土壤微生物对大气co2浓度升高的响应

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1、生态环境2003,12(3):357-360http://www.eco-environment.comEcologyandEnvironmentE-mail:editor@eco-environment.com土壤微生物对大气CO2浓度升高的响应罗艳中国科学院华南植物研究所，广东广州510650摘要：土壤微生物是生态系统的重要组成部分，了解它对大气CO2浓度升高的响应，是全面评价大气CO2浓度对陆地生态系统影响的关键。文章主要从土壤微生物呼吸和生物量两个方面总结了大气CO2浓度升高时土壤微生物的反应，结果发现，（1）在目

2、前实验室进行的大多数研究中，随着CO2浓度升高，土壤微生物的呼吸速率加快了。这意味着随着CO2的增多，植物生长加快，进而又使得进入土壤的C质量分数增大；这些额外增加的底物被土壤微生物的代谢活动所利用。（2）土壤微生物生物量则存在着很大的变异性（变异系数为193%），这可能与植物种类以及生活型的差异有关，也可能是进入土壤的底物的性质改变的结果。但是目前仍有许多问题未能解决，需要加强以下几个方面的研究：对土壤微生物活动有限制作用的植物有机底物在CO2浓度升高时输入量的变化状况，定量分析这一动态变化过程；在生态系统各个水平上土壤

3、微生物的反应；在其他全球变化因子综合作用下，CO2浓度升高对土壤微生物的影响。关键词：大气CO2浓度升高；土壤微生物；呼吸；生物量中图分类号：X171文献标识码：A文章编号：1672-2175（2003）03-0357-04工业革命以来，由于人口剧增、现代工业的迅其变异系数分别是：禾草草地为100%，其它草本速发展以及化石燃料利用、森林过伐、草原开垦与植物为55%，木本植物则均为81.5%。过牧等引起地球大气中“温室气体”，特别是CO2我们知道，植物生长对CO2浓度的升高会有不的浓度以前所未有的速度增加。仅从1957年至今

4、同的反应，这就会影响到凋落物的数量和其中营养的几十年间，大气中CO2的体积分数就增加了20%。元素的含量，导致进入土壤的底物类型和数量都有土壤微生物作为生态系统的重要组成成分——分很大变化。而这些进入土壤的底物（如单糖和有机解者，它在大气CO2浓度升高时的反应将在很大程酸）的有效性差异可以导致微生物的代谢活动发生度上影响陆地生态系统的结构和功能。因此，要想变异，这可能就是导致土壤微生物呼吸产生很大变了解大气CO2浓度升高对整个生态系统的影响，就异性的原因。尽管微生物呼吸呈现出这么大的变异有必要对CO2浓度升高时土壤微生物的

5、反应进行深性，但是总的来说（就实验室的结果而言），呼吸入了解。笔者根据大量的相关文献，从以下几方面速率是稳步增长的，这表明：CO2浓度对植物生长阐述大气CO2浓度的升高对土壤微生物的影响。的促进作用为土壤微生物的代谢提供了更多的有1土壤微生物呼吸机底物。但是，这种高度的变异性使得我们目前很综合大量的实验室研究结果（在适于微生物活难预测随着CO2浓度的增加，微生物代谢将有多大[1~10]动的无根土样中测量微生物呼吸），我们发现，程度的改变。除了极少的例外，大部分的研究结果都表明：CO2上述的结果都是基于实验室条件的结果，而野

6、浓度的升高会加快土壤微生物的呼吸速率，而且，外的条件千差万别，得出的结果可能不太一样。比[11]由于植物种类、土壤状况的不同，微生物呼吸速率如，在Hu等做的研究中发现，如果将CO2浓度加快的程度也有很大的不同。例如，在以禾本科植升高条件下的根呼吸视为不变，在生长季晚期测量物为主的草地或封闭草场中，土壤微生物呼吸速率微生物呼吸，升高的CO2会使每单位生物量中的非从增加7.4%到增加102.9%；在以非禾本科植物为自养微生物的呼吸下降，而且这种下降是显著的。主的草原中，其增加范围为9.5%到62.5%；而在木对此，Hu的解释是

7、：升高的CO2浓度改变了植物[1~10]本植物中则是从下降4.1%到上升31.3%。总的对N的利用方式，从而改变了植物和微生物之间的来说，CO2浓度的升高会引起微生物不同的反应，联系，使微生物分解变慢，增加了系统的碳积累。基金项目：国家基础研究重大项目前期研究专项（2001CCB00600）；中国科学院创新重要方向性项目（KSCX2-SW-120）；广东省自然科学基金重点项目（010567）作者简介：罗艳（1979–），女，硕士研究生，主要研究方向为生态系统生态学。E-mial:yluo@scib.ac.cn收稿日期：20

8、02-01-16358生态环境第12卷第3期（2003年8月）但是，究竟是不是如此，还需要更多、更深的研究则不变。[31]来进行验证。Zak等对这一现象的解释是：被土壤动物取2土壤微生物生物量食的细菌和真菌的增加可能是导致土壤微生物生关于CO2浓度升高对土壤微生物生物量的影物量下降的原因之一。具体来说：