土壤呼吸速率的影响因素

4　问题与讨论

目前，国内外学者对土壤呼吸研究所使用的方法主要有静态气室法、动态气室法和微气象法等，然而，由于测量方法不同，野外采样的精确性也不同，方法之间的结果可比性差，难以获得大的时间和空间尺度上的准确数据。碱吸收法虽然能在野外条件下大面积多点同时测定，获得大的时间和空间尺度上的土壤呼吸数据，但这种阻止观测体内部气体与外界空气交换，这样会对被测体的自然状态产生干扰。本研究中采用的红外线法，应用的LI-8100设备测定土壤呼吸速率，气室头部有减压排气管道，这个设计使得气室内与大气间的压力保持平衡，减少由于“气室效应”而造成的误差，测定结果更加精确。

对土壤呼吸的季节变化研究表明，土壤呼吸的季节变化呈单峰曲线(Bridge B et al，1983)，也就是说土壤呼吸速率在不同的月份内最大值是不同的。本研究结果显示干旱区胡杨和柽柳群落土壤呼吸的日变化过程相同，最大值出现时间一致，但是不同月份的最大值有所不同，温度较高的8月份土壤呼吸速率要远远大于温度较低的9月份。胡杨和柽柳群落的土壤呼吸速率的日变化动态也是单峰值曲线，这与农牧交错区不同植物群落土壤呼吸的日动态变化结果是一致的。

对森林和草地系统的土壤呼吸研究显示，土壤呼吸的季节动态因植被类型不同而存在差异，不同生物群区的土壤呼吸速率有较大的差异，即使是在相邻不同的植物群落之间的土壤呼吸速率也常存在着相当大的变异。本研究中，喀尔达依和阿拉干两个断面的胡杨和柽柳群落都相邻，对其土壤呼吸两个月的日变化动态监测结果都显示，胡杨和柽柳群落的土壤呼吸速率在两个月里的日变化范围都不同，胡杨群落的要大于柽柳群落的，造成这种差异的因素是多方面的，既有植被类型、立地条件方面的原因，也有温度和水分方面的原因。

土壤呼吸的季节变化主要受温度和水分及二者间配置的影响，温度对土壤呼吸季节变化的影响几乎都可以用一个指数模型来表示，土壤水分对土壤呼吸的季节变化的具体影响关系却各不相同。对高寒半干旱黑河流域草地研究表明土壤呼吸与温度呈显著的乘幂关系(Chang Z Q et al，2005)，对高草草原土壤呼吸的研究表明土壤呼吸与土壤水分之间存在双曲线关系(Liu X Z et al，2002)，对温带半干旱区锡林河流域羊草草原土壤呼吸研究表明土壤呼吸水分之间存在显著的线性关系(Chen Q S et al，2003)。本研究中主要监测和分析胡杨和柽柳群落土壤呼吸与温度和水分的日变化动态的关系，结果表明胡杨和柽柳群落的土壤呼吸速率都与气温有显著的指数关系，回归系数在0.7以上，这说明干旱区温度对土壤呼吸速率的日变化和季节变化的影响是相同的。同时，胡杨和柽柳群落土壤呼吸的日变化都与土壤水分有显著的线性关系，对于干旱区植被而言，水分是生物生存的胁迫因子，而土壤呼吸主要是由根系呼吸和微生物以及腐殖质分解排放CO₂组成，因此在干旱条件下土壤呼吸速率受水分影响是合理的。研究表明在土壤呼吸模型中增加水分因子能够更好的揭示土壤呼吸的变化情况，黑河流域山区牧坡草地84%土壤呼吸由温度和水分共同决定，羊草草原70%土壤呼吸变化由气温和水分共同决定。本研究中通过多元回归分析得出胡杨群落的90%～94%土壤呼吸由气温和水分共同决定，柽柳群落的76%～93%土壤呼吸由气温和水分共同决定。

相对于其他气候区的森林和草地群落的土壤呼吸而言，干旱区胡杨和柽柳群落的土壤呼吸既有其共同点，又具有自己的独特之处。本文仅研究土壤呼吸与水热条件日变化的关系，没有涉及其季节变化以及植被根系生物量和土壤微生物的数量及生物量等因素。这些因素在一定程度上也会叠加在水热条件对土壤呼吸的影响之上，从而共同控制土壤呼吸的速率和CO₂的释放量。因此要了解干旱区土壤呼吸的机理，还需要对干旱区植被的土壤呼吸进行长期的季象观测，对土壤微生物等方面进行同步分析。