水热条件对博州草原退化群落土壤呼吸的影响

道尔洪·毕亚克

摘要：草原退化是当前我国面临的一个比较严重的环境问题，博州地区的草原面积辽阔，近年来也出现草原退化现象，本文就水热条件对草原退化群落的土壤的影响进行分析，主要探讨了温度和水分对土壤呼吸的影响。

关键词：水热条件；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进行生命活动的标志，也是碳循环的重要组成部分，在相关研究过程中，对土壤中的二氧化碳的释放量进行估测，并且确定二氧化碳释放量与环境因子以及人类活动之间的关系，对于生态系统碳收支中的生物学过程的估价起到关键作用，同时还能对陆地生态系统在全球碳循环中的功能以及地位进行评测。土壤呼吸往往会因为地表覆盖的植物种类的不同而有所差异，草原生态系统是世界陆地生态系统的主体类型之一，近年来我国的草原逐渐呈现退化的状态，对于退化的草原生态系统中的土壤呼吸情况以及影响土壤呼吸的因素进行研究，有助于了解不同土地的利用状况，从而对于该地区的碳循环功能进行了解。土壤呼吸直接受到两个环境因素的影响，一个是温度，一个是水分，对于博州地区的退化草原群落的土壤呼吸情况进行分析时，也应该把握水热因子的影响。

1 土壤呼吸的测定方法与实验设计

土壤呼吸的测定是定期、间隔进行的，一般每月进行三次测定，选取四个月的实验时间，一共要测定14次，在选取测试样本的时候，可以在样地内随机选取直径为25厘米的原形样地，将其中五个样地中的植物全部剪掉，并且在上面放置高度为2厘米的三角支架，再将20毫升浓度1.0 mol/L的NaOH溶液注入玻璃瓶中，然后将玻璃瓶放在支架上，并且要用镀有金属反光层而且一端是密闭的金属圆筒迅速扣置在样地上，然后要将金属圆筒压入地面中。为了对大气中的二氧化碳的浓度进行测定，还需要设立相关对照情况，为了测定大气中的二氧化碳的含量，可以分别用金属桶和玻璃瓶进行对照，两种容器的规格、其中的碱液浓度和体积都应该要保持一致。当经过24小时之后，可以取回碱液瓶，并且将其带回实验室分析，在整个过程中应该要用盖子盖住瓶口，以防空气对其中的质量产生影响。在实验分析中，土壤24小时呼吸所产生的二氧化碳含量的计算公式如下：

F=（V1- V2）× N× E

其中各个参数的含义如下：F为土壤呼吸产生的二氧化碳的含量，单位为mg；V1为中和对照处理过程中碱液所消耗的盐酸体积，单位为ml，V2为中和土壤呼吸处理中碱液所消耗的盐酸体积，单位为ml，N为盐酸的浓度，单位为mol/L，E为质量转换系数，这个公式中E的取值为22。

2 水热条件与草原退化群落呼吸情况的关系

2.1 土壤呼吸、温度和水分的季节动态

在实验期间，土壤的呼吸速率是会随着外界环境的改变而变化的，土壤的呼吸速率总体呈现夏季较高，其他季节较低的状态。土壤的呼吸季节动态会随着温度以及水分的变化表现出不规律的波动状态，呼吸速率最高出现在六月和七月之间，此时的气温也是一年中温度最高的时候，而且土层中的水分也在这个时间出现最高值，当达到实验末期的时候，当地已经是秋冬季节，温度以及水分也达到了实验的最低值。

2.2 温度与土壤呼吸之间的关系

在实验过程中，气温和各个土层的温度变化呈现相同的趋势，但是外界的温度和土层的温度变化幅度是不相同的，从实验可以得出，大气的温度、地表的温度、地下5厘米和15厘米处的温度变化分别是-3.80～26.40℃、-1.00～39.83℃、0.17～32.25℃、4.33～24.50℃，这个温度的变化也与土壤的呼吸速率之间存在着明显的关系，两者之间的变化指数分别是1.63、1.47、1.52、1.90，由此可见，在所有的温度指标中，大气温度与土壤的呼吸速率关系最密切，其次是地表的温度，在土层中，由于土层的厚度不同，其与土壤的呼吸速率关系密切度也不相同，土层厚度为10厘米的时候，土层的温度与土壤的呼吸速率相关性最好。另外有关于草原群落的土壤呼吸速率研究得出，当外界温度低于15℃时，气温和土壤呼吸之间的相关性最好，也就是说，温度比较低的时候，土壤呼吸速率的散点聚集在拟合曲线附近，当温度比较高的时候，呼吸速率的散点会发散开，由此可以得出，温度较低的时候土壤受到温度变化的影响比较明显，当外界温度比较高时，土壤受到温度变化的影响较小，其他因素对土壤呼吸产生的影响就相对地表现得比较明显。

2.3 土壤呼吸与土壤水分之间的关系

土壤呼吸速率和土壤的水分含量之间也有一定的关系，在夏天时，土壤的呼吸呈现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，在实验中，土层厚度在0～10cm和10～20cm之间的土壤的含水量都比较低，而且变化的范围是1.90～8.41%和2.17～7.24%，土壤的含水量和土壤呼吸之间存在着比较明显的线性关系。由于我国所处的地理位置，博州地区的草原会受到季风气候的影响，所以温度和水分的变化状况总体是相似的，也就是说，当温度发生变化的时候，空气中的水分的含量对土壤呼吸的影响可以忽略，水分的影响相对于温度的影响要小很多。为了研究水分对土壤呼吸情况的影响，则必须要对温度这一影响因素进行去除，得到下面的公式：

Y10= YT× e0.048 9（10- T）

其中Y10指的是当外界温度达到10℃时的土壤呼吸速率，YT是外界温度为T时的实际土壤呼吸速率，T是外界的实际气温，利用这个公式分析可知，当消除了外界温度的影响之后，土壤的呼吸速率和土层的水分之间存在紧密的乘幂关系。

结语

综上所述，草原退化群落的土壤呼吸研究是草原群落生态环境研究的重要内容，草原土壤的呼吸主要受到外界温度和水分的影响，对于这两者所带来的影响的大小，必须要进行分析，从而对草原保护提供一定的理论依据。

参考文献：

[1]罗光强，耿元波.温度和水分对羊草草原土壤呼吸温度敏感性的影响[J].生态环境学报，2009（18）

[2]王风玉，周广胜，贾丙瑞.水热因子对退化草原羊草恢复演替群落土壤呼吸的影响[J].植物生态学报，2003（27）

（作者单位：新疆博州草原工作站（蝗虫鼠害防治测报站））