土壤呼吸在全球碳收支中占有重要的地位,是生态系统功能的敏感性指标。由于干旱区生态系统中植被的斑块状分布,相对裸地而言,植被斑块的存在使得土壤中有机质和营养物质含量增加,提高了微生物的数量和活性,因而土壤呼吸速率更高。
为研究温带沙漠采用灌木固定流沙后土壤CO2通量及其组分变化情况以及环境因子在不同时空尺度与其相互关系,澳门赌场寒区旱区环境与工程研究所科研人员测定了16年固沙区和流动沙丘的土壤CO2通量,采用根系隔离样方区分了根系呼吸和基础呼吸(或微生物呼吸)。
研究发现:同流沙相比,植物固沙后土壤总呼吸增加了3.2倍,达到0.28±0.08 μmol CO2 m-2 s-1,其中2/3来自土壤基础呼吸。灌木的斑块状分布导致了小尺度的土壤呼吸空间异质性,而其时间的变异主要受土壤含水量的影响。浅层土壤含水量(0-20 cm)显著地影响到总呼吸和基础呼吸,而深层土壤含水量影响到根系呼吸及根系呼吸占总呼吸的比例。在大多数情况下土壤含水量低于田间持水量,土壤呼吸速率的日变化同土壤温度是不耦合的,可以用包涵土壤温度和光合有效辐射的方程来模拟它们间的关系。
研究结果表明,植物固沙后土壤呼吸的增加主要来源于基础呼吸的贡献,得益于固沙植被建立后生物土壤结皮的发育及土壤属性如有机质的增加。
该项目受到国家自然科学基金课题(40971033和31170385)和澳门赌场创新项目(KZCX2-EW-301-3)的共同资助。研究成果发表于Plant and Soil。