与地表温度之间具有极显著的指数函数关系[30]。
温带森林的土壤呼吸与地下5cm土壤温度相关性也较好[31]。
几乎所有全球气候变化的模型都预测土壤碳的损失是全球气候变暖的原因之一[32,33],而全球变暖将促进土壤碳素损失,尤以热带生态系统为敏感[34]。
Trumbore等[35]研究认为土壤碳的最大损失将可见于热带地区,在那里,他们的同位素碳含量的测定表明,土壤有机质库具有相对快的更新时间。
然而,通过北方森林和苔原碳同位素更新的测定,上述结果不符合北方森林和苔原生境中的情形。
由于寒冷、低湿状况的原因,有机质在这些土壤中累积[36,37]。
同位素的测定方法表明土壤有机质的更新是有限的,但是,几乎所有的有机质都是以不稳定的组分存在,只要气候变暖,它们将很容易分解[38,39]。
事实上,已有学者找到了苔原生境下土壤有机质损失的证据,即阿拉斯加的气候变暖了[40,41]。
同时Goulden等[42]也发现了在温暖的几个年份里,土壤有机碳有明显的损失,因为温暖年份引起了马尼托巴(M anitoba)的北方森林过早的春天解冻。
在苔原(冻土地带)中,永久冻结带的融化,伴随着的地下水位的降低,可能导致分解作用的大加强[43,44]。
可以认为在全球变暖的响应上,土壤碳的损失在北方森林和苔原地区将是最大的,因为这里是不稳定有机碳的最大贮存库并具有最大预计的温度上升,这些土壤的大量的CO2的释放能加强地球大气温室效应,使地球变暖[45]。
北极地区是个巨大的碳库(占全球土壤碳库总量的23.7%～32.3%),目前释放到大气中的CO2的量与它所占有的面积相比,相对于其它地区差异不是很显著。
但如果全球温暖化持续下去,将大大改变目前的情形,北极潜在的巨大碳库可能成为大气CO2的重要来源,CO2倍增对北极地区的土壤碳库和CO2的源汇功能将产生深刻影响,在若干假设条件下,通过计算发现,北极土壤每年将向大气释放的CO2为6.8×109t,这将导致大气CO2浓度发生4.5‰～6.2‰的变化[46]。