楊軍

【摘? ?要】 加強(qiáng)確定荒漠-綠洲過(guò)渡區(qū)內(nèi)的土壤呼吸和其溫濕度的敏感性特點(diǎn)，對(duì)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(duì)荒漠-綠洲區(qū)不同土地利用類(lèi)型土壤呼吸對(duì)溫濕度的響應(yīng)進(jìn)行了分析，希望為更多的業(yè)內(nèi)人士帶來(lái)有價(jià)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(duì)土壤呼吸出現(xiàn)的變化特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的檢測(cè)，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(lái)源，還是土壤碳輸出的重要途徑，其檢測(cè)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(huì)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(huì)隨著溫度的變化而不斷地改變。本文對(duì)荒漠-綠洲區(qū)不同土地利用類(lèi)型背景下土壤呼吸的季節(jié)性改變特征和其對(duì)溫濕度的響應(yīng)展開(kāi)了詳細(xì)的分析，并著重探究了對(duì)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(lái)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(lèi)型下土壤呼吸呈現(xiàn)的季節(jié)性特點(diǎn)

不同土地利用類(lèi)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?；哪笏罅值亍⑷斯顦?shù)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(shù)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(shù)林、荒漠梭梭林地不同土地利用類(lèi)型下生長(zhǎng)季的土壤呼吸通常是非生長(zhǎng)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(zhǎng)季和非生長(zhǎng)季的呼吸速率差異最大。

1.2? 不同土地利用類(lèi)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(shù)林地的土壤含水量范圍時(shí)1.77%-32.65%，占全面土壤平均含水量的13.49%。對(duì)不同土地利用類(lèi)型下土壤呼吸和土壤水分有關(guān)性進(jìn)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(shù)林地的土壤含水量小于6%時(shí)，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(guò)6%時(shí)，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(shí)，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(guò)6%時(shí)，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(shí)，溫度對(duì)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(guò)高，水分將增加對(duì)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(diǎn)

1970年以后，我國(guó)的荒漠綠洲面積不停地?cái)U(kuò)展，土地的利用類(lèi)型對(duì)土壤存儲(chǔ)有機(jī)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(shù)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(jī)碳含量存在密切關(guān)系，造成人工楊樹(shù)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(guó)綠洲地區(qū)的持續(xù)擴(kuò)張導(dǎo)致沙漠林區(qū)逐漸由農(nóng)田以及人工防護(hù)林地日益拓展形成，使沙漠綠洲地區(qū)的土壤有機(jī)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(dòng)了整個(gè)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(jī)物土壤有機(jī)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(zhǎng)季土壤呼吸速率明顯高出非生長(zhǎng)季作物呼吸速率最重要的因素就是生長(zhǎng)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(guò)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(guó)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(guò)對(duì)荒漠梭梭林地、人工防護(hù)林地以及綠洲農(nóng)田不同土地利用類(lèi)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(jī)質(zhì)過(guò)低。土壤在呼吸時(shí)通常會(huì)出現(xiàn)二氧化碳，通常是土壤呼吸對(duì)底物的分解，底物供應(yīng)會(huì)對(duì)土壤的呼吸和其溫度存在的敏感性帶來(lái)明顯影響，若是底物發(fā)生供應(yīng)不夠，土壤的呼吸將會(huì)發(fā)生變化。通過(guò)相關(guān)研究表明，林地作為人工防護(hù)林的存在，樹(shù)齡大約在30年的，土壤中存在較少的有機(jī)質(zhì)，在很大程度上會(huì)造成較小Q10。在未來(lái)需要對(duì)綠洲條件下不同樹(shù)齡的人工防護(hù)林土壤呼吸及其對(duì)溫度和水的響應(yīng)需要展開(kāi)深入的探究。

2.3? 土壤呼吸對(duì)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(duì)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(guò)有關(guān)研究得知，可采用指數(shù)模型進(jìn)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(huì)隨著土壤水勢(shì)的減少而減低。如果土壤含水量過(guò)大，土壤溫度會(huì)受到水分的影響。這兩個(gè)因素對(duì)土壤呼吸的影響尚不清楚。水分對(duì)土壤呼吸的影響有一個(gè)閾值，相關(guān)人工楊樹(shù)林地的土壤呼吸在土壤的水分低于9.6%時(shí)，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(shù)林地的土壤含水量小于6%時(shí)，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(guò)6%時(shí)，水分和土壤呼吸速率呈現(xiàn)出明顯的負(fù)相關(guān)。為此，因?yàn)椴煌恋氐睦妙?lèi)型下土壤水分對(duì)干旱地區(qū)的土壤呼吸出現(xiàn)異質(zhì)性。在不同類(lèi)型的生態(tài)環(huán)境中，植物類(lèi)型和其涵蓋情況、土壤的含水量以及微生物種類(lèi)的組成與降水對(duì)土壤呼吸造成的影響。

3? 結(jié)束語(yǔ)

基于對(duì)荒漠-綠洲區(qū)中荒漠梭梭林地、人工楊樹(shù)林地以及綠洲農(nóng)田三種不同的土地利用類(lèi)型下的土壤呼吸展開(kāi)的探究，相關(guān)研究顯示：這三個(gè)土地利用類(lèi)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(duì)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(shù)林地的土壤含水量小于6%時(shí)，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(guò)6%時(shí)，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(shù)林地、綠洲農(nóng)田以及荒漠梭梭林地不同土地利用類(lèi)型下，生長(zhǎng)季的土壤呼吸溫度系數(shù)低于非生長(zhǎng)季。

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（編輯：李曉琳）