區(qū)分純根呼吸和根際微生物呼吸的爭(zhēng)議

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1、土壤(Soils),2008,40(4):517~522①區(qū)分純根呼吸和根際微生物呼吸的爭(zhēng)議金釗1,2，董云社1*，齊玉春1（1中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所，北京100101；2中國(guó)科學(xué)院研究生院，北京100049）摘要：定量區(qū)分土壤呼吸各組成成分是評(píng)價(jià)陸地生態(tài)系統(tǒng)地下C平衡和能量平衡的重要基礎(chǔ)。目前，國(guó)際上有關(guān)區(qū)分純根呼吸和根際微生物呼吸出現(xiàn)了較大的爭(zhēng)議，爭(zhēng)議的焦點(diǎn)集中于根呼吸、根際微生物呼吸和自養(yǎng)呼吸等術(shù)語(yǔ)的涵義及區(qū)分純根呼吸和根際微生物呼吸的必要性兩個(gè)方面。不同研究者對(duì)術(shù)語(yǔ)理解的差異以及不同研究之

2、間區(qū)分方法、研究目的和實(shí)驗(yàn)尺度的不同，是爭(zhēng)議產(chǎn)生的主要根源。此外，實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不足也增加了區(qū)分純根呼吸和根際微生物呼吸的不確定性。目前，在全球變暖的背景下，地下生態(tài)系統(tǒng)C素的分配和流動(dòng)將發(fā)生很多未知變化。根際微系統(tǒng)作為地下生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，其C素流動(dòng)和微生物區(qū)系的變化將對(duì)土壤C庫(kù)及土壤溫室氣體排放產(chǎn)生深刻影響。純根呼吸和根際微生物呼吸作為根際微系統(tǒng)中C素分配的兩個(gè)重要去向，定量區(qū)分兩者將成為土壤呼吸各組分區(qū)分研究的下一個(gè)重要內(nèi)容。關(guān)鍵詞：純根呼吸；根際微生物呼吸；自養(yǎng)呼吸中圖分類號(hào)：S154.1光合作

3、用和呼吸作用作為陸地生態(tài)系統(tǒng)C吸收壤的C約占根系所生產(chǎn)干物質(zhì)的40%，而這部分C主和釋放的主要途徑，全球每年約有115~120PgC通要用于根際微生物的呼吸作用。但到目前為止，人們過(guò)光合和呼吸作用循環(huán)于陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間，尚不完全清楚這些根際C流的微生物利用和轉(zhuǎn)化對(duì)土[1-2]相當(dāng)于大氣CO2總量的1/6。因此，陸地生態(tài)系壤C釋放的影響和對(duì)土壤C庫(kù)的貢獻(xiàn)。因此，區(qū)分純統(tǒng)C吸收和釋放之間，兩者的失衡將可能導(dǎo)致大氣根呼吸和根際微生物呼吸對(duì)于定量研究植物和土壤間[14-15]CO2濃度的急劇變化。土壤呼吸作

4、為陸地生態(tài)系統(tǒng)C素的分配至關(guān)重要。近年來(lái)，國(guó)外在這方面進(jìn)C釋放的主要途徑，是全球C循環(huán)中最大的通量行了較深入的研究，而國(guó)內(nèi)這方面的研究成果還鮮見(jiàn)[3][9]之一。土壤呼吸的微小變動(dòng)，將對(duì)全球C循環(huán)產(chǎn)報(bào)道。最近，Kuzyakov發(fā)表了區(qū)分純根呼吸和根際生顯著影響。因此，土壤呼吸近幾十年來(lái)受到科學(xué)微生物呼吸的綜述論文后，在國(guó)際上引起了較大的反界的高度關(guān)注，并成為生態(tài)學(xué)和地球科學(xué)研究的一響和爭(zhēng)議，爭(zhēng)議的焦點(diǎn)集中于根呼吸、根際微生物呼個(gè)重要領(lǐng)域。吸、自養(yǎng)呼吸等相關(guān)術(shù)語(yǔ)的涵義及區(qū)分純根呼吸和根[16-17]精確區(qū)分

5、土壤呼吸中各組成成分是土壤呼吸研究中際微生物呼吸的必要性兩個(gè)方面。爭(zhēng)議的結(jié)果雖的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，一直是生態(tài)學(xué)家和土壤學(xué)家關(guān)然存在一定分歧，但爭(zhēng)議的過(guò)程能夠促進(jìn)相關(guān)研究的注的重要內(nèi)容。近10多年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究人員在這方面發(fā)展和深入。因此，本文對(duì)爭(zhēng)議出現(xiàn)的原因進(jìn)行了分[4-10]做了大量工作，取得了重要進(jìn)展。隨著研究的逐步深析和討論，并介紹相關(guān)研究的最新成果，以期對(duì)我國(guó)入，目前國(guó)際上出現(xiàn)了一個(gè)新的研究方向，即區(qū)分純根該方面研究有所促進(jìn)。呼吸和根際微生物呼吸，深入探討植物和土壤之間C素1區(qū)分純根呼吸和根際微

6、生物呼吸的爭(zhēng)議[5]的分配和流動(dòng)。H?gberg等研究發(fā)現(xiàn)，北歐森林生態(tài)系統(tǒng)約63%的光合產(chǎn)物分配到了地下，形成地下生態(tài)1.1土壤呼吸組分的界定系統(tǒng)C流，其中75%的光合產(chǎn)物被呼吸消耗掉了，僅土壤呼吸由自養(yǎng)呼吸和異養(yǎng)呼吸組成。區(qū)分土壤[11][12]25%用于根系生長(zhǎng)。Lynch等、Kuzyakov等和呼吸中的自養(yǎng)呼吸和異養(yǎng)呼吸組分對(duì)于定量研究陸地[13]Nguyen等則研究表明，通過(guò)根際物質(zhì)釋放進(jìn)入土生態(tài)系統(tǒng)地下C通量和C分配格局具有重要意義。研①基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（40673067，40501

7、072）、國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目（2002CB412503）和中國(guó)科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所創(chuàng)新三期領(lǐng)域前沿項(xiàng)目“人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的影響、健康風(fēng)險(xiǎn)及環(huán)境修復(fù)研究”資助。*通訊作者（dongys@igsrnrr.ac.cn）作者簡(jiǎn)介：金釗(1979─)，男，湖北咸寧人，博士研究生，主要從事全球變化和碳循環(huán)方面研究。E-mail:jinz.05b@igsnrr.ac.cn518土壤第40卷究人員通常把土壤呼吸分為根呼吸和土壤微生物呼吸的吸收器官。這些菌類生物產(chǎn)生的呼吸作用屬于自養(yǎng)（土壤動(dòng)物呼吸忽略

8、不計(jì)）兩個(gè)組成部分，用以表示土呼吸組分還是異養(yǎng)呼吸組分，目前還無(wú)定論。[4]壤中的自養(yǎng)呼吸和異養(yǎng)呼吸。目前，國(guó)內(nèi)很多研究者那么，根際周圍發(fā)生的呼吸過(guò)程是自養(yǎng)呼吸過(guò)程，采用挖壕溝法區(qū)分土壤呼吸各個(gè)組分，得到根呼吸和土還是自養(yǎng)呼吸和異養(yǎng)呼吸共同發(fā)生的過(guò)程？H?gberg[7-8,18][16]壤微生物呼吸對(duì)土壤總呼吸的貢獻(xiàn)，但楊金艷和王等認(rèn)為，根際周圍所有生命活動(dòng)，主要包括活根組[8]傳寬特別指出，由于目前無(wú)標(biāo)準(zhǔn)方法區(qū)分根際呼吸，