土壤已经“气喘吁吁”了

李轩畅

世间的绝大部分生物都在呼吸。如果有人说，土壤也在呼吸，你可能会觉得这是在开玩笑。事实上，土壤真的在“呼吸”。

这里的“呼吸”，是指土壤中的生态系统在呼吸。土壤中的生态系统十分庞大，由无机环境、各种生物及微生物组成。简单来说，土壤呼吸就是其生态系统消耗有机物进行新陈代谢，释放二氧化碳的过程。

那么，土壤的“呼吸”是怎样发生的呢？它包括三个生物学过程和一个非生物学过程。生物学过程有土壤动物呼吸、土壤微生物呼吸、根系呼吸，非生物学过程是指含碳矿物质的化学氧化作用。

从类型来看，土壤的“呼吸”分为自养呼吸和异养呼吸。自养呼吸指根呼吸和根际微生物的呼吸，例如豆科植物根系与共生根瘤菌的呼吸。豆科植物的根系中有大量的共生细菌，这些细菌能固定空气中的氮，并将其转化为植物需要的氨，而豆科植物又可以为这些共生细菌提供糖和氧气。异养呼吸则是大多数土壤动物和微生物进行的正常生理活动。土壤中的动物，如蚯蚓、蚂蚁等，利用土壤缝隙中的空气进行呼吸。微生物，如细菌、真菌，则通过分解土壤中的碳物质进行呼吸。这些活动是大自然的能量与物质循环的重要组成部分。

土壤呼吸循环过程的一些指标可以反映出环境的变化。例如，动物在土壤间隙中获取氧气，并通过有氧呼吸的方式使细胞产生二氧化碳和水。在光反应的条件下，植物将碳水化合物、脂肪、蛋白质等底物氧化，产生能量物质、二氧化碳和水。微生物分解碳物质，也能产生二氧化碳和水。研究者通过监测样本土壤中二氧化碳和水的情况，可以了解土壤呼吸作用的情况，分析土壤质量和土壤肥力的变化，还可以推测土壤所在区域的空气状况。此外，土壤呼吸也存在季节的变化。夏季气温高，土壤呼吸的作用强；冬季气温低，土壤呼吸的作用就弱。

近年来，环境的变化导致土壤呼吸所产生的二氧化碳浓度不断上升。一项研究表明，预计到2100年，土壤所排放的二氧化碳将比现在高40%。这无疑进一步加剧了全球的温室效应。

土壤中的二氧化碳含量逐年上升，似乎说明它已经“气喘吁吁”了。