水熱條件對博州草原退化群落土壤呼吸的影響

道爾洪·畢亞克

摘要：草原退化是當前我國面臨的一個比較嚴重的環境問題，博州地區的草原面積遼闊，近年來也出現草原退化現象，本文就水熱條件對草原退化群落的土壤的影響進行分析，主要探討了溫度和水分對土壤呼吸的影響。

關鍵詞：水熱條件；草原退化；土壤呼吸

引言

土壤呼吸是土壤中的很多微生物以及植物根系進行生命活動的標志，也是碳循環的重要組成部分，在相關研究過程中，對土壤中的二氧化碳的釋放量進行估測，并且確定二氧化碳釋放量與環境因子以及人類活動之間的關系，對于生態系統碳收支中的生物學過程的估價起到關鍵作用，同時還能對陸地生態系統在全球碳循環中的功能以及地位進行評測。土壤呼吸往往會因為地表覆蓋的植物種類的不同而有所差異，草原生態系統是世界陸地生態系統的主體類型之一，近年來我國的草原逐漸呈現退化的狀態，對于退化的草原生態系統中的土壤呼吸情況以及影響土壤呼吸的因素進行研究，有助于了解不同土地的利用狀況，從而對于該地區的碳循環功能進行了解。土壤呼吸直接受到兩個環境因素的影響，一個是溫度，一個是水分，對于博州地區的退化草原群落的土壤呼吸情況進行分析時，也應該把握水熱因子的影響。

1 土壤呼吸的測定方法與實驗設計

土壤呼吸的測定是定期、間隔進行的，一般每月進行三次測定，選取四個月的實驗時間，一共要測定14次，在選取測試樣本的時候，可以在樣地內隨機選取直徑為25厘米的原形樣地，將其中五個樣地中的植物全部剪掉，并且在上面放置高度為2厘米的三角支架，再將20毫升濃度1.0 mol/L的NaOH溶液注入玻璃瓶中，然后將玻璃瓶放在支架上，并且要用鍍有金屬反光層而且一端是密閉的金屬圓筒迅速扣置在樣地上，然后要將金屬圓筒壓入地面中。為了對大氣中的二氧化碳的濃度進行測定，還需要設立相關對照情況，為了測定大氣中的二氧化碳的含量，可以分別用金屬桶和玻璃瓶進行對照，兩種容器的規格、其中的堿液濃度和體積都應該要保持一致。當經過24小時之后，可以取回堿液瓶，并且將其帶回實驗室分析，在整個過程中應該要用蓋子蓋住瓶口，以防空氣對其中的質量產生影響。在實驗分析中，土壤24小時呼吸所產生的二氧化碳含量的計算公式如下：

F=（V1- V2）× N× E

其中各個參數的含義如下：F為土壤呼吸產生的二氧化碳的含量，單位為mg；V1為中和對照處理過程中堿液所消耗的鹽酸體積，單位為ml，V2為中和土壤呼吸處理中堿液所消耗的鹽酸體積，單位為ml，N為鹽酸的濃度，單位為mol/L，E為質量轉換系數，這個公式中E的取值為22。

2 水熱條件與草原退化群落呼吸情況的關系

2.1 土壤呼吸、溫度和水分的季節動態

在實驗期間，土壤的呼吸速率是會隨著外界環境的改變而變化的，土壤的呼吸速率總體呈現夏季較高，其他季節較低的狀態。土壤的呼吸季節動態會隨著溫度以及水分的變化表現出不規律的波動狀態，呼吸速率最高出現在六月和七月之間，此時的氣溫也是一年中溫度最高的時候，而且土層中的水分也在這個時間出現最高值，當達到實驗末期的時候，當地已經是秋冬季節，溫度以及水分也達到了實驗的最低值。

2.2 溫度與土壤呼吸之間的關系

在實驗過程中，氣溫和各個土層的溫度變化呈現相同的趨勢，但是外界的溫度和土層的溫度變化幅度是不相同的，從實驗可以得出，大氣的溫度、地表的溫度、地下5厘米和15厘米處的溫度變化分別是-3.80～26.40℃、-1.00～39.83℃、0.17～32.25℃、4.33～24.50℃，這個溫度的變化也與土壤的呼吸速率之間存在著明顯的關系，兩者之間的變化指數分別是1.63、1.47、1.52、1.90，由此可見，在所有的溫度指標中，大氣溫度與土壤的呼吸速率關系最密切，其次是地表的溫度，在土層中，由于土層的厚度不同，其與土壤的呼吸速率關系密切度也不相同，土層厚度為10厘米的時候，土層的溫度與土壤的呼吸速率相關性最好。另外有關于草原群落的土壤呼吸速率研究得出，當外界溫度低于15℃時，氣溫和土壤呼吸之間的相關性最好，也就是說，溫度比較低的時候，土壤呼吸速率的散點聚集在擬合曲線附近，當溫度比較高的時候，呼吸速率的散點會發散開，由此可以得出，溫度較低的時候土壤受到溫度變化的影響比較明顯，當外界溫度比較高時，土壤受到溫度變化的影響較小，其他因素對土壤呼吸產生的影響就相對地表現得比較明顯。

2.3 土壤呼吸與土壤水分之間的關系

土壤呼吸速率和土壤的水分含量之間也有一定的關系，在夏天時，土壤的呼吸呈現出的最高值和最低值都和土壤的含水量的變化是保持同步的，在實驗中，土層厚度在0～10cm和10～20cm之間的土壤的含水量都比較低，而且變化的范圍是1.90～8.41%和2.17～7.24%，土壤的含水量和土壤呼吸之間存在著比較明顯的線性關系。由于我國所處的地理位置，博州地區的草原會受到季風氣候的影響，所以溫度和水分的變化狀況總體是相似的，也就是說，當溫度發生變化的時候，空氣中的水分的含量對土壤呼吸的影響可以忽略，水分的影響相對于溫度的影響要小很多。為了研究水分對土壤呼吸情況的影響，則必須要對溫度這一影響因素進行去除，得到下面的公式：

Y10= YT× e0.048 9（10- T）

其中Y10指的是當外界溫度達到10℃時的土壤呼吸速率，YT是外界溫度為T時的實際土壤呼吸速率，T是外界的實際氣溫，利用這個公式分析可知，當消除了外界溫度的影響之后，土壤的呼吸速率和土層的水分之間存在緊密的乘冪關系。

結語

綜上所述，草原退化群落的土壤呼吸研究是草原群落生態環境研究的重要內容，草原土壤的呼吸主要受到外界溫度和水分的影響，對于這兩者所帶來的影響的大小，必須要進行分析，從而對草原保護提供一定的理論依據。

參考文獻：

[1]羅光強，耿元波.溫度和水分對羊草草原土壤呼吸溫度敏感性的影響[J].生態環境學報，2009（18）

[2]王風玉，周廣勝，賈丙瑞.水熱因子對退化草原羊草恢復演替群落土壤呼吸的影響[J].植物生態學報，2003（27）

（作者單位：新疆博州草原工作站（蝗蟲鼠害防治測報站））