全球环境变化对土壤有机碳库影响的研究进展_1(精)
土壤有机碳分类及其研究进展1
土壤有机碳( SOC)是土壤学和环境科学研究的热点问题之一，土壤有机碳库的动态平衡直接影响着土壤肥力的保持与提高，进而影响土壤质量的优劣和作物产量的高低，因而土壤有机碳的变化最终会影响土壤乃至整个陆地生态系统的可持续性。
土壤有机碳包括活性有机碳和非活性有机碳。
土壤活性有机碳是指在一定的时空条件下，受环境条件影响强烈的、易氧化分解的、对植物和微生物活性影响比较高的那一部分土壤碳素。
根据测定方法和有机碳组分不同,土壤活性有机碳又表述为溶解性有机碳（DOC：dissolved organic carbon）、水溶性有机碳（water-soluble organic carbon）、微生物生物量碳（MBC：Microbial biomass carbon）、轻组有机碳和易氧化有机碳，可在不同程度上反映土壤有机碳的有效性和土壤质量。
国外研究进展国外对土壤有机碳的研究开始较早, 在20世纪60年代, 就有学者开始进行全球土壤有机碳总库存量研究。
但早期对土壤有机碳库存量的估算大都是根据少数土壤剖面资料进行的。
如1951年Rubey根据不同研究者发表的关于美国9个土壤剖面的有机碳含量, 推算出全球土壤有机碳库存量为710 Pg。
1976年Bohn利用土壤分布图及相关土组( soil association)的有机碳含量, 估计出全球土壤有机碳库存量为2946Pg。
这两个估计值成为当前对全球土壤有机碳库存量的上下限值。
20世纪80年代，由于研究全球碳循环与气候、植被及人类活动等因素之间相互关系的需要,统计方法开始被应用于土壤有机碳库存量的估算。
如Post等在Holdridge生命带模型基础上，估算了全球土壤碳密度的地理分布与植被及气候因子之间的相互关系，提出全球1m 厚度土壤有机碳库存量为1 395 Pg。
20世纪90年代以来, 随着遥感(RS)、地理信息系统(GIS) 和全球定位系统(GPS) 技术的发展, 为土壤有机碳研究提供了新的方法和手段。
我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定的研究进展及展望
我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定的研究进展及展望一、本文概述随着全球气候变化的日益严峻，温室气体减排和有机碳固定已成为全球关注的焦点。
作为世界上最大的农业国家，我国农田土壤在温室气体减排和有机碳固定方面扮演着至关重要的角色。
本文旨在概述我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定的研究进展，分析当前存在的问题和挑战，并对未来的研究方向进行展望，以期为我国的农业可持续发展和全球气候变化应对提供参考和借鉴。
文章首先回顾了农田土壤温室气体排放的来源和机制，以及有机碳固定的途径和方法。
然后，从政策、技术和管理等层面，梳理了我国在农田土壤温室气体减排和有机碳固定方面所取得的成果和经验。
在此基础上，文章深入分析了我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定面临的挑战和问题，如技术瓶颈、政策执行难度大、农民参与度低等。
文章提出了未来的研究方向和建议，包括加强技术研发和创新、完善政策体系和激励机制、提高农民参与度和意识等，以期推动我国农田土壤温室气体减排和有机碳固定工作的深入开展，为实现农业绿色发展和全球气候变化应对做出更大的贡献。
二、我国农田土壤温室气体排放现状随着我国农业生产的快速发展，农田土壤温室气体的排放问题日益凸显。
农田土壤是温室气体排放的重要源头之一，其中主要包括二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）。
这些气体的排放不仅加剧了全球气候变化，也对我国农业生产的可持续发展带来了严峻挑战。
农田土壤CO₂排放主要源于土壤有机碳的分解和根系的呼吸作用。
在我国，由于农业耕作方式的不断改进和化肥、农药的大量使用，农田土壤有机碳的分解速率加快，导致CO₂排放量不断增加。
同时，农业活动中的农机作业、灌溉等也会加速土壤有机碳的分解，进一步增加CO₂排放。
CH₄排放主要来源于稻田和养殖场的厌氧环境。
在我国，稻田是CH₄排放的主要来源之一。
由于稻田中存在大量的有机物质和水分，为CH₄的产生提供了有利条件。
随着养殖业的快速发展，养殖场的CH ₄排放也不容忽视。
土壤碳循环研究进展
土壤碳循环研究进展引言土壤碳循环是地球上最重要的生物地球化学循环之一，对于全球碳平衡和气候变化具有重要意义。
土壤中的有机碳储量仅次于大气中的二氧化碳，其分布和储量受到土壤类型、气候、植被和土地利用方式等多种因素的影响。
因此，研究土壤碳循环的内在机制、过程及其与环境因素的相互作用，对于深入了解全球碳循环、提高土壤碳管理策略以及制定应对气候变化的措施具有重要意义。
背景土壤碳循环研究涉及到全球碳循环、土壤碳储量、碳转化等相关概念和原理。
全球碳循环是指地球上碳元素在不同圈层之间的迁移和转化过程，包括大气圈、水圈、岩石圈和生物圈。
土壤碳储量是指土壤中有机碳和无机碳的总量，是全球碳循环的重要组成部分。
碳转化是指土壤中的有机碳在微生物的作用下转化为二氧化碳的过程，其速率和方向受到土壤类型、气候、植被等多种因素的影响。
研究现状近年来，国内外学者针对土壤碳循环开展了大量研究，取得了显著进展。
在国外，研究者利用遥感技术、稳定同位素技术和模型模拟等方法，对全球土壤碳储量和碳转化进行了深入研究。
在国内，研究者利用野外调查、实验室分析和数据统计等方法，对不同区域和不同土地利用方式的土壤碳循环进行了广泛探讨。
这些研究主要集中在以下几个方面：1、土壤碳储量和碳转化率的分布特征和影响因素；2、土壤碳循环与气候变化、人类活动和生态系统的相互关系；3、土壤碳管理的政策制定和实践应用。
然而，目前的研究还存在一些不足之处，如缺乏多学科交叉、研究尺度不够广泛以及碳管理措施不够精准等问题。
研究方法土壤碳循环研究的方法和技术多种多样，包括野外调查、样品采集、实验室分析和数据统计等。
野外调查主要是通过实地观测和测量，获取土壤类型、气候、植被和土地利用方式等环境因素的数据。
样品采集包括采集土壤样品、植物样品和气象数据等。
实验室分析主要包括有机碳和无机碳的测定、微生物生物量的测定和土壤呼吸速率的测定等。
数据统计主要是利用统计学方法对获取的数据进行分析和处理，以揭示土壤碳循环的内在机制和过程。
土壤有机碳库分类及研究进展综述
土壤有机碳库及其研究进展综述201128006514041 中科院地球化学研究所张永佳大气CO2浓度增加引起的全球变化是目前人们共同关注的一个全球问题。
土壤是陆地生态系统中最大的有机碳库，其较小的变幅即能导致大气CO2浓度较大的波动，因而在全球碳循环过程中起着极其重要的作用。
当前,对土壤碳库的动态过程与影响因素的认识仍有许多不清楚的地方,因为土壤有机质是由各种有机物组成的复杂系统，通常根据有机碳的不同周转时间，将土壤有机碳库划分为活性碳库（Ca）、缓效性碳库（Cs）和惰效性碳库（Cr）。
土壤有机碳的空间分布包含两方面的内容，一是指其随土壤深度的变化，即在垂直方向上的分布；另一是指其随不同地理位置上的变化，即水平方向上的分布。
土壤有机碳在空间分布的研究对模拟农业耕作土壤有机碳影响、评估土壤侵蚀对有机碳的影响以及营养元素的生物地球化学循环的模型模拟等方面的研究具有重要意义。
在不同的土壤深度，由于其物理性质和有机碳含量不同，其对全球碳循环的贡献也有差异。
一些研究表明，土壤有机碳的年龄随着土壤深度的增加而增加，可见深层土壤有机碳的惰性相应更大。
因此，研究土壤有机碳随土壤深度分布对于进一步了解不同深度曾中碳的动态变化及其对全球碳循环和温室气体浓度的影响具有重要意义。
而土壤有机碳的水平分布格局则可为区域土地利用和管理以及如何维持区域有机碳提供理论依据。
土壤有机碳库的影响因素较多。
受气候、土壤理化特性以及人类活动等诸多物理、生物和人为因素的影响，尤其是这些因子间的相互作用对土壤有机碳的动态变化至关重要。
在土壤有机碳的储蓄过程中，气候因子起着重要的作用。
一方面，气候条件制约植被类型、影响植被的生产力，从而决定输入土壤的有机碳量；另一方面，从土壤有机碳的输出过程来说，微生物是其分解和周转的主要驱动力，气候通过土壤水分和温度条件的变化，影响微生物对有机碳的分解和转化。
土壤理化特性在局部范围内影响土壤有机碳的含量，一般认为，土壤中的有机碳量随粉粒和粘粒含量的增加而增加。
土壤碳循环研究进展及干旱区土壤碳循环研究展望_1
土壤碳循环研究进展及干旱区土壤碳循环研究展望许文强1，陈曦1，罗格平1，蔺卿2（1中国科学院新疆生态与地理研究所，荒漠与绿洲生态国家重点实验室，新疆乌鲁木齐830011；2新疆水利厅，新疆乌鲁木齐830000）摘要：土壤碳库动态及其驱动机制是陆地生态系统碳循环与全球变化研究的热点问题之一。
随着各国对《京都议定书》的重视，农业土壤碳库变化及其“源汇效应”研究不断加强，但以往研究土壤碳循环主要是针对有机碳，较少考虑无机碳的作用和地位，干旱区土壤无机碳储量巨大，其在区域碳循环过程中的贡献日益显著，这使得干旱区土壤碳循环研究必须同时考虑土壤有机碳和无机碳的行为。
国内外关于农业土壤有机碳动态的研究主要围绕农业土壤有机碳储量、固碳潜力等问题展开，研究区多为湿润、半湿润地区；国际上对农业土壤无机碳动态的研究主要集中在干旱区土地管理措施对土壤发生性碳酸盐碳的形成与转化方面，研究方法以稳定同位素技术为主，但目前关于中国干旱区农业土壤无机碳动态的研究还较为薄弱。
因此，应加强干旱区绿洲土壤碳循环研究，深入分析干旱区绿洲土壤碳的“源/汇效应”；探讨土壤无机碳动态变化的机理。
关键词：土壤有机碳；土壤无机碳；土壤碳“源/汇”；稳定同位素；干旱区绿洲中图分类号：S153文献标识码：A文章编号：1000－6060（2011）04－0614－07（614 620）土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库，土壤碳库动态及其驱动机制研究是陆地生态系统碳循环及全球变化研究的重点和热点之一，也是全球碳计划（GCP）、全球气候研究计划（WCRP）等一系列全球变化研究计划的核心问题之一〔1－4〕。
近年来，随着各国对《京都议定书》的重视，农业土壤碳库变化及其“源/汇”效应研究不断加强〔5－7〕。
土壤碳包括有机碳和无机碳，其中无机碳主要指存在于干旱土壤中的碳酸盐碳，由岩生性碳酸盐（Lithogenic Carbonate）碳和发生性碳酸盐（Pedogen-ic Carbonate）碳组成，而发生性碳酸盐在形成过程中可以固存大气CO2，其形成与周转对干旱区碳循环具有重要影响〔8－11〕。
土壤有机碳库的分类及其研究进展
土壤有机碳库(SOCP)的库容量巨大,其微小的变化会在很大程度上影响大气中二氧化碳的浓度,因此SOCP在全球碳循环中起着重要作用[1]。
土壤有机碳（SOC）是地球表层系统中最大且最具有活动性的生态系统碳库之一。
其有机碳总贮量约在1 400~1 500 Pg 之间[1（] 1 Pg=1015 g），是陆地植被碳库的2~3 倍，大气碳库的2 倍多，其较小幅度的变动都会引起大气中CO2浓度变化，进而影响全球气候变化。
土壤有机碳库分为两部分：活泼碳和不活泼碳。
其中不活泼碳约占土壤总有机碳库的25%甚至更高[2]，这部分不活泼的碳具有较长的周转时间（千年以上）。
国外好多文献把土壤有机碳库分为三部分：活跃碳库（active carbon pool），缓效性碳库（slow carbon pool）和惰性碳库（passive carbon pool）。
其中，土壤活性有机碳指在一定的时空条件下，受植物、微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、分解、易矿化，其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素，大约是土壤活生物量的2~3倍；缓效性碳库包含难分解的植物和较稳定的微生物，而惰性碳库是那些化学性质和物理性质都稳定的部分[3]。
土壤有机碳库是陆地生态系统长期光合作用和分解作用动态平衡的结果因此凡是影响生态系统光合和呼吸过程的因子如气候、地形、土壤质地等都将控制着土壤有机碳库的动态变化[4]。
放牧、围封、土地利用变化等人为因素会导致土壤有机碳的动态变化[5]。
夏海勇等研究秸秆添加量对黄潮土和砂姜黑土有机碳库分解转化和组成的影响规律，结果表明: 秸秆添加越多, 碳库活度便越高, 越有利于有机物料分解, 降低腐殖化系数; 黏粒含量越高, 有机物料的分解受阻, 腐殖化系数便越高[6]。
对大兴安岭区域研究发现，土壤有机碳含量近似于土壤有机质含量的分布趋势，也和土层厚度有一定关系[7]。
土壤有机碳库
土壤有机碳库的分类及其研究进展姓名：付玉豪学号：2014E8012761041 培养单位：沈阳应用生态研究所据估计，全球陆地土壤碳库量约为1300 ~ 2000 Pg，是陆地植被碳库500 ~ 600 Pg的2 ~ 3倍，是全球大气碳库750 Pg的2倍多，在全球碳平衡中占有重要地位，尤其是土壤有机碳库。
土壤有机碳不仅可以为植物生长提供各种营养元素，维持土壤良好的物理结构，而且由于库容巨大，其储量的微弱变化就导致大气圈中CO2浓度发生较大变化，直接影响全球碳平衡格局。
随着全球变化研究的深入，土壤有机碳库渐渐成为研究全球碳循环的热点问题之一。
土壤有机碳库分为两部分：活泼碳和不活泼碳。
其中不活泼碳约占土壤总有机碳库的25%甚至更高，这部分不活泼的碳具有较长的周转时间。
在国外，好多文献把土壤有机碳库分为三部分：活跃碳库，缓效性碳库和惰性碳库，其中，土壤活性有机碳指在一定的时空条件下，受植物、微生物影响强烈、具有一定溶解性、在土壤中移动比较快、不稳定、易氧化、分解、易矿化其形态、空间位置对植物、微生物来说活性比较高的那一部分土壤碳素，大约是土壤活生物量的2~ 3倍；缓效性碳库包含难分解的植物和较稳定的微生物，而惰性碳库是那些化学性和物理性质都稳定的部分。
土壤有机碳循环主要包括以下3个基本阶段：土壤有机质的输入，主要是依靠植被地上部分的凋落物及其地下部分根的分泌物和细根周转产生的碎屑，其输入量在很大程度上取决于气候条件、土壤水分状态、养分的有效性、植被生长以及人类的耕种管理等因素；土壤有机质的分解和转化过程，主要是指土壤呼吸，且分解速率受有机物的化学组成、土壤理化特性以及人类活动的综合影响；土壤腐殖质的分解和转化过程。
土壤有机质输入和输出之间的平衡决定了土壤有机碳库库容的大小, 且不同阶段的决定因子会对土壤有机碳库产生不同影响。
无论土壤有机碳库外源碳的输入还是内源碳的输出，都和人类活动密切相关。
人类活动对地球土壤圈和气圈之间的碳平衡的影响越来越大，如毁林、燃烧化石燃料、环境污染、土地利用方式变化等不同程度改变着土壤有机碳库量，造成温室气体CO2浓度的上升。
植被覆盖变化过程中土壤有机碳库动态及其影响因素研究进展
用， 已有许 多研究 在 全球［ ， ７ 国家［。。以及 区域 尺度［叫 ｑ］ ５ ＇ １ 上研 究 了 土壤碳 的 空 间分 布特 征 ， 是 ， １ 但 目前对 土壤 碳库储 量 的估 计仍 有很 大的 不确定 性 ［ １ 引。Ｚ ｏ ｈ ｕ等［ 认 为 ， ５ 要精 确 估 计 Ｓ ＯＣ储 量 ， 必须 研 究 它 的 组成 和 动 态变
杨 渺 ， 贤伟 ， 健 ， 波 李 张 薛
（ 四川 农 业 大 学 生 态 林 业 工程 省级 重 点 实 验 室 ， 四川 雅安 ６ ５ １ ） ２ ０ ４
摘 要 ： 地 利 用 和 土 地 变 化 改 变 了 １３ １２的陆 地 面 积 。森 林 砍 伐 、 林 、 本 入 侵 等 植 被 变 化 通 常 伴 随 草 本 、 土 ／～ ／ 造 木 木
化 。 目前 ， 积累机 制 的研 究 已引起 了广泛关 注［ 碳 】 引。
Ｓ ＯＣ的 吸存 和动 态 变化与 土地 利用 活动 紧密相 关［ ６ ｑ。。在过 去 的几 个世 纪 中 ， 地利 用 和植 被变 化改 变 。 土 了陆地面 积 的 １３ ／［ 引起 了 Ｓ Ｃ的显 著变化［，］ ／ ～１２２ ¨， Ｏ １２ 。历 史上 ， ９２ 最重 要 的土地 利 用变化 形 式是农 业用地 的增 加 Ｌ 因此 ， ２ 引， 森林转 变 为农 田和牧 场是 最普 遍的植 被变 化方式 。现如今 ， 地利 用 变化 的 范 围和 程度 仍在 以极 快 土
形 式 。一般认 为 ， 森林 的恢 复可 以增 加碳汇 ， 但基 于对 全球 ２７ ０多个 土壤 剖面 的 分析 ，ａｋ ｏ ０ Ｊ ｃ ｓｎ等 认 为 ， 在较
为湿 润的地 区 ， 灌木 、 木入 侵引起 的地上生 物量增 加 有可 能被 Ｓ 树 ＯＣ的 流失所 抵 消 。那么 草本 、 木本植 被类 型转
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第29卷第1期2010年 2月四川环境S I CHUAN ENV I RONM ENTVol 129,No 11February 2010#综述#收稿日期:2009-08-26基金项目:国家科技部科技支撑重大项目(2006BAC 01A14;上海市科委重点科技攻关项目(072312032。
作者简介:席雪飞(1987-,女,河北石家庄人,同济大学环境工程专业2008级在读硕士研究生。
主要从事环境生态学和环境污染防治研究。
全球环境变化对土壤有机碳库影响的研究进展席雪飞,王磊,贾建伟,唐玉姝(同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092摘要:全球环境变化对土壤生态系统有机碳库的影响是当前研究的热点。
本文综述了大气C O 2浓度升高、温度上升、氮沉降等环境因素变化对土壤有机碳输入与土壤呼吸可能的影响,介绍了关于全球环境变化对土壤有机碳库影响的研究手段及其存在的问题,并就今后研究土壤有机碳对全球变化的响应提出了几点建议。
关键词:全球环境变化;土壤有机碳库;CO 2浓度升高;全球变暖;氮沉降中图分类号:X 53 文献标识码:A 文章编号:1001-3644(201001-0115-06Research Progress on Effect of G lobal Environ m entalChange on SoilO rganic Carbon PoolX I Xue -fe,i WANG Le,i JI A Ji a n-w e,i TANG Yu-shu(S t ate K ey Laboratory of P ollution Control&Resource Reuse ,School of Environ m entalScience &Eng ineering,T ongj i Universit y,Shanghai 200092,ChinaAbstract :T he eff ect o f g l oba l environ mental change on so il organic carbon poo l has became a research hot poi n.t In this paper ,the possi ble effects of env i ron m ental f actors such as e leva ted CO 2concentrati on i n at m osphere ,e l evated a ir temperature and nitrogen deposition on so il org an i c carbon i nput and soil resp i ration are rev i ewed .And t he m eans used f o r study i ng the effect o f g l oba l env i ron m enta l change on so il carbon poo,l as we ll as the i r ex i sti ng prob le m s are also i ntroduced .Sequenti a lly suggesti ons on furt her research on response of so il org an i c carbon to g loba l environmenta l change are propo sed .K eyw ords :G loba l env iron m enta l change ;so il org an i c carbon poo ;l e leva ted CO 2concentration ;g loba l w ar m i ng;nitrogen depos i tion土壤有机碳是全球碳循环中重要的碳库。
据统计土壤有机碳库是大气碳库的3倍,大约是植被的215~3倍左右[1],成为地球表层最大的有机碳库,是全球生物化学循环中极其重要的生态因子,因而土壤有机碳库的变化日益成为全球有机碳研究的热点[2]。
全球环境变化,如全球变暖、UV-B 辐射增强、氮沉降等可通过土壤地上部分的植被及其凋落物分解等途径影响土壤有机碳输入;同时也能通过影响土壤呼吸以改变土壤有机碳输出。
因此,在全球环境变化的条件下,土壤究竟成为/碳源0还是/碳汇0也取决于土壤有机碳输入与输出间的动态变化。
本文综述了大气CO 2浓度升高、温度上升、氮沉降等全球环境变化因素对土壤有机碳库可能产生的影响,并介绍了研究全球环境变化对土壤生态系统有机碳汇聚效应影响的方法的研究进展,以期为今后研究全球环境变化下土壤有机碳库的变化趋势以及在应对全球环境变化中的角色提供参考与借鉴。
1 大气CO 2浓度的增加对土壤有机碳库的影响近百年来,随着人类活动的日益增强,大气中温室气体浓度急剧增加。
I CPP [3]在第4次评估报告中指出:全球大气中CO 2在过去的250年中增加了大约36%(约100L m o l/m o l,从工业革命前(AD 1000~1750的275~285L m o l/m o l 增加了2005年的379L m o l/m ol。
据模型预测[4],到本世纪末,大气CO2浓度将达到700L m o l/m o l。
111CO2浓度升高对土壤碳输入的影响大气中CO2浓度升高主要通过植物地上和地下部分影响土壤有机碳库。
许多试验结果表明,植株生物量在CO2浓度升高的情况下增加[5,6],特别是C3植物[7],但这种响应在水分和营养物质不足的情况下会低一些[8]。
CO2升高也影响了植物的地下根系。
随着CO2浓度升高,C3植物分配到植物根部的有机物增加,以满足其生长对营养物质需求的增加,W ang等[9]对野生C3类杂草的研究表明,在CO2浓度增加190L m o l/m o l条件下,根际生物量平均增加31%。
根际生物量的变化并不能完全代表土壤地下部分碳流量及土壤有机碳库的变化,相比之下,根周转率变化更能提供碳库大小的改变和根数量的变化等信息,是有机碳进入土壤最主要的过程[10]。
有研究指出[11],草地和森林生态系统随着流入地下部分的有机质增加,其植被根际周转效率增加。
植物通过光合作用固定的同化产物,有20%~50%是通过根系死亡及根系分泌进入土壤[12]。
一般的,随着CO2浓度升高,植物光合作用产物增多,输入植物根系的有机质增多,根系分泌物又有所增强。
然而,有关根分泌物对C O2浓度的响应目前还存在争议[13]。
主要体现在,现今对根系分泌物占进入土壤生态系统有机碳的比例、组成和变化等的原因仍然不清楚[14]。
112CO2浓度升高对土壤呼吸的影响理论上,大气C O2浓度升高,植物光合作用增强,输送到根部的有机物增多,能提供给微生物更多的可降解底物,因此微生物活性增强,呼吸作用加强。
Goudriaan[15]等支持这一理论,认为大气CO2浓度升高增加了土壤微生物呼吸作用的底物含量,而土壤C/N增加,会刺激土壤微生物的代谢活动和有机质的分解,进而增强土壤呼吸。
现今已有一些研究证明了CO2浓度升高后,土壤呼吸确实有增加[16,17]。
但土壤呼吸速率在CO2浓度升高时会降低[18]和不发生明显变化[19]的情形也存在。
土壤呼吸对大气CO2浓度升高的响应存在很大的不确定性,目前还没有一致性的结论。
陈春梅等[2]对此的解释为:植物生长对CO2浓度上升的反应不同,影响了凋落物的数量和其中营养元素的含量,进而导致进入土壤的底物类型和数量有极大的变化。
而这些进入土壤的底物的有效性差异可以导致微生物的代谢活动发生变异,最终导致土壤呼吸产生很大变异性;贾夏等[20]解释到,土壤呼吸作用强度不仅取决于大气CO2浓度升高促进了植物向地下输入了更多的有机碳,而且也会受到土壤N 含量的影响。
如果土壤有机碳含量增加,而N 含量不足,会抑制微生物呼吸[21]。
综合当前的研究结果,还不能确定当大气中CO2浓度升高时是否会导致土壤有机碳库的增加。
Goudriaan和Ruiter[15]于1983年提出CO2浓度升高会减慢土壤原有有机质的分解,因此会导致土壤碳的积累。
相反,X ie等[22]研究发现大气CO2浓度升高对草地土壤的总碳没有显著影响。
不同的学者在其各自的研究尺度上存在着较大差异,从而也呈现出了结果的不统一性。
2全球变暖对土壤有机碳库的影响目前,人类活动导致了大气层中/温室气体0的不断累积,从而使得全球气温逐渐上升。
I PCC 第4次评估报告预测[3],从现在开始到2100年,全球平均气温将升高118e~410e。
图1为全球变暖对土壤有机碳库影响的过程。
图1全球变暖对土壤有机碳库的影响F i g11I m pact of g loba lw ar m i ng on so il organ i c carbon poo l211全球变暖对土壤有机碳输入的影响全球变暖可以通过直接影响光合作用改变植物生物量,还可以通过改变土壤氮素矿化速率、土壤水分含量,间接影响植物地上部分生物量[23]。
C ao[24]等的研究结果显示,在全球各大洲均表现为植物生物量随气候变暖而增加。
郝占庆等[25]应用116四川环境29卷LI N KAGES对长白山上主要树种对气候变暖的响应进行了模拟,结果表明不同树种的生物量都随气温上升而增加,变化趋势非常相似。
全球变暖引起植被生物量的增加,同时也增加了凋落物的产量。
凋落物分解受诸如凋落物质量和气候、土壤等非生物因素及土壤微生物和土壤动物等生物因素的制约。
全球变暖通过影响此类因素,从而直接或间接影响凋落物的分解速率。
全球变暖提升了土壤微生物活性,进而加速凋落物的分解。
212全球变暖对土壤呼吸的影响近十几年来,模拟土壤呼吸对气候变暖的响应的实验结果大都表明,土壤的呼吸速率通常随着温度的增加而升高[26,27]。
K ang等[27]研究了土壤微环境条件下气候变化对土壤呼吸的影响,发现气候变暖可以持续地增加土壤呼吸速率。
然而,还有一些研究结果表明,气候变暖尽管可以在短时间内刺激土壤呼吸产生大量的CO2,但是它并不能从根本上增加土壤呼吸[28]。
这集中体现在土壤呼吸对温度升高条件的适应机制。
即在微生物活性温度范围内,随着温度的逐步升高或持续的高温,土壤呼吸温度敏感性缓慢降低,呼吸速率逐步恢复到升温前水平的现象[29]。
自然温度变化下,尚未观测到土壤呼吸对升温的适应,但在人工控温实验中,发现土壤呼吸对升温产生了明显的适应[28]。
土壤呼吸对全球变暖的适应性的机制,现今仍未有定论,存在有几种解释,见表1。