農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2 通量影響因素分析

孫大川

（唐山市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院 河北 唐山 063000）

呼吸是生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，生態(tài)系統(tǒng)呼吸釋放的CO2是區(qū)域碳收支的重要部分，能顯著影響生態(tài)系統(tǒng)的碳平衡[1～3]。植被與大氣間CO2凈交換及其對(duì)環(huán)境變化的影響正是全球CO2變化的研究熱點(diǎn)。本文就農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的CO2循環(huán)及其影響因素進(jìn)行了論述，并提出下一步有待解決的問(wèn)題。

1 非生物因素

1.1 大氣溫度。大氣溫度的變化能夠改變土壤水分含量及土壤氮素的礦化速率，進(jìn)而對(duì)土壤呼吸產(chǎn)生一定的影響，進(jìn)一步影響整個(gè)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的變化。

1.2 土壤水分。在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，土壤水分能夠通過(guò)影響作物根系分布狀況、根系呼吸、土壤微生物組成、土壤通透性等，從而影響土壤的呼吸，進(jìn)而影響到整個(gè)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的CO2通量變化[4]。

1.3 光照。光照是植物進(jìn)行光合作用的主要限制因子，而光合作用是植物吸收CO2釋放O2的主要手段，因此光照對(duì)調(diào)節(jié)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2循環(huán)具有極其重要的意義。

1.4 干旱化。已有研究表明，降水的減少和氣溫的升高是干旱化的客觀表征。并且干旱化對(duì)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的碳收支有著較大的影響，但有關(guān)干旱化對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)影響的研究還比較少。

2 生物因素

2.1 光合作用。植物的光合作用對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的CO2循環(huán)具有較大的驅(qū)動(dòng)作用，并且能夠促進(jìn)植物的根系以及根際微生物活動(dòng)。

2.2 凋落物。凋落物層作為生態(tài)系統(tǒng)中獨(dú)特的層次結(jié)構(gòu)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)土壤和植被的呼吸作用都有一定的塑造作用。已有相關(guān)研究表明，凋落物的蓄積會(huì)導(dǎo)致土壤呼吸排放出的CO2量增加，最終引起農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2排放通量的改變，這一點(diǎn)已逐漸引起了人們的普遍關(guān)注。

2.3 生物因子。土壤微生物在分解土壤有機(jī)質(zhì)的同時(shí)釋放出大量CO2，進(jìn)而對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2排放通量產(chǎn)生一定的影響，土壤微生物呼吸占土壤呼吸總量的50%左右。

2.4 地上植被。①植物的根系生物量和活性直接影響到土壤呼吸速率的強(qiáng)度，進(jìn)而影響整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的CO2排放。②植物為微生物的生存和活動(dòng)提供物質(zhì)基礎(chǔ)，植物通過(guò)影響土壤表層凋落物的量，來(lái)影響土壤微生物的生長(zhǎng)以及生物活性，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)的CO2排放通量。

3 生物因素與非生物因素互相作用

很多研究表明，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的變化受水分和溫度的共同調(diào)控，水分和溫度共同影響著土壤中的微生物活性以及根系的生物活性，進(jìn)而促使土壤呼吸速率發(fā)生改變，最終影響生態(tài)系統(tǒng)中的整個(gè)CO2循環(huán)。

4 研究展望

在研究全球CO2循環(huán)與氣候變化的耦合關(guān)系時(shí)，采取典型地區(qū)的強(qiáng)化研究同大范圍的一般測(cè)定相結(jié)合的方法，在研究各種生物因素與非生物因素對(duì)農(nóng)田CO2排放通量影響的基礎(chǔ)上，建立不同的CO2通量計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)到面的外推式預(yù)測(cè)。加強(qiáng)典型季節(jié)和典型天氣下的生態(tài)系統(tǒng)CO2通量的測(cè)定，為全球氣候變化引起的CO2通量的變化提供可靠的數(shù)據(jù)支持。重視政府基礎(chǔ)資金的投入，進(jìn)行多方聯(lián)合。在數(shù)據(jù)的使用和共享方面，要強(qiáng)化數(shù)據(jù)共享意識(shí)，加強(qiáng)國(guó)內(nèi)外同行的聯(lián)系，有效地利用全世界范圍內(nèi)的共享數(shù)據(jù)，并開(kāi)展有效的研究。