国家生态科学数据中心兰州大学分中心赵长明教授团队在土壤呼吸与土壤温度间滞后性研究方面取得进展

• ：赵长明
        
• ：2021-11-22

国家生态科学数据中心兰州大学分中心赵长明教授团队利用长期定位土壤呼吸观测数据，在土壤呼吸与土壤温度间滞后性的研究方面取得重要成果，强调了光合产物在植物和/或生物土壤结皮中的转运在土壤呼吸和土壤温度间滞后模式调控中的重要作用。这一研究成果于2021年11月发表在农林科学领域国际主流期刊Geoderma（IF：6.114）。

土壤呼吸是从土壤向大气释放二氧化碳的重要地下生态系统过程，是陆地生态系统的第二大碳通量。全球每年因土壤呼吸释放的碳约为化石燃料燃烧和森林砍伐导致碳排放的10倍。因此，土壤呼吸的微小变化也可能对陆地生态系统碳循环产生显著影响，进而影响全球碳循环对气候变化的反馈。而土壤呼吸与土壤温度密切相关，但往往与土壤温度不同步。 生物土壤结皮作为干旱半干旱生态系统的生态系统工程师，对土壤呼吸等土壤碳循环过程有着重要的影响。 然而，生物土壤结皮微生境土壤呼吸与土壤温度之间的滞后规律及其影响因素尚不明确。

 因此，通过为期一年的野外原位土壤呼吸连续观测实验，研究了生物土壤结皮对土壤呼吸日变化动态的影响，以及生物土壤结皮微生境土壤呼吸与土壤温度之间滞后性的影响因素。 结果发现，土壤温度日变化曲线出现峰值的时间滞后于土壤呼吸日变化曲线出现峰值的时间，且在裸地和生物土壤结皮微生境二者的关系均呈现出相似的顺时针滞后环状关系。 可见，生物土壤结皮对土壤呼吸与土壤温度间滞后模式的影响很小。 

图1 裸地和生物土壤结皮微生境土壤呼吸(R)和土壤温度(T)的日变化

图2 裸地和生物土壤结皮微生境土壤呼吸日变化对土壤温度的响应

由于土壤温度通常滞后于光合有效辐射，而土壤呼吸依赖于来自植物和/或生物土壤结皮的光合产物转运。而本研究发现，土壤呼吸与光合有效辐射间的滞后效应很小甚至没有，因此，植物和/或生物土壤结皮的光合产物转运可能是土壤呼吸与土壤温度间滞后效应的关键驱动因素。可见，光合产物在植物和/或生物土壤结皮中的转运在土壤呼吸和土壤温度间滞后模式的调控中具有重要作用。

图3 裸地和生物土壤结皮微生境土壤呼吸(R)和光合有效辐射(PAR)的日变化

国家生态科学数据中心兰州大学分中心赵长明教授为通讯作者，管超博士后为第一作者。该成果得到了国家自然科学基金青年基金项目（31901225）、优秀青年基金项目（31522013）和博士后科学基金面上项目（2020M673531）的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2021.115561