刘 琦,李 鹏,刘 莹,肖 列,黄 鹏,汤珊珊

西安理工大学陕西省西北旱区生态水利工程国家重点实验室培育基地,西安 710048

土壤呼吸是生态系统碳循环的重要环节,作为大气CO2重要的来源和土壤碳库主要的输出途径,是陆地生态系统第二大碳通量,全球每年由土壤释放的CO2量为98 Pg[1],土壤CO2呼吸会显著加剧大气中CO2浓度的增高[2],加剧温室效应。植物根系是土壤C输入的主要途径[3-4],植物光合作用固定的碳量约50%由根呼吸释放[5-6],研究表明根呼吸占土壤呼吸的大部分,由根呼吸损失的碳占土壤碳释放量的40%—70%[7- 10],这表明研究根呼吸对揭示生态系统碳收支及生物圈碳平衡具有的重要意义。

目前,有学者研究发现土壤水分、温度、养分等环境因素可通过影响植物光合同化物的形成及其在叶、茎和根中的分配,进而影响根系形态和根系呼吸[11-12]。测量植物根呼吸的方法分为直接法和间接法,直接法包括离体根法、同位素法、PVC 管气室法等,间接法分环割法和根排除法,这些研究方法可得出根呼吸速率变化和根呼吸对土壤呼吸的贡献率[13- 15]。测定方法同样对根呼吸的估计存在差异性,如在对温带草原的研究中,同位素法和排除根法所测定的根呼吸对土壤总呼吸的贡献率分别为19%和39%[13,16]。稳定碳同位素13C脉冲标记技术是研究根系呼吸有机碳输入、输出的新方法,有着灵敏度高、扰动较小和理论上较合理等优点[17],可定量研究植物输入到根部的碳[18]和根际呼吸[19-20],但不能反应光合碳从地上传输到根系后的代谢过程,即根系中的碳在不同时间、不同供水条件下的呼吸释放过程少有研究,这是估算C平衡中的关键,需要相关研究支持。……