[發(fā)明專利]一種生態(tài)系統(tǒng)植被根系呼吸的測定方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810068180.5
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108226081A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設計）人: 李愈哲;樊江文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N33/00
• 代理公司: 濟南千慧專利事務所(普通合伙企業(yè)) 37232
• 代理人: 王寬

本發(fā)明涉及一種生態(tài)系統(tǒng)植被根系呼吸的測定方法，可以快速去除生態(tài)系統(tǒng)中包括植物根系在內(nèi)的所有植物貢獻呼吸，通過保存地面植被，更好保持生態(tài)系統(tǒng)原有的近地表環(huán)境條件，從而借助儀器測定，通過拆分獲得可靠的根系呼吸結(jié)果。

技術領域

本發(fā)明涉及一種生態(tài)系統(tǒng)植被根系呼吸的測定方法。

背景技術

生態(tài)系統(tǒng)凈交換量(NEE)是植被總初級生產(chǎn)力(Gross primary productivity,GPP)與總生態(tài)系統(tǒng)呼吸(Ecosystem respiration, Re)之和,而總生態(tài)系統(tǒng)呼吸Re仍存在復雜的組分來源^[1,2]。了解生態(tài)系統(tǒng)凈交換(NEE)中組分的具體變化如何最終貢獻生態(tài)系統(tǒng)凈交換(NEE)的改變對于機理性了解生態(tài)系統(tǒng)凈交換(NEE)的調(diào)控非常重要^[3]。

總生態(tài)系統(tǒng)呼吸(Re)依據(jù)釋放來源的空間差別，可以區(qū)分為地下部分的土壤呼吸(Below ground respiration,Rb)和地上部分的植物體呼吸(Above ground respiration,Rab)兩部分；根據(jù)CO₂釋放來源生物體屬性，總生態(tài)系統(tǒng)呼吸(Re)又常被拆分為來自植物體的生態(tài)系統(tǒng)自養(yǎng)呼吸(Autotrophic respiration,Ra)和主要來自微生物和土壤動物的異養(yǎng)呼吸(Heterotrophic respiration,Rh)。研究中異養(yǎng)呼吸和自養(yǎng)呼吸的準確拆分往往被認為是植被凈初級生產(chǎn)力 (Net Primary Productivity,NPP)測算的關鍵。土壤呼吸(Rb)依據(jù)釋放來源的不同，又可細分為三個生物學過程(土壤微生物呼吸、根系呼吸(Rootrespiration,Rr)和土壤動物呼吸)和一個非生物學過程(含碳物質(zhì)化學氧化作用)^[4,5]，其中以活根呼吸和土壤微生物呼吸最為重要^[6]。土壤呼吸中含碳礦物質(zhì)的化學釋放一般情形下非常弱^[6]，對土壤呼吸的貢獻極小，此外以往研究表明土壤動物呼吸所貢獻的比例也不高^[7-9]。因此，土壤呼吸的區(qū)分目前主要致力于根系呼吸和土壤微生物呼吸的準確拆解。呼吸過程是地表向大氣輸送溫室氣體的最主要過程，深入細致的了解呼吸及其組分對環(huán)境因子變化的響應規(guī)律是了解區(qū)域和全球碳平衡的一個重要環(huán)節(jié)。

土壤碳庫是大氣碳庫的4倍^[10]，因而土壤呼吸及其組分的微小變化就可能極大地影響大氣CO₂濃度的平衡，進而借由溫室效應影響區(qū)域乃至全球氣候^[11]。以往研究顯示，土壤呼吸本身對環(huán)境變化極其敏感，而且其各組分對環(huán)境因子變化的響應規(guī)律往往差別極大^[12]。因而準確估計日益升高的氣溫對土壤呼吸的潛在影響，很大程度上依賴于對土壤呼吸中根系呼吸和微生物呼吸貢獻的準確估計^[13]。由此，深入準確的了解土壤呼吸及其組分對環(huán)境因子變化的響應規(guī)律是了解區(qū)域和全球碳平衡的一個關鍵因素^[14]。

此外，準確測算土壤微生物呼吸和根系呼吸還有助于準確計算土壤碳素周轉(zhuǎn)率、評估土壤有機質(zhì)分解狀況。在獲取根系呼吸占土壤總呼吸的前提下，根據(jù)土壤有機碳存儲量和土壤呼吸速率可計算出土壤中碳的平均滯留時間。最后，根據(jù)Hanson等人計算土壤凈碳增量的公式^[6]，將根系呼吸從土壤呼吸中區(qū)分出來有助于精確計算土壤凈碳增量，從而更準確的評估生態(tài)系統(tǒng)的碳源、匯功能^[15,16]。