胡 汗,马寰菲,白红英,郭垚鑫,任成杰,赵发珠,*

1 陕西省地表系统与环境承载力重点实验室,西安 710127

2 西北大学城市与环境学院,西安 710127

3 西北大学生命科学学院,西安 710127

4 西北农林科技大学,杨凌 712100

土壤呼吸(RS)是陆地生态系统碳循环的重要环节,也是土壤碳库向大气输出碳的主要途径[1]。通过土壤呼吸,土壤每年向大气排放的碳达到68—98 Pg[2],大约是全球化石燃料燃烧所排放的碳的10倍[3]。而森林土壤作为陆地生态系统中最大的有机碳库(约800—1200 Pg C),其含量约占全球土壤碳库的40%[4-5],大约是大气碳库的1.2倍,植被碳库的2倍,在全球的碳循环中起到关键作用[6-7]。因此,即使森林的土壤呼吸发生微小的变化,都会对大气中CO2含量和全球的碳平衡产生重大影响[8-9]。降低森林土壤的有机碳排放,增加其固碳能力无疑是研究者目前面对的重要课题[10-11]。

土壤呼吸主要由微生物呼吸和根系呼吸产生[12]。研究表明,根系呼吸提供的CO2在土壤呼吸中占30%—50%[13],但是由于抑制根系呼吸会导致植被冠层光合作用的减弱[14],并且微生物呼吸对温度等环境因子的变化更为敏感,因此降低土壤的碳排放的关键在于抑制土壤微生物呼吸。微生物作为土壤中最活跃的部分,其呼吸作用具有非常明显的时间与空间上的差异性[15]。较多研究结果表明微生物呼吸是由土壤温度、土壤湿度、土壤类型等诸多因素的共同控制[16-17]。例如,Stielstra[18]认为土壤温度和湿度是影响微生物呼吸的重要因子；Liu[19]的研究表明土壤中微生物群落结构的差异会影响微生物呼吸的大小。……