科研人員獲得土壤呼吸測定影響因素

近日，蘭州大學教授賀金生團隊在《生態學與進化研究方法》發表題為《土壤呼吸長期測定中固定呼吸環可能帶來重要偏差》的成果，同時提出相應的校正方法，為未來土壤呼吸的標準化測量提供依據。

土壤呼吸是指土壤釋放二氧化碳的過程。和動物的呼吸一樣，土壤中的植物根系、動物、真菌和細菌等進行新陳代謝活動，都會釋放出大量的二氧化碳。土壤呼吸是陸地生態系統僅次于光合作用的第二大碳通量，約是人為碳排放總量的9倍。土壤呼吸微小的變化可能導致大氣中二氧化碳濃度和土壤中碳庫的重大變化。因此，對土壤呼吸的準確測定，不僅關系到對生態系統碳循環過程的正確理解，也直接與生態系統碳收支的評估、土壤健康等方面密切相關。

土壤呼吸不僅隨土壤的生物和非生物因素發生變化，也與植物的光合、生長狀況密切相關。受這些因素的影響，土壤呼吸處于高度的動態變化過程中，表現出明顯的日變化、季節變化和年際變化。因此，對土壤呼吸的準確測定需要長期、高頻率的動態監測。目前國際上通用的測定方法是土壤碳通量長期自動監測系統，如美國基因公司的Li-8150和Li-8250測定系統。土壤碳通量長期監測系統的運行依賴于安裝在土壤表層的呼吸環底座。然而，在野外測定過程中發現，土壤呼吸環的安裝時長可能會影響土壤呼吸的準確測定，但目前國際上還沒有對這一現象進行系統的研究。

賀金生團隊在青藏高原東北部的青海海北高寒草地生態系統國家野外科學觀測研究站，對土壤呼吸進行了3個生長季(2017年—2019年)的連續測定，對土壤環內外的生物和非生物因素進行了分析。此項研究不僅量化了呼吸環安裝時間對土壤呼吸測定的影響，同時揭示了測定偏差的潛在原因。

研究發現，長期土壤呼吸環安裝對土壤呼吸速率的影響隨時間變化。長期呼吸環安裝后的第二和第三個生長季節，土壤呼吸速率分別降低了8.9%和18.2%，特別從第二個生長季中期開始，長期底座安裝使土壤呼吸速率迅速下降。研究進一步發現，在長期呼吸環安裝的后期，環內根系生物量、土壤微生物量碳的顯著下降和土壤容重的顯著增加是土壤呼吸被低估的主要原因。這些研究結果表明，在解釋基于長期呼吸環底座測量的土壤呼吸數據時，應考慮呼吸環安裝時長這種潛在的影響因素。文章同時建議，使用短期呼吸環測量土壤呼吸或呼吸環安裝超過1—2年后應及時更換位置，以降低因呼吸環安裝時長所引起的測定偏差。