近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田灌溉研究所聯(lián)合國外科研機構(gòu)首次將物理過程納入土壤呼吸的響應(yīng)模型，證實了土壤物理過程和微生物過程共同影響土壤呼吸,為準確認知土壤呼吸與環(huán)境因子的響應(yīng)關(guān)系以及新一代土壤碳模型的研發(fā)提供了新視角。相關(guān)研究成果發(fā)表在《土壤生物學(xué)與生物化學(xué)（Soil Biology and Biochemistry）》上。
土壤呼吸受多種生物和非生物因素的影響，一直以來研究多將土壤呼吸的變化歸結(jié)為微生物的適應(yīng)性。此外，現(xiàn)有的土壤碳模型常使用溫度函數(shù)和水分函數(shù)分別描述溫度和濕度對土壤呼吸的影響，沒有考慮因素耦合效應(yīng)，具有局限性。
氧氣是土壤呼吸的驅(qū)動力，科研人員采用隨機運動模型，模擬氧氣在土壤中孔隙的溶解、擴散過程，提出了記憶函數(shù)來描述土壤微結(jié)構(gòu)對氧在孔隙中的運動和微生物還原影響，同時還考慮了大孔隙、孔隙尺度下碳源的非均勻分布等因素。通過對比室內(nèi)、野外試驗結(jié)果，發(fā)現(xiàn)該模型能較好地描述不同試驗條件下土壤呼吸對土壤水分和溫度變化的響應(yīng)，并可預(yù)測土壤呼吸隨溫度的變化趨勢。研究證實了土壤溫度、水分、結(jié)構(gòu)及質(zhì)地對土壤呼吸的影響具有非線性耦合性。因此，忽略了土壤物理過程的影響會錯誤地估算土壤呼吸與環(huán)境因子的響應(yīng)關(guān)系。研究提出，下一代土壤碳模型應(yīng)納入土壤結(jié)構(gòu)、質(zhì)地、含水率、溫度等物理特性參數(shù)。
該研究得到國家重點研發(fā)計劃和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程的資助。（通訊員：單文晴）
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109147
