塔克拉瑪干沙漠腹地流沙下墊面土壤呼吸特征及影響因素分析

鄭新倩，彭冬梅，潘紅林，鄭 偉，楊 帆*

（1.新疆農(nóng)業(yè)氣象臺(tái)，新疆 烏魯木齊830002；2.中國(guó)氣象局烏魯木齊沙漠氣象研究所/中國(guó)氣象局塔克拉瑪干沙漠氣象野外科學(xué)試驗(yàn)基地，新疆 烏魯木齊830002；3.塔中氣象站，新疆 塔中841000）

土壤與大氣間的CO2交換過(guò)程被稱(chēng)為土壤呼吸，包括3個(gè)生物學(xué)過(guò)程及1個(gè)非生物學(xué)過(guò)程，即植物根系呼吸、土壤微生物呼吸和土壤動(dòng)物呼吸及含碳物質(zhì)的化學(xué)氧化[1-3]。土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)中主要的碳庫(kù)[4，5]，有機(jī)碳總儲(chǔ)量約為 1395～2011 Pg（1 Pg=1015g），全球每年因土壤呼吸作用向大氣中釋放的碳估算值約為 75～120 Pg[7，8]，其量值高于凈初級(jí)生產(chǎn)量。土壤呼吸是土壤碳素向大氣輸出的主要途徑，其微小的變化會(huì)對(duì)大氣CO2濃度產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，并可能與氣候變化產(chǎn)生正反饋效應(yīng)[9-11]。中國(guó)沙漠總面積約7×105km2，約占近一半面積的塔克拉瑪干沙漠，以其極端干旱、較高的地表反照率、特殊的沙質(zhì)下墊面、頻繁的沙塵天氣和相對(duì)較少的土壤有機(jī)碳含量等一系列特性，使這一特殊地區(qū)對(duì)于氣候變化的響應(yīng)異于其他景觀類(lèi)型且十分敏感，并在西北干旱區(qū)土壤碳循環(huán)過(guò)程中占有重要地位[12]。

近年來(lái)，關(guān)于沙漠地區(qū)的土壤呼吸已有不少研究，Thomas[13]指出沙漠土壤在微生物作用下吸收CO2，并進(jìn)一步研究了溫度、降水脈沖及生物結(jié)皮蓋度對(duì)土壤呼吸速率的影響。馬杰等[14]發(fā)現(xiàn)荒漠鹽堿土的無(wú)機(jī)過(guò)程可吸收大量CO2。李玉強(qiáng)等[15]指出沙漠地區(qū)的土壤呼吸速率與群落植物生物量、土壤有機(jī)碳含量、土壤總氮等環(huán)境條件密切相關(guān)，固定沙地—半固定沙地—流動(dòng)沙地，土壤呼吸速率逐漸減小，并分析了土壤呼吸速率與氣溫間的關(guān)系。大量研究表明，由于土壤溫、濕度很大程度上控制著土壤有機(jī)碳的分解、植物根系呼吸及微生物活動(dòng)，所以土壤溫、濕度是控制土壤呼吸的兩個(gè)重要影響因子[16，17]。特別在沙漠地區(qū)，極端干旱的環(huán)境使得土壤水分相比其他環(huán)境條件更為重要，其次是土壤溫度與植物群落類(lèi)型和發(fā)育階段[18]。整體來(lái)看，干旱地區(qū)土壤水分較低，易成為眾多生物、化學(xué)反應(yīng)的限制性因子，Jia等[19]發(fā)現(xiàn)較低的土壤水分激發(fā)了土壤呼吸和土壤溫度間的滯后效應(yīng)。楊帆等[20]分析了塔克拉瑪干沙漠腹地春季不同覆被地表的土壤呼吸速率日變化特征，發(fā)現(xiàn)土壤溫、濕度的協(xié)同作用能夠更好地解釋土壤呼吸速率的變化情況，土壤呼吸速率對(duì)非限制性環(huán)境因子的間接響應(yīng)是造成回歸散點(diǎn)分布具有明顯時(shí)滯環(huán)狀特征的主要原因?？傮w來(lái)看，有關(guān)土壤呼吸作用的研究目前主要集中于森林、草地、農(nóng)田、濕地和凍原等生態(tài)系統(tǒng)，針對(duì)沙漠地區(qū)土壤呼吸變化規(guī)律、環(huán)境因素對(duì)其產(chǎn)生的影響及土壤呼吸年內(nèi)不同時(shí)段的變化規(guī)律研究仍然較少，這限制了沙漠地區(qū)土壤碳變化對(duì)環(huán)境因子響應(yīng)關(guān)系的深入理解[15]。

鑒于此，本文以位于塔克拉瑪干沙漠腹地的塔中為研究區(qū)，通過(guò)對(duì)該區(qū)域流動(dòng)沙地不同時(shí)段土壤呼吸速率、土壤溫度和含水量的同步監(jiān)測(cè)，對(duì)比分析不同時(shí)段的土壤呼吸速率日變化特征，探討土壤溫、濕度對(duì)土壤呼吸速率的影響。這有助于進(jìn)一步理解沙漠生態(tài)系統(tǒng)碳素平衡特點(diǎn)，為土壤呼吸對(duì)氣候變化的響應(yīng)過(guò)程研究提供了科學(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于中國(guó)氣象局塔克拉瑪干沙漠氣象野外科學(xué)試驗(yàn)基地的塔中站（38°58′N(xiāo)，83°39′E，1099 m）。該站地處塔里木盆地中部的塔中地區(qū)，深入沙漠腹地229 km（圖1），屬內(nèi)陸暖溫帶干旱沙漠氣候，年均降水量?jī)H25.9 mm且年內(nèi)分布極不均勻，主要集中在5—8月，潛在蒸發(fā)達(dá)3812.3 mm。年均氣溫為12.1℃，極端最高可達(dá)40.0～46.0℃，最低-20.0～-32.6℃。惡劣的自然條件導(dǎo)致該區(qū)域植被資源極為匱乏，地表以連片流沙覆蓋為主，沙粒質(zhì)地輕、粒徑細(xì)，平均粒徑為1.47×10-4m，屬極細(xì)沙[21]。這里風(fēng)沙活動(dòng)頻繁，常年盛行偏東風(fēng)，年均風(fēng)速2.3 m·s-1，大風(fēng)日數(shù) 11 d，浮塵、揚(yáng)沙天氣 157 d，沙塵暴16 d。風(fēng)沙地貌主體為線(xiàn)狀高大復(fù)合型縱向沙壟與壟間地相間分布，沙壟走向?yàn)镹NE—SSW或NE—SW，相對(duì)高度40～50 m。

1.2 研究方法

圖1 研究區(qū)域分布圖

選取塔中站的流沙地作為土壤呼吸的觀測(cè)對(duì)象，土壤理化性質(zhì)特征見(jiàn)表1。分別于2013年1、4、7、10月中晴好天氣條件下，應(yīng)用LI-COR8100A對(duì)土壤呼吸速率日變化進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，由于2013年4月和7月沙塵天氣頻發(fā)，每天均有陣性起沙發(fā)生，為避免空氣中沙粒吸入監(jiān)測(cè)儀器中而損壞儀器，被迫停止監(jiān)測(cè)。現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)間段為2013年的1月17—31日、5月4—7日、10月18—31日、11月1—9日。監(jiān)測(cè)時(shí)為避免測(cè)定基座的嵌入對(duì)土壤擾動(dòng)而影響短期內(nèi)土壤呼吸速率，均在測(cè)定前1 d將橫截面積為371.8 cm2，高度10 cm的圓柱形塑料土壤環(huán)分別嵌入選定的樣地中，嵌入土深8 cm。經(jīng)過(guò)24 h平衡后，土壤呼吸速率恢復(fù)至土壤環(huán)放置前水平。沙漠地區(qū)由于土壤呼吸作用微弱，為保證測(cè)量精度，測(cè)定前已對(duì)分析儀器進(jìn)行校正，并延長(zhǎng)整個(gè)測(cè)定流程的時(shí)間。其中設(shè)置氣室抽取氣體前的穩(wěn)定時(shí)間為60 s，抽氣測(cè)量時(shí)間設(shè)定為150 s，測(cè)量后穩(wěn)定時(shí)間30 s，依次每小時(shí)測(cè)定呼吸氣室2次。同時(shí)應(yīng)用氣室配套的土壤溫、濕度傳感器，對(duì)土壤表層0～5 cm平均溫、濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

表1 表層土壤理化性質(zhì)特征

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS分別對(duì)不同時(shí)段的土壤呼吸速率（Rs，μmol·m-2·s-1）與土壤 0～5 cm 溫度（T，℃）和濕度（W，m3·m-3）進(jìn)行相關(guān)及回歸分析。同時(shí)應(yīng)用協(xié)同作用中常見(jiàn)的3種非線(xiàn)性方程分析其土壤溫、濕度對(duì)土壤呼吸速率的共同影響作用：

式中，a，b，c，d 分別是擬合參數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同時(shí)段土壤呼吸速率的日變化特征

塔克拉瑪干沙漠腹地流沙下墊面不同時(shí)段土壤呼吸速率的日變化特征如圖2所示，不同月份的土壤呼吸速率數(shù)值雖有不同，但整體上均呈單峰型日變化狀態(tài)，其中呼吸速率日變化在5月相對(duì)較強(qiáng)，10月和11月次之，1月最低，季節(jié)差異明顯。日變化狀態(tài)中，呼吸速率在日出后隨時(shí)間逐步上升，在正午達(dá)到日峰值，其中 1 月于 11：30 達(dá)到日峰值 0.07 μmol·m-2·s-1，5月于 11：30 達(dá)到日峰值 0.25 μmol·m-2·s-1，10 月于11：00 達(dá)到日峰值 0.18 μmol·m-2·s-1，11 月于 11：00達(dá)到日峰值 0.15 μmol·m-2·s-1。不同月份的土壤呼吸速率夜間及凌晨均為負(fù)值，即土壤吸收CO2；白天呼吸速率呈正值，即土壤釋放CO2。該結(jié)果在塔克拉瑪干沙漠北緣肖塘地區(qū)的鹽堿地和流沙地中均有發(fā)現(xiàn)且吸收和釋放CO2的量級(jí)明顯高于塔中地區(qū)[12]。4個(gè)時(shí)段中，僅5月全天的呼吸累積值為正值（0.424 μmol·m-2·s-1），即土壤釋放 CO2；1、10 月和11月全天的呼吸值均為負(fù)值，依次分別為-0.748、-1.216、-1.962 mmol·m-2·d-1，即土壤吸收 CO2?？傮w來(lái)看，塔克拉瑪干沙漠流動(dòng)沙面土壤呼吸數(shù)值相對(duì)其他地區(qū)較為微弱，但也呈現(xiàn)出明顯的單峰型日變化趨勢(shì)且具有季節(jié)變化特征，其中，冬季土壤呼吸速率與前期劉躍輝在塔中測(cè)得的呼吸速率結(jié)果相似[22]，但明顯小于同為流沙下墊面的肖塘地區(qū)[12]。此外，夜間及凌晨時(shí)段的土壤吸收CO2，在其他下墊面中少有發(fā)現(xiàn)。

2.2 不同時(shí)段土壤呼吸速率與主要環(huán)境因子的關(guān)系

2.2.1 土壤呼吸速率與土壤溫度的關(guān)系

圖2 不同時(shí)間段土壤呼吸速率日變化

土壤溫度是影響土壤呼吸速率的決定性因子之一[16，17]。采用4個(gè)不同時(shí)段的土壤呼吸速率和對(duì)應(yīng)的土壤表層0～5 cm平均溫度的同步連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)比分析土壤呼吸速率與土壤溫度的日變化過(guò)程及回歸關(guān)系的差異（圖3）。4個(gè)時(shí)段的土壤呼吸速率最大值的出現(xiàn)時(shí)間均早于土壤溫度，土壤溫度表現(xiàn)出明顯的時(shí)滯現(xiàn)象，時(shí)間間隔為3～3.5 h。土壤呼吸速率日變化和土壤溫度均呈明顯的晝夜波動(dòng)趨勢(shì)，且有極顯著的正相關(guān)性（P<0.001），其中以1月的相關(guān)性最好，相關(guān)系數(shù)0.903；5、11月與10月相關(guān)性依次減弱，相關(guān)系數(shù)依次為0.734、0.700和0.673。從土壤呼吸速率與表層土壤溫度的回歸關(guān)系中可以發(fā)現(xiàn)，1月可采用線(xiàn)性模型較好地描述二者間回歸關(guān)系，回歸系數(shù)R2為0.701且達(dá)到極顯著水平（P<0.000 1）。其他時(shí)段土壤呼吸速率與土壤溫度回歸散點(diǎn)呈明顯的順時(shí)針環(huán)狀分布，即在同一土壤表層溫度下，上升階段的土壤呼吸速率高于下降階段，這是由兩者部分時(shí)段不同步造成的，即時(shí)滯效應(yīng)的進(jìn)一步表現(xiàn)。隨著時(shí)間的推移，上升階段的開(kāi)始時(shí)間依次推后（由 5：00依次推至 6：00），下降階段開(kāi)始時(shí)間有所提前（由14：30提前至14：00）。根據(jù)散點(diǎn)分布狀況進(jìn)行分段擬合，均能更好地描述土壤呼吸速率與土壤表層溫度間的關(guān)系（R2>0.56），而線(xiàn)性回歸關(guān)系則相對(duì)較弱（R2<0.5），擬合結(jié)果見(jiàn)表2?？傮w來(lái)說(shuō)，對(duì)“時(shí)滯環(huán)”的分段擬合可以更好地解釋土壤呼吸速率與土壤表層溫度間的關(guān)系。土壤溫度與土壤呼吸速率間的“時(shí)滯環(huán)”現(xiàn)象在同為流沙下墊面的塔克拉瑪干肖塘地區(qū)也有發(fā)現(xiàn)[12]，但在劉躍輝[22]對(duì)塔中冬季土壤呼吸的分析中并未發(fā)現(xiàn)。結(jié)合本研究結(jié)果，推測(cè)土壤溫度與土壤呼吸速率間的“時(shí)滯環(huán)”現(xiàn)象具有一定的季節(jié)波動(dòng)性，呈夏季強(qiáng)、春秋季次之、冬季較弱或不發(fā)生狀態(tài)。

圖3 不同時(shí)段土壤呼吸速率與土壤表層0～5 cm平均溫度間的關(guān)系

表2 土壤呼吸速率與土壤表層0～5 cm平均溫度間的擬合方程

2.2.2 土壤呼吸速率與土壤濕度的關(guān)系

土壤濕度也是影響土壤呼吸速率不可忽視的因素之一[6，23]。通過(guò)分析不同時(shí)段土壤呼吸速率與對(duì)應(yīng)地表0～5 cm平均土壤濕度間關(guān)系后發(fā)現(xiàn)（圖4），相比于其他地區(qū)，塔中地表0～5 cm土壤濕度相對(duì)較小，按照 5、1、10、11 月的順序，其依次減?。ǚ謩e為0.039、0.029、0.025、0.024 m3·m-3），相應(yīng)的日變化幅度 依 次 為 0.032～0.045、0.023～0.038、0.019～0.035、0.018～0.034 m3·m-3。同時(shí)，土壤濕度與土壤呼吸速率間均具有明顯的晝夜波動(dòng)趨勢(shì)，且二者均有極顯著的正相關(guān)性（P<0.001），相關(guān)系數(shù)依次為1 月 0.962，5 月 0.924，10 月 0.928，11 月0.933。因此，雖然沙漠腹地土壤濕度較小，但土壤呼吸速率對(duì)其微量變化的響應(yīng)十分敏感。通過(guò)回歸分析后發(fā)現(xiàn)（表3），1月可用一元線(xiàn)性模型較好地描述二者間回歸關(guān)系，回歸系數(shù)R2為0.877且達(dá)到極顯著水平（P<0.001）；其他時(shí)段則可用一元二次模型很好地模擬二者之間的關(guān)系，回歸系數(shù)R2>0.8，且均達(dá)到極顯著水平（P<0.001）。這表明沙漠地區(qū)土壤含水量是影響呼吸強(qiáng)弱的關(guān)鍵性因素之一，相比與土壤溫度間的“時(shí)滯環(huán)”現(xiàn)象，塔中沙漠地區(qū)的土壤呼吸速率對(duì)土壤含水量微量變化的響應(yīng)更為敏感和直接。這與同為流沙下墊面的塔克拉瑪干肖塘地區(qū)土壤呼吸速率與土壤含水量也呈“時(shí)滯環(huán)”的現(xiàn)象不同[12]，推測(cè)可能與塔中流沙土壤的呼吸速率對(duì)土壤水分變化具有更高的敏感性有關(guān)。

圖4 不同時(shí)段土壤呼吸速率與土壤表層0～5 cm平均濕度間的關(guān)系

表3 土壤呼吸速率與土壤表層0～5 cm平均濕度間的擬合方程

2.2.3 土壤水熱因子對(duì)土壤呼吸速率的協(xié)同影響

自然條件下土壤溫、濕度對(duì)土壤呼吸的調(diào)控作用很難區(qū)分開(kāi)來(lái)，兩者往往同時(shí)對(duì)土壤呼吸進(jìn)行調(diào)節(jié)，目前土壤溫、濕度的協(xié)同作用受到越來(lái)越多的重視[20]。在土壤溫、濕度相結(jié)合的模型中，以土壤表層0～5 cm平均溫、濕度和土壤呼吸速率的同步觀測(cè)數(shù)據(jù)，分別采用方程1～3分析土壤溫、濕度對(duì)土壤呼吸速率的協(xié)同作用。結(jié)果（表4）表明，3種方程均可很好地解釋土壤呼吸對(duì)土壤表層溫、濕度變化的綜合響應(yīng)，且均達(dá)到極顯著水平（P<0.001），這說(shuō)明沙漠腹地的土壤呼吸速率均受到土壤溫、濕度的共同影響。這與同為流沙下墊面的塔克拉瑪干北緣肖塘地區(qū)土壤呼吸速率相似[12]，方程1～2對(duì)4個(gè)時(shí)段土壤呼吸的變異解釋量均較好，土壤溫、濕度的變化均可解釋土壤呼吸速率76.0%以上的變化情況。方程3的變異解釋量除在1月有相對(duì)較好表現(xiàn)外，其他時(shí)段變異解釋量相對(duì)較低且較一維回歸方程的R2明顯減小，可見(jiàn)3種回歸方程中，方程3的適用性最差。

3 討論

根據(jù)土壤理化性質(zhì)分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，塔克拉瑪干沙漠腹地一系列嚴(yán)酷的自然條件，導(dǎo)致該地區(qū)流沙土壤中微生物和動(dòng)物相對(duì)較少。極為匱乏的植被資源使得根系呼吸十分微弱，因而造成該地區(qū)土壤呼吸速率相比草地、森林、農(nóng)田等其他景觀生態(tài)類(lèi)型，結(jié)果明顯偏低且變化范圍較窄。雖然該地區(qū)土壤呼吸整體較為微弱，但不同時(shí)段的土壤呼吸速率日變化規(guī)律均具有明顯的晝夜波動(dòng)性和季節(jié)性。這一結(jié)果與前人的研究一致[6，24，25]，這是由于日出后土壤溫、濕度等一系列外界因素隨之提升，或由于季節(jié)變化中，夏季使得土壤溫、濕度相對(duì)較高，進(jìn)而導(dǎo)致土壤微生物活性和生化反應(yīng)速率提高，造成土壤呼吸速率得到相應(yīng)的提升[24，25]。此外，不同時(shí)段的土壤呼吸速率在夜間及凌晨均為負(fù)值，白天為正值，這一現(xiàn)象也與一些前人的研究相符，其中Xie等[26]指出古爾班通古特沙漠鹽堿土壤在土壤水分的作用下，可能發(fā)生潛在的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鹽，從而溶解碳酸鈣，促使CO2被土壤吸收。王忠媛等[27]證實(shí)土壤無(wú)機(jī)CO2通量占有重要地位，夜間的無(wú)機(jī)碳吸收過(guò)程是造成荒漠生態(tài)系統(tǒng)碳匯集的主要原因之一，同時(shí)發(fā)現(xiàn)較高pH值的荒漠鹽堿土，配合低溫狀態(tài)可促進(jìn)土壤對(duì) CO2的吸收作用。同樣 Ma 等[14，28，29]對(duì)古爾班通古特沙漠的土壤CO2通量研究指出，在無(wú)機(jī)過(guò)程的影響下土壤CO2通量可能出現(xiàn)負(fù)值，表現(xiàn)出碳匯屬性。當(dāng)土壤十分干旱時(shí)，土壤CO2通量全部來(lái)自于無(wú)機(jī)過(guò)程。無(wú)機(jī)過(guò)程受土壤溫度的影響且pH值的高低在一定程度上控制著土壤CO2通量的變化幅度。塔克拉瑪干沙漠腹地流沙土壤中也存在類(lèi)似的無(wú)機(jī)碳過(guò)程，這可能是解釋該研究區(qū)夜間為明顯碳匯，白天為碳源現(xiàn)象的原因之一。

表4 土壤呼吸速率與土壤表層0～5 cm平均溫度和濕度的回歸方程

許多研究認(rèn)為，土壤溫、濕度和兩者間的協(xié)同作用在一定程度上是影響干旱、半干旱生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸速率的主要驅(qū)動(dòng)因子[23，24]。沙漠腹地不同時(shí)段土壤呼吸速率分別與對(duì)應(yīng)的土壤表層0～5 cm平均溫、濕度間均具有較為明顯的晝夜變化趨勢(shì)和良好的相關(guān)性。其中，土壤溫度與土壤呼吸速率來(lái)說(shuō)，1月兩者呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，5、10月和11月兩者的回歸散點(diǎn)呈明顯的環(huán)狀分布。這與許多學(xué)者在其他景觀生態(tài)類(lèi)型中得出的可用指數(shù)模型來(lái)表示二者間關(guān)系的情況并不完全相同[6，24]，但均說(shuō)明土壤溫度是影響土壤呼吸作用的一個(gè)重要因素，流動(dòng)沙漠中的土壤呼吸對(duì)于溫度變化的響應(yīng)相對(duì)較為特殊，會(huì)隨時(shí)間推移產(chǎn)生響應(yīng)變化。沙漠地區(qū)水分是諸多生態(tài)過(guò)程的主要限制因子，較低的水分條件限制了土壤中一系列生物和非生物反應(yīng)[18]。對(duì)于土壤濕度與土壤呼吸速率來(lái)說(shuō)，1月兩者呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，5、10月和11月兩者的回歸散點(diǎn)呈一元二次函數(shù)關(guān)系。這進(jìn)一步說(shuō)明沙漠地區(qū)土壤濕度雖小，但土壤呼吸速率對(duì)其微量變化相應(yīng)敏感。沙漠腹地土壤溫、濕度的協(xié)同作用能夠從整體的角度更好地解釋土壤呼吸作用的變化情況，方程1～2對(duì)4個(gè)時(shí)段的擬合結(jié)果較好且變異解釋量在76.0%以上。

此外，不同時(shí)段土壤呼吸速率與土壤溫度回歸分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，變量間的回歸散點(diǎn)分布有時(shí)具有明顯的環(huán)狀特性，即時(shí)滯效應(yīng)。此現(xiàn)象在楊帆等[20]對(duì)塔克拉瑪干沙漠腹地春季不同覆被地表的土壤呼吸速率日變化特征分析中也有發(fā)現(xiàn)，推測(cè)時(shí)滯環(huán)的產(chǎn)生可能是土壤呼吸對(duì)環(huán)境因子的非直接響應(yīng)，而不具有時(shí)滯環(huán)狀特征的環(huán)境因子，土壤呼吸對(duì)于其變化響應(yīng)的更加直接和敏感，同時(shí)這些環(huán)境因子也更有可能成為土壤呼吸的限制性因子。本研究中塔中流沙土壤極低的水分條件易成為土壤呼吸的限制性因子，呼吸速率對(duì)于土壤濕度的變化響應(yīng)則更加直接，而對(duì)于土壤溫度變化的敏感性就有所下降，導(dǎo)致土壤呼吸速率與土壤溫度間有時(shí)具有明顯的時(shí)滯環(huán)現(xiàn)象。然而1月較低的環(huán)境溫度對(duì)土壤呼吸的限制性有所提升，相應(yīng)的兩者間的時(shí)滯環(huán)現(xiàn)象減弱，使得該時(shí)段中土壤呼吸速率與土壤溫度間呈線(xiàn)性關(guān)系，進(jìn)而造成土壤溫度與土壤呼吸速率間的“時(shí)滯環(huán)”現(xiàn)象具有一定的季節(jié)波動(dòng)性。

4 結(jié)論

（1）塔克拉瑪干沙漠腹地不同時(shí)段的土壤呼吸速率整體均較低，但具有明顯的晝夜波動(dòng)性和季節(jié)變化特征，1、5、10、11 月日平均峰值速率依次為0.07、0.25、0.18、0.15 μmol·m-2·s-1。

（2）不同時(shí)段的土壤呼吸速率在夜間及凌晨均為負(fù)值，白天為正值，表明沙漠腹地夜間、凌晨為明顯碳匯，白天為碳源。整個(gè)日尺度上僅5月屬于碳源，其他時(shí)段均為碳匯。

（3）研究區(qū)4個(gè)時(shí)段的土壤呼吸速率分別與土壤表層0～5 cm平均土壤溫、濕度間存在較為明顯的晝夜變化趨勢(shì)且具有良好的回歸關(guān)系，這說(shuō)明土壤溫、濕度是控制土壤呼吸速率的主要環(huán)境因子。

（4）相對(duì)于單因素影響下的一維回歸方程，沙漠腹地土壤溫、濕度的協(xié)同作用能夠更好地解釋土壤呼吸作用。沙漠腹地土壤極低的水分條件易成為土壤呼吸的限制性因子，呼吸速率對(duì)于土壤濕度的變化響應(yīng)則更加直接，而對(duì)于土壤溫度變化的敏感性就有所下降，導(dǎo)致土壤呼吸速率與土壤溫度間具有季節(jié)性的時(shí)滯環(huán)現(xiàn)象。