呼吸环底座的长期使用会导致土壤呼吸测量的偏差

作者：海北站  更新时间：2023-01-05

  土壤呼吸是指土壤释放二氧化碳的过程。和动物的呼吸一样，土壤中的植物根系、动物、真菌和细菌等进行新陈代谢活动，都会释放出大量的二氧化碳。土壤呼吸是陆地生态系统仅次于光合作用的第二大碳通量，约是人为碳排放总量的9倍。土壤呼吸微小的变化可能导致大气中二氧化碳浓度和土壤中碳库的重大变化。因此，对土壤呼吸的准确测定，不仅关系到对生态系统碳循环过程的正确理解，也直接与生态系统碳收支的评估、土壤健康等方面密切相关。土壤碳通量长期监测系统的运行依赖于安装在土壤表层的呼吸环底座。然而，在野外测定过程中发现，土壤呼吸环的安装时长可能会影响土壤呼吸的准确测定，但目前国际上还没有对这一现象进行系统的研究。

  为了提升土壤呼吸测量的准确性，兰州大学贺金生团队依托青海海北高寒草地生态系统国家野外科学观测研究站，对土壤呼吸进行了3个生长季(2017-2019年)的连续测定，对土壤环内外的生物和非生物因素进行了分析。

  研究发现，长期土壤呼吸环安装对土壤呼吸速率的影响随时间变化。长期呼吸环安装后的第二和第三个生长季节，土壤呼吸速率分别降低了8.9%和18.2%，特别从第二个生长季中期开始，长期底座安装使土壤呼吸速率迅速下降。研究进一步发现，在长期呼吸环安装的后期，环内根系生物量、土壤微生物量碳的显著下降和土壤容重的显著增加是土壤呼吸被低估的主要原因。

  这些研究结果表明，在解释基于长期呼吸环底座测量的土壤呼吸数据时，应考虑呼吸环安装时长这种潜在的影响因素。文章同时建议，使用短期呼吸环测量土壤呼吸或呼吸环安装超过1-2年后应及时更换位置，以降低因呼吸环安装时长所引起的测定偏差。

  研究成果于2023年1月1日正式在线发表在《Methods in Ecology and Evolution》。

  原文链接：https://doi.org/10.1111/2041-210X.14056

图1 利用多通道土壤碳通量长期自动测量系统测定土壤呼吸

图2 长期土壤呼吸环安装后的土壤呼吸速率变化