1.既にの研究の流れ
1.1土壤呼吸研究进展
1.1 研究进展国外对土壤呼吸的研究可追溯到19 世纪初[4],主要集中在欧洲和北美[5]。从20 世纪70 年代开始,国际学者对土壤呼吸的研究多集中在温带草原、温带森林、亚热带森林和印度热带草原,提出影响土壤呼吸的因素有自然因素(温度、湿度、土壤肥力条件、植被类型等)[5]、利用措施(采伐、灌溉、放牧等)、N沉降等。植被类型不同土壤呼吸速率差异很大。据研究,在土壤温度和含水量基本一致的条件下,土壤碳排放速率表现为森林土壤>农田土壤>草甸土壤。Raich等[6]研究得出,全球气温每上升0.3℃,全球土壤呼吸量每年将增加2 Pg C。Jenkison等[7]认为,全球气温如果按每年0.03 ℃的速率增加,在未来60 年中全球土壤呼吸量每年将增加61 Pg C,相当于目前土壤呼吸量的20%。另一方面,来自美国的最新研究证实,在全球变暖和大气CO2浓度增加的条件下,植被的生长速度加快,使土壤有机质增加,从而增加碳汇。
1.1土壌呼吸の研究の進展
1.1土壌呼吸の進展は19世紀の初めにまでさかのぼることができる、ヨーロッパと北アメリカ州に集中している。20世紀70年代から国際学者は土壌呼吸の研究がだいたい温帯草原、温帯森林、亜熱帯森林とインド熱帯草原に集中している、土壌呼吸に影響してる要素は自然要素(温度、含水率、土壌の肥沃度、条件と植被類型など)、利用対策(伐採、灌漑と放牧など)、沈下する等。植被類型の違って土壌呼吸の速度の異なっている。研究で土壌温度と含水率を同じ条件の場合、土壌炭素の放出速度は森林土壌>農地土壌>低湿地の草原の土壌。Raich等の研究による、全世界の気温は0.3℃が上昇するごと全世界の土壌呼吸量は毎年2 Pg Cが増加している。Jenkison等から、全世界の気温は毎年0.03 ℃の速度が増加すれば、未来の60年くらいに全世界の土壌呼吸量は毎年61 Pg Cが増加すると予想されている、今の土壌呼吸量の20%である。一方、アメリカからの最新の研究による、温暖化で全世界の大気CO2の濃度を増加する条件で植被の成長速度が増加し、土壌有機質が増加し、炭素隔離も増加することになる。
1.1土壌呼吸に与える環境因子
在森林土壤中,植物的跟和土壤微生物室CO2的主要制造者,而这些co2的产生会受到一些外在因素所控制,福土壤有机质含量,土壤湿度,温度,氧气供应等。以及收到一些内在银子所影响,如跟的生物量,微生物族群的数量和组成。而co2从土壤移动到大气的速率则是受土壤中co2生成速率,土壤和大气间co2浓度的强度,土壤空隙大小等土壤特性所影响。
森林土壌に植物の根と土壌微生物はCO2を形成する重要な部分である、しかしこのCO2が生じることは外部の要素に影響されている、土壌有機質の含有量、土壌の含水率、温度、酸素の供給など。及び内在してる影響、例えば根の生物量、微生物の数量と構成する。Co2は土壌から大気までに移動の速度が土壌の中のco2の形成する速度、土壌と大気の間にco2濃度の強度、土壌隙間のサイズなど土壌の特性の影響を与えてる。
Co2实处速率和微生物活性都与特殊的环境有关,如豪雨带来的雨水有可能会取代co2在土壤空隙中的位置,是土壤呼吸速率变慢。土壤结冰与溶解的过程可能也会刺激co2的释放。在地表累计大量碎屑的森林中,秋天的季节性落叶对co2实处速率的影响不大,然而在腐殖质较少的森林中,秋季的新鲜落叶会提高co2的释放速率。
目前有许多研究表明土壤温度和土壤湿度是影响土壤co2释放最重要的因子。有学者认为土壤湿度和含水率会透过影响生物与根的活性,进而影响co2的制造。并且土壤中控制气体移动的气体扩散功能也会受到土壤温度与含水率以及土壤充气孔隙度影响。一下分别介绍土壤温度,湿度与土壤呼吸速率的相关性。
Co2の放出速度と微生物活性は特殊な環境に関係がある、例え豪雨の雨水はco2が土壌隙間の位置に取って代わる、土壌呼吸の速度が遅くなる。土壌は結氷とのプロセスもco2の放出することに影響していると考えされる。地表に凋落物が積み重なって森林の中で秋季の季節性落ち葉は励起co2の放出速度に影響が少ない、一方、腐殖物が少ない森林に秋季の新鮮な落ち葉はc02の放出速度に高めることができる。
現在多くの研究から土壌温度と土壌の含水率は土壌co2の放出に重要な要素であると表示され。土壌温度と含水率は生物と根の活発にの影響を通してco2の放出にも影響してる。そして土壌の放出機能も土壌温度、含水率及び土壌隙間に影響されている。以下、土壌温度、含水率と土壌呼吸速度の関連を紹介する。
土壤温度
在森林生态系统中,土壤释放co2的速率会随着土壤温度的上升而呈指数增加。温度越高土壤呼吸速率越快,两者的关系常以指数方程式表示为
土壌温度
森林エコシステムに土壌co2の放出速度は土壌温度の上昇につれて指数も増加され、温度は高ければ高いほど土壌呼吸の速度が速い、両者の関係は指数方程式で表示され
R=a*EXPb*t
R为土壤呼吸速率,T为土壤(5cm)处温度,a,b为待定参数。
R=a*EXPb*t
Rは土壤呼吸速率,Tは土壤(5cm)温度,a,bは参変量である。
另外,Q10是一个表示土壤呼吸受温度变异影响的敏感度,温度与呼吸速率的关系式可以用Q10来表示式
Q10=r(T+10)/rt=exp10b
それから、Q10は土壌呼吸が温度差異を影響され敏感性で表示し、温度を呼吸速度の関係式はQ10で表示され
Q10=r(T+10)/rt=exp10b
r(T+10)只温度为T+10℃是的土壤呼吸速度,b可由R=a*expbt
求得。
r(T+10)、温度はT+10℃の土壤呼吸速度,bは R=a*expbtから計算され
土壤呼吸速率与土壤温度的关系图。日平均土壤呼吸速度会随着日平均土壤温度的上升而呈指数增加。
土壌呼吸の速度と土壌温度のコネクション。平均一日の土壌呼吸の速度は平均一日の土壌温度につれて上昇する、そして指数の増加している。
土壤含水率
土壤含水率是另一个影响土壤呼吸速率的主要因子。当土壤感遭到一定程度是,就会一直微生物活动,是呼吸速率降低,植物根呼吸也会受到抑制。而在非常潮湿的土壤中,由于含水率高会使得土壤通风不良,限制了呼吸作用,co2释放量也会因此降低,但是呼吸速度受潮湿土壤抑制的影响比因土壤干燥而土壤速率减低的影响要小。
土壌含水率
土壌含水率も土壌呼吸の速度に影響している重要な要素である。土壌含水率はあるレベルに至って、微生物の発動を抑えつけて、呼吸速度が低下し、植物の根呼吸も影響される。湿度が高い土壌に含水率が高いので土壌の風通しが悪い、呼吸を抑えられてco2
の放出量も低下する、しかし乾燥の土壌と比べ、湿度が高い土壌のほうがco2の放出量に影響が少ないと考えられる。
Rey在温带针叶林的研究指出,当其样区土壤含水率大鱼0.2cm3cm-3是,土壤呼吸速率收温度所控制,小雨0.2cm3cm-3是则会因为缺水而受限制。而davidson在以温带阔叶林的研究发现,全年土壤呼吸速率与土壤湿度大致呈正负相关,当土壤含水率地域0.12cm3cm-3是,两者呈现正相关性。
Reyは温帯針葉樹林の研究に、土壌含水率が0.2cm3cm-3を上回るとき、土壌呼吸の速度は温度をコントロールされ、そして0.2cm3cm-3を下回るとき、土壌呼吸の速度は含水率が低いと影響されると指摘した。Davidsonは温帯広葉樹の研究による、全年間土壌呼吸速度と土壌湿度はだいたい正負関係を呈する、土壌含水率の地域0.12cm3cm-3の状態に現れた時に、両者は正関係と呈することと指摘された。