土壤呼吸对大气CO_(2)浓度升高的响应研究进展

土壤呼吸作为陆地生态系统碳循环的重要组成部分,其微小变化会直接影响碳循环过程。目前,土壤呼吸对全球大气CO_(2)浓度升高响应已引起广泛关注。本文初步总结了模拟土壤呼吸对CO_(2)浓度升高响应的研究进展,尤其关注CO_(2)浓度升高对土壤呼吸组分的影响差异和微生物调控机制等。深入认识CO_(2)浓度升高-微生物-土壤呼吸之间的关系,有利于在未来全球变化的背景下,提高土壤碳汇功能。在此基础上,指出了当前土壤呼吸对CO_(2)浓度升高的响应过程中存在的问题和不足,并对未来研究提出展望。

CO_2浓度升高对森林土壤微生物呼吸与根(际)呼吸的影响

根呼吸与微生物呼吸的作用底物不同,二者对高浓度CO2的响应机理及敏感程度亦不同。在大气CO2浓度升高的背景下,精确区分根呼吸与微生物呼吸是构建森林生态系统碳循环模型和预测森林生态系统碳源/汇关系所必需的。根(际)呼吸与微生物呼吸对高浓度CO2的响应呈增加、降低或无明显变化等不同趋势,根(际)呼吸变化主要与根生物量明显相关,细根的作用大于粗根;土壤微生物呼吸变化存在较大的不确定性,微生物量和微生物活性与土壤微生物呼吸相关或不相关。根系统对高浓度CO2的响应会潜在地影响微生物的代谢底物,进而影响微生物呼吸强度。凡影响土壤总呼吸的生物与非生物因子都会直接或间接地影响根呼吸与土壤微生物呼吸。

土壤微生物对大气CO_2浓度升高的响应

土壤微生物是生态系统的重要组成部分,了解它对大气CO2浓度升高的响应,是全面评价大气CO2浓度对陆地生态系统影响的关键。文章主要从土壤微生物呼吸和生物量两个方面总结了大气CO2浓度升高时土壤微生物的反应,结果发现,(1)在目前实验室进行的大多数研究中,随着CO2浓度升高,土壤微生物的呼吸速率加快了。这意味着随着CO2的增多,植物生长加快,进而又使得进入土壤的C质量分数增大;这些额外增加的底物被土壤微生物的代谢活动所利用。(2)土壤微生物生物量则存在着很大的变异性(变异系数为193%),这可能与植物种类以及生活型的差异有关,也可能是进入土壤的底物的性质改变的结果。但是目前仍有许多问题未能解决,需要加强以下几个方面的研究:对土壤微生物活动有限制作用的植物有机底物在CO2浓度升高时输入量的变化状况,定量分析这一动态变化过程;在生态系统各个水平上土壤微生物的反应;在其他全球变化因子综合作用下,CO2浓度升高对土壤微生物的影响。