[发明专利]一种生态系统植被根系呼吸的测定方法

说明书

本发明涉及一种生态系统植被根系呼吸的测定方法，可以快速去除生态系统中包括植物根系在内的所有植物贡献呼吸，通过保存地面植被，更好保持生态系统原有的近地表环境条件，从而借助仪器测定，通过拆分获得可靠的根系呼吸结果。

技术领域

本发明涉及一种生态系统植被根系呼吸的测定方法。

背景技术

生态系统净交换量(NEE)是植被总初级生产力(Gross primary productivity,GPP)与总生态系统呼吸(Ecosystem respiration, Re)之和,而总生态系统呼吸Re仍存在复杂的组分来源^[1,2]。了解生态系统净交换(NEE)中组分的具体变化如何最终贡献生态系统净交换(NEE)的改变对于机理性了解生态系统净交换(NEE)的调控非常重要^[3]。

总生态系统呼吸(Re)依据释放来源的空间差别，可以区分为地下部分的土壤呼吸(Below ground respiration,Rb)和地上部分的植物体呼吸(Above ground respiration,Rab)两部分；根据CO₂释放来源生物体属性，总生态系统呼吸(Re)又常被拆分为来自植物体的生态系统自养呼吸(Autotrophic respiration,Ra)和主要来自微生物和土壤动物的异养呼吸(Heterotrophic respiration,Rh)。研究中异养呼吸和自养呼吸的准确拆分往往被认为是植被净初级生产力 (Net Primary Productivity,NPP)测算的关键。土壤呼吸(Rb)依据释放来源的不同，又可细分为三个生物学过程(土壤微生物呼吸、根系呼吸(Rootrespiration,Rr)和土壤动物呼吸)和一个非生物学过程(含碳物质化学氧化作用)^[4,5]，其中以活根呼吸和土壤微生物呼吸最为重要^[6]。土壤呼吸中含碳矿物质的化学释放一般情形下非常弱^[6]，对土壤呼吸的贡献极小，此外以往研究表明土壤动物呼吸所贡献的比例也不高^[7-9]。因此，土壤呼吸的区分目前主要致力于根系呼吸和土壤微生物呼吸的准确拆解。呼吸过程是地表向大气输送温室气体的最主要过程，深入细致的了解呼吸及其组分对环境因子变化的响应规律是了解区域和全球碳平衡的一个重要环节。

土壤碳库是大气碳库的4倍^[10]，因而土壤呼吸及其组分的微小变化就可能极大地影响大气CO₂浓度的平衡，进而借由温室效应影响区域乃至全球气候^[11]。以往研究显示，土壤呼吸本身对环境变化极其敏感，而且其各组分对环境因子变化的响应规律往往差别极大^[12]。因而准确估计日益升高的气温对土壤呼吸的潜在影响，很大程度上依赖于对土壤呼吸中根系呼吸和微生物呼吸贡献的准确估计^[13]。由此，深入准确的了解土壤呼吸及其组分对环境因子变化的响应规律是了解区域和全球碳平衡的一个关键因素^[14]。

此外，准确测算土壤微生物呼吸和根系呼吸还有助于准确计算土壤碳素周转率、评估土壤有机质分解状况。在获取根系呼吸占土壤总呼吸的前提下，根据土壤有机碳存储量和土壤呼吸速率可计算出土壤中碳的平均滞留时间。最后，根据Hanson等人计算土壤净碳增量的公式^[6]，将根系呼吸从土壤呼吸中区分出来有助于精确计算土壤净碳增量，从而更准确的评估生态系统的碳源、汇功能^[15,16]。