物理过程深度影响土壤呼吸对土壤温度和湿度的响应

      近日，中国农业科学院农田灌溉研究所联合国外科研机构首次将物理过程纳入土壤呼吸的响应模型，证实了土壤物理过程和微生物过程共同影响土壤呼吸,为准确认知土壤呼吸与环境因子的响应关系以及新一代土壤碳模型的研发提供了新视角。相关研究成果发表在《土壤生物学与生物化学（Soil Biology and Biochemistry）》上。

      土壤呼吸受多种生物和非生物因素的影响，一直以来研究多将土壤呼吸的变化归结为微生物的适应性。此外，现有的土壤碳模型常使用温度函数和水分函数分别描述温度和湿度对土壤呼吸的影响，没有考虑因素耦合效应，具有局限性。

      氧气是土壤呼吸的驱动力，科研人员采用随机运动模型，模拟氧气在土壤中孔隙的溶解、扩散过程，提出了记忆函数来描述土壤微结构对氧在孔隙中的运动和微生物还原影响，同时还考虑了大孔隙、孔隙尺度下碳源的非均匀分布等因素。通过对比室内、野外试验结果，发现该模型能较好地描述不同试验条件下土壤呼吸对土壤水分和温度变化的响应，并可预测土壤呼吸随温度的变化趋势。研究证实了土壤温度、水分、结构及质地对土壤呼吸的影响具有非线性耦合性。因此，忽略了土壤物理过程的影响会错误地估算土壤呼吸与环境因子的响应关系。研究提出，下一代土壤碳模型应纳入土壤结构、质地、含水率、温度等物理特性参数。

      该研究得到国家重点研发计划和中国农业科学院科技创新工程的资助。（通讯员：单文晴）