土壤呼吸作用和全球碳循环.pdf

第!卷第"期地学前缘!中国地质大学"北京#;0<=!>0="年月"##"$%&’()*+,-.+-/’0.(,-’1!2),.&3.,4-’1,(5067-01+,-.+-1"8-,9,.:#?@’="##"土壤呼吸作用和全球碳循环李玉宁!王关玉!李!伟!北京大学地球与空间科学学院"北京A##BEA#摘要土壤呼吸作用是全球碳循环中一个主要的流通途径导致土壤碳以形式流向大气圈全!!"2R"$球土壤中碳贮存量的增加有助于缓和人为的进一步释放而土壤的流失则显著地加剧大气2R""2R"的升高和增强温室效应文章简单评述了土壤呼吸作用大气升高全球温度升高三者之间2R"$%2R"%的关系并提出改进的管理实践能减少农业土壤中净流失增加有机碳贮存减缓土壤呼吸作"&2R""$用的一项简单措施是减少土壤耕作$土壤扰动最小的耕作实践称为免耕作$实践证明"当实施免耕作时"土壤有机质的流失明显降低$关键词!土壤呼吸作用’碳循环’碳截留’免耕作中图分类号!\A$’*AH!文献标识码!?!文章编号!A##H"I"A!"##"##"#IHA#E!!地球在下列库中共含有A#BG:碳&!A#地壳中出来之间的可能的正反馈效应的担忧$这是"A世地质生成物!!a#iA#EG:#’!"#溶解的海洋碳酸纪全人类所面临的严重环境问题$全球土壤仅在表$层就含有大约I碳是大气中的倍全盐!IaBiA#G:#’!I#气体水合物"主要是甲烷水合AaHiA#G:""$物$化石燃料I世界土壤中碳贮存量的增加将有助于缓和进一!Aa#iA#G:#’!$#!$a#iA#G:#’2R"陆地生物圈"土壤I步的人为释放而土壤的释放则会显著加剧大!H#!HaCiA#G:#’!C#!AaCiA#"2R"大气圈")A""*在过去很长时气中浓度的增高G:#’!E#!EaHiA#G:#$2R"$间内"自然系统和生物地球化学循环一直使这些碳表大气圈中的碳的源和汇!!2R"库处于动态平衡中"但近代特别自工业革命以来的X&Q<-A!X)-10[’+-&.]1,.K062R",.&(F01@)-’-G:+&人类活动!像森林毁坏"农业活动"化石燃料的燃烧化石燃料植被的净大气中海洋吸资料未知汇等#导致了碳库之间的极大改变$对当前全球碳预释放量破坏量增量收量来源Ha$AaCIaI"a#AaE)A*算的估计表明!表#"大气中的来源包括化石A2R"Ca##a!Ia""a#AaE)$*燃料燃烧释放碳量森林破坏和其他土地Ha$G:+&"!!注&净释放量!化石燃料释放量o植被的净破坏量#h碳循环中的净变化量!大气中增量o海洋吸收量o未知汇#利用所引起的释放碳量AaCG:+&$但这些释放到大气中的只有约的碳滞留在2R""IaIG:+&!$ED#土壤呼吸作用大气中""a#G:+&!"!D#被海洋吸收"其余AaEG:A!+&!"$D#则去向不明$有证据指出这部分丢失的碳碳以的形式从土壤向大气圈的流动是土壤很可能是被北温带地区陆地生态系统中的碳汇接纳2R"呼吸作用的结果土壤呼吸作用严格意义上讲是了)I*$$"指未受扰动的土壤中产生的所有代谢作用)H*这种由人类活动引起的碳循环的紊乱导致大气2R""中浓度的日趋升高也引起了世界各国对潜在包括I个生物学过程!植物根呼吸%土壤微生物呼吸2R""及土壤动物呼吸和一个非生物学过程含碳物质的的全球变暖的关注"也许更严重的是引起我们对全#!化学氧化作用研究表明土壤呼吸释放的中球变暖和从陆地碳库特别是土壤中进一步释放#$2R"2R"约I#D!H#D来自根系的活动或自养呼吸作用"其余部分主要源于土壤微生物对有机质的分解作用收稿日期!"##A#!I#’修订日期!"##AA"AC"作者简介!李玉宁!A!EC(!#"男"硕士研究生"环境地球化学专即异养呼吸作用)C*$业$全球土壤呼吸作用的碳的估计量为CBG:+&)E*地学前缘!!IH"!!李玉宁!王关玉!李!伟"（%&’()*+,-.+-/’0.(,-’1）"##"，!（"）至A##G:"&#B$!约是输入土壤表层新鲜岩屑数量的落动力学*%E&土地利用和%或&扰动方式%如火&’倍仅次于全球陆地总初级生产力毫无疑问来自土壤的通量与植物生长密"aI!IaI!%7GG&!2R"的估算值A##!A"#G:"&!而高于净初级生产力切相关!植物生长为分解者提供有机残留物’当有%>GG&的量值H#!C#G:"&!是全球碳循环中一个机碳加入到土壤中时!土壤呼吸速率增大’对全球主要流通途径%图A&’主要生物群落的研究表明#E$!土壤呼吸速率和净初级生产力%>GG&之间存在正相关关系%0"h#aBE&’土壤呼吸速率在热带潮湿森林地区最高%碳可达A"C#:+Fg"+&gA&!那儿植物生长茂盛!条件非常有利于分解者*而在寒冷和干旱气候地带则最低%例如苔原!碳为C#:+Fg"+&gA&在活根