土壤与肥力的关系
很早以来,人们把测定土壤呼吸作用强度看作是衡量土壤微生物总的活性指标,或者作为评价土壤肥力的指标之一。但必须指出土壤微生物活动是土壤呼吸作用的主要来源;因此影响土壤微生物活动的诸因子,如土壤有机质含量、pH、温度、水分以及有效养分含量都能影响土壤呼吸作用强度,并从土壤呼吸作用强度的变化中反映出来。
土壤呼吸作用,一般指土壤释放CO2或吸收O2的强度,可分为自养型呼吸(根呼吸和根际微生物呼吸)和异养型呼吸(微生物和动物呼吸),自养型呼吸消耗的底物直接来源于植物光合作用产物向地下分配的部分,而异养型呼吸则利用土壤中的有机或无机碳。
土壤呼吸测定仪可以同时显示呼吸室内部的CO2浓度、温度和湿度变化以及外部光合有效辐射强度。广泛应用于农业生态科研、碳源碳汇研究、全球气候变化、土地利用方式改变、生态修复研究、土壤微生物活力评估、植物生态研究、昆虫呼吸、根系呼吸以及水果贮藏。活的微生物分解植物残体和微生物有机残体,混合后形成土壤有机质以碳的形式储存。微生物和植物通过自养呼吸和异养呼吸完成整个生态碳循环。以果树为例,从苹果树在秋冬季叶片掉落,被微生物完全分解成为腐殖质,大约需要1~2年。树叶干物质比木质部少,有机物比例高,更易分解。地下部分不易观察,可以通过根的生命周期大致判断,根的凋落物、根系分泌物和根呼吸释放的碳大于地上部分枝叶凋落物(不包括光合作用的呼吸释放)。当年掉落的枝叶,一般是真菌进行分解,从学术资料上查询到,真菌分泌的酶能穿透叶片角质层和树枝、根系的木栓化部分(关于真菌分解的原理是结合技术资料得出,并非实践观察)。小型动物类(包括线虫、原生动物、螨虫等)在初始阶段会吞食和破碎枝叶及根系凋落物,相当于粉碎机,对较大体积的凋落物进行粉碎,更利于真细菌分解。细菌中的放线菌,分解植物残体的过程与真菌类似,通过分泌胞外酶进行分解。通过真细菌分解产生二氧化碳、无机氮、多聚糖等。剩余的腐殖质以碳的形态保存在土壤里,提高土壤有机质和碳源。如果植物呼吸作用受阻,或叶片光合作用减弱,就容易造成有机碳化合物的缺失,如果环境恶劣,就会严重影响作物生长,甚至植株死亡。
耕作对土壤呼吸影响巨大,透气性和水分条件的变化,使土壤胶体释放有机质的速度加快,短期内能显著提高农作物产量。长时间耕作后,土壤储备的有机质消耗大于存储,透气性下降,土壤板结,团粒结构被破坏。人为干预的方法有:增施有机肥、休耕轮作。碳平衡和土壤呼吸对农业生产意义重大,我们致力于可持续农业发展。