土壤因子的研究意义和价值论文

土壤水分、土壤微生物、太阳辐射、大气温度、空气相对湿度、风速、等因素。气候因子土壤微生物包括细菌、真菌和放线菌等．温度和降水等气候因子通过调控土壤的养分供给、数量及活性等影响土壤微生物呼吸作用．2．1．1温度在全球变暖的背景下，土壤呼吸作用所释放的CCh将随着地球表面温度升高而增加，温度升高和土壤呼吸作用增加构成全球变化的正反馈效应【 。，40, ．但许多研究表明，随着温度升高．土壤呼吸作用对温度的敏感性将逐渐降低，产生温度适应现象，从而可能在短期内缓冲气候的进一步变暖．Luo等[ 。 认为基质的数量与质量可以调控土壤呼吸作用对温度的响应，因为在温暖环境下，如果为微生物生命活动提供能量的基质有限，微生物群落组成就会出现变化；或者，对与土壤呼吸作用有关的生理和生态功能进行相应的调整[ ，从而减少土壤呼吸量．土壤呼吸是一个酶促生化反应过程，随着温度条件不同，微生物体内与呼吸作用有关的酶的活性会产生一些变化，当温度超过一定的生理阈限，一些酶的活性可能降低，甚至失活[ 。。，从而导致微生物呼吸作用的温度敏感性降低．另外，温度作用使得不同季节内微生物与根系呼吸作用图1 土壤呼吸作用的主导影响因子Fig．1 Affecting factors of soil respiration．所占比例大小不同．李凌浩等【45]认为，在温度低于15℃ 的6月中旬之前和8月下旬之后，土壤呼吸作用以微生物对土壤有机质的分解为主；而在6月中旬至8月下旬之间，除土壤微生物呼吸作用之外，植物活根系呼吸作用占有较大比例，此时土壤呼吸作用由温度和水分共同控制．2．1．2降水降水既可影响土壤含水量，又通过冲刷和淋溶作用促进地上的有机残体向地下运输，使之成为土壤呼吸作用的重要基质【34]．降水对土壤呼吸作用的影响是一个极为复杂的过程，在不同生态系统中，因为不同的植被类型与覆盖状况、土壤理化性质、降水前土壤中的水分状况、微生物种类的构成和降水特点等等，降水对土壤呼吸作用的影响结果是不一样的["]、降水促进微生物的活性与种群数量增加[41 o6o]，土壤呼吸量因此迅速增大．AnderSon 2、Orchard等[55]将降水对微生物活动和土壤可溶性有机碳分解的促进作用当作一个短时效应(1 h内)，而降水后土壤中微生物生物量的激增对土壤C02排放的促进作用则是一个长时效应(1 d以内)、也有研究表明，降水将使土壤的通透性变差，cch在土壤中的扩散阻力因此增大，导致雨后实际测定的土壤呼吸作用减少[ t6o]、2．2 土壤因子土壤是微生物生存的基础，土壤环境变化将对微生物呼吸作用产生直接影响，其中主要包括土壤水分、土壤有机质、土壤pH值和土壤空气cch浓度等、2．2．1土壤水分土壤中溶解性有机质是土壤微生物活动能量的主要来源【24]，土壤水分的变化可能会使土壤中溶解的有机碳总量发生变化、当土壤水分含量过低时，土壤溶液中可溶性有机质的扩散受到妨碍，细菌等微生物将处于饥饿环境之中．Linn等【48]将水分低于某一最适状态时土壤水膜上可溶性有机质的限制归结为土壤呼吸量下降的原因．另外，当土壤水分含量发生变化时，土壤微生物会适当调整能量的用途、例如，一旦土壤含水量降低，微生物为了防止发生萎蔫现象，就会将能量转移到生产适当的溶质上去[61]，从而减少cch的产生．与体积或质量含水量影响相比，土壤水的基质势(Ma—tfic Potentia1)更适合描述由于土壤含水量降低所引起的微生物或根系的干旱胁迫[23]、Orchard等[55]发现，基质势与微生物呼吸之间存在着很好的指数关系．当基质势低于一0．01 MPa时，微生物呼吸作用开始下降，这归因于细菌活动的减弱，而真菌可以忍耐更大的水分胁迫．2．2．2土壤有机质土壤微生物呼吸作用实际上是微生物作用下的土壤有机质(SOM)分解过程，SOM 不仅为微生物活动提供能源，而且对土壤物理、化学和生物学性质都有深刻影响．土壤呼吸作用与SOM 含量及其组成有关，一般将SOM 依分解难易程度划分为活性、中间和惰性组分3种、CENTURY模型将性土壤异养呼吸作用80％ 归为活性组分的分解，其余20％为中间组分的贡献【65]、另外，SOM 不同组分对温度和C02浓度升高的反应不同[69]，从而间接影响土壤呼吸作用、2．2．3土壤pH值土壤pH值是土壤各种化学性质的综合反应，可影响微生物生理代谢酶活性和细胞膜的稳定性，进而影响菌体对环境营养物质的利用[33]、另外，有机质的合成和分解、土壤微生物的活动、根系的生长发育和吸收功能等都与土壤pH值有关．对东北羊草草原4种群落类型研究表明，pH值与微生物呼吸速率呈负相关[ 引，而在海北高山草2．2．4土壤空气CCh浓度土壤空气CCh浓度主要与土壤中生成COz活性的大小和土壤通透性有关，随着土壤深度、土壤含水量、土壤类型以及季节的不同而变化【l ．土壤空气coz浓度较高时将抑制微生物的呼吸作用【砣， ．在农业生产中．地膜覆盖栽培在增产的同时亦阻碍了土壤空气与地表空气的交换。增加了土壤CCh浓度，土壤微生物的呼吸作用受到极大抑制．因此，玉米生育期覆膜处理土壤呼吸强度大多低于裸地