荒漠-綠洲區(qū)不同土地利用類型土壤呼吸對溫濕度的響應(yīng)

楊軍

【摘? ?要】 加強確定荒漠-綠洲過渡區(qū)內(nèi)的土壤呼吸和其溫濕度的敏感性特點，對掌握半干旱以及干旱地區(qū)的土壤碳循環(huán)發(fā)揮著尤為重要的意義。本篇文章對荒漠-綠洲區(qū)不同土地利用類型土壤呼吸對溫濕度的響應(yīng)進行了分析，希望為更多的業(yè)內(nèi)人士帶來有價值的借鑒與參考作用。

【關(guān)鍵詞】 荒漠綠洲區(qū);土壤呼吸;季節(jié)變化;土地利用;溫度;土壤水分

[Abstract] Strengthening the sensitivity characteristics of soil respiration and its temperature and humidity in the desert-oasis transition area plays a particularly important role in mastering the soil carbon cycle in semi-arid and arid areas. This paper analyzes the response of soil respiration to temperature and humidity in different land use types in desert-oasis area， hoping to bring valuable reference and reference to more people in the industry.

[Key words] desert oasis area; soil respiration; seasonal variation; land use; temperature; soil moisture

二氧化碳屬于全球氣候改變而形成的溫室氣體，在不同的景觀條件背景下，針對土壤呼吸出現(xiàn)的變化特點進行詳細(xì)的檢測，在干旱區(qū)域與半干旱區(qū)域的綠洲化土壤碳循環(huán)方面發(fā)揮著尤為重要的作用。土壤呼吸不僅是二氧化碳形成的重要來源，還是土壤碳輸出的重要途徑，其檢測的準(zhǔn)確有效性在全球變化的研究中現(xiàn)已成為至關(guān)重要的課題。土壤呼吸并非一成不變的，而是會受到很多因素的影響，若是在一定的溫度范圍中，土壤的呼吸將會隨著溫度的變化而不斷地改變。本文對荒漠-綠洲區(qū)不同土地利用類型背景下土壤呼吸的季節(jié)性改變特征和其對溫濕度的響應(yīng)展開了詳細(xì)的分析，并著重探究了對荒漠-綠洲區(qū)土壤呼吸產(chǎn)生很大影響的環(huán)境因素，為半干旱以及干旱地區(qū)的綠洲化形成帶來土壤碳循環(huán)尤為重要的參考依據(jù)。

1? 土壤呼吸

1.1? 不同土地利用類型下土壤呼吸呈現(xiàn)的季節(jié)性特點

不同土地利用類型下的土壤呼吸速率呈現(xiàn)出季節(jié)性的改變和土壤溫度的季節(jié)性改變基本一致。荒漠梭梭林地、人工楊樹林以及綠洲農(nóng)田中土壤呼吸速率通常是在夏季呈現(xiàn)出最大值，而通常是在冬季呈現(xiàn)出最小值。而荒漠人工楊樹林、綠洲農(nóng)田以及梭梭林地的土壤呼吸速率通常存在明顯的差異性（P<0.01）。綠洲農(nóng)田、人工楊樹林、荒漠梭梭林地不同土地利用類型下生長季的土壤呼吸通常是非生長季速率的4.78倍、2.48倍、2.96倍。特別是綠洲農(nóng)田土壤呼吸在生長季和非生長季的呼吸速率差異最大。

1.2? 不同土地利用類型土壤呼吸和土壤水分存在的聯(lián)系

荒漠梭梭林地土壤的含水量通常是5厘米左右，范圍則是0.24%-3.63%，占據(jù)全面平均土壤含水量的1.22%;綠洲農(nóng)田的土壤含水量范圍則是1.97%-23.07%，占全面土壤平均含水量的13.26%;人工楊樹林地的土壤含水量范圍時1.77%-32.65%，占全面土壤平均含水量的13.49%。對不同土地利用類型下土壤呼吸和土壤水分有關(guān)性進行分析，其相關(guān)系數(shù)分別為：荒漠梭梭林地0.55（P<0.01），綠洲農(nóng)田0.63（P<0.01），人工楊樹林地的土壤含水量小于6%時，土壤呼吸和水分將呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)，有關(guān)系數(shù)為0.77（P<0.01），土壤的含水量超過6%時，兩者呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)，有關(guān)系數(shù)為-0.32（P<0.05）。林地土壤水分低于6%時，土壤的溫度應(yīng)該理解為土壤呼吸的77%（P<0.0001），溫度敏感系數(shù)的值為1.98;土壤的水分超過6%時，土壤的溫度能夠解釋土壤呼吸的72%（P<0.0001），溫度敏感系數(shù)的值為1.88.土壤的含水量將直接影響溫度與土壤呼吸存在的聯(lián)系，水分較高大于6%時，溫度對土壤呼吸的理解率與溫度敏感系數(shù)的值都稍微降低，若是土壤水分過高，水分將增加對土壤呼吸的影響，降低溫度的主導(dǎo)因素。

2? 荒漠-綠洲區(qū)土壤呼吸

2.1? 荒漠-綠洲區(qū)土壤呼吸速率特點

1970年以后，我國的荒漠綠洲面積不停地擴展，土地的利用類型對土壤存儲有機碳數(shù)量存在直接影響。據(jù)相關(guān)研究表明，荒漠梭梭林地、綠洲農(nóng)田以及人工楊樹林地中的土壤呼吸速率之間存在明顯差異，后兩者比荒漠梭梭林地分別高出303%與451%，這種情況通常和土壤的有機碳含量存在密切關(guān)系，造成人工楊樹林地、荒漠林地與綠洲農(nóng)田土壤的呼吸速率非常顯著的高于荒漠梭梭林地。我國綠洲地區(qū)的持續(xù)擴張導(dǎo)致沙漠林區(qū)逐漸由農(nóng)田以及人工防護林地日益拓展形成，使沙漠綠洲地區(qū)的土壤有機碳含量形成顯著的改變，嚴(yán)重影響了土壤的呼吸，并且推動了整個土壤的呼吸。土壤的呼吸通常包含土壤微生物的異氧呼吸與植物根系自養(yǎng)呼吸與土壤中有機物土壤有機物氧化產(chǎn)生二氧化碳，而植物根系的自養(yǎng)呼吸和土壤的微生物異氧呼吸是其中最重要的。為此，大量的研究數(shù)據(jù)表明，綠洲農(nóng)田生長季土壤呼吸速率明顯高出非生長季作物呼吸速率最重要的因素就是生長季作物根系的自養(yǎng)呼吸。

2.2? 土壤呼吸中Q10（溫度敏感系數(shù)）值的不明確性

土壤呼吸溫度的準(zhǔn)確性存有眾多不明確性。通過相關(guān)研究表明，土壤呼吸的溫度在相應(yīng)范圍內(nèi)能夠隨著土壤水分的提高而提升，我國不同地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的平均溫度敏感系數(shù)值的范圍通常在1.9-3.06，通過對荒漠梭梭林地、人工防護林地以及綠洲農(nóng)田不同土地利用類型下整年溫度敏感系數(shù)的值在1.89-2.63，從而在很大程度上造成荒漠綠洲區(qū)不同土壤呼吸的底物出現(xiàn)供應(yīng)不夠與土壤有機質(zhì)過低。土壤在呼吸時通常會出現(xiàn)二氧化碳，通常是土壤呼吸對底物的分解，底物供應(yīng)會對土壤的呼吸和其溫度存在的敏感性帶來明顯影響，若是底物發(fā)生供應(yīng)不夠，土壤的呼吸將會發(fā)生變化。通過相關(guān)研究表明，林地作為人工防護林的存在，樹齡大約在30年的，土壤中存在較少的有機質(zhì)，在很大程度上會造成較小Q10。在未來需要對綠洲條件下不同樹齡的人工防護林土壤呼吸及其對溫度和水的響應(yīng)需要展開深入的探究。

2.3? 土壤呼吸對土壤水分的響應(yīng)

土壤呼吸和含水量之間具有非常復(fù)雜的關(guān)聯(lián)。對土壤呼吸產(chǎn)生影響的重要因素就是水，并且在半干旱以及干旱地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)中至關(guān)重要。經(jīng)過有關(guān)研究得知，可采用指數(shù)模型進行溫度和土壤呼吸之間的關(guān)聯(lián)，此模型能夠解釋80%左右的土壤呼吸，所以，我們可以發(fā)現(xiàn)土壤呼吸通常會隨著土壤水勢的減少而減低。如果土壤含水量過大，土壤溫度會受到水分的影響。這兩個因素對土壤呼吸的影響尚不清楚。水分對土壤呼吸的影響有一個閾值，相關(guān)人工楊樹林地的土壤呼吸在土壤的水分低于9.6%時，土壤呼吸隨著水分的提高而增加，然后土壤的呼吸隨著土壤的水分提高而減少。在相關(guān)研究中表明，荒漠梭梭林地、綠洲農(nóng)田的土壤呼吸和土壤水分呈現(xiàn)正相關(guān)（P<0.01），而人工楊樹林地的土壤含水量小于6%時，土壤的呼吸速率和土壤的含水量呈現(xiàn)正相關(guān)，土壤的含水量超過6%時，水分和土壤呼吸速率呈現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)。為此，因為不同土地的利用類型下土壤水分對干旱地區(qū)的土壤呼吸出現(xiàn)異質(zhì)性。在不同類型的生態(tài)環(huán)境中，植物類型和其涵蓋情況、土壤的含水量以及微生物種類的組成與降水對土壤呼吸造成的影響。

3? 結(jié)束語

基于對荒漠-綠洲區(qū)中荒漠梭梭林地、人工楊樹林地以及綠洲農(nóng)田三種不同的土地利用類型下的土壤呼吸展開的探究，相關(guān)研究顯示：這三個土地利用類型的土壤呼吸速率季節(jié)性改變都和指數(shù)模型存在良好的契合，土壤的溫度是對土壤呼吸產(chǎn)生影響的最重要原因。綠洲農(nóng)田以及荒漠梭梭林地的土壤呼吸與土壤水分呈現(xiàn)出正相關(guān)，人工楊樹林地的土壤含水量小于6%時，土壤的呼吸速率和土壤的含水量呈現(xiàn)出正相關(guān)，土壤的含水量超過6%時，水分和土壤的呼吸影響呈現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)。從而表明人工楊樹林地、綠洲農(nóng)田以及荒漠梭梭林地不同土地利用類型下，生長季的土壤呼吸溫度系數(shù)低于非生長季。

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（編輯：李曉琳）