区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的争议

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1、土壤(Soils),2008,40(4):517~522①区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的争议金钊1,2，董云社1*，齐玉春1（1中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2中国科学院研究生院，北京100049）摘要：定量区分土壤呼吸各组成成分是评价陆地生态系统地下C平衡和能量平衡的重要基础。目前，国际上有关区分纯根呼吸和根际微生物呼吸出现了较大的争议，争议的焦点集中于根呼吸、根际微生物呼吸和自养呼吸等术语的涵义及区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的必要性两个方面。不同研究者对术语理解的差异以及不同研究之

2、间区分方法、研究目的和实验尺度的不同，是争议产生的主要根源。此外，实验技术的不足也增加了区分纯根呼吸和根际微生物呼吸的不确定性。目前，在全球变暖的背景下，地下生态系统C素的分配和流动将发生很多未知变化。根际微系统作为地下生态系统的重要组成部分，其C素流动和微生物区系的变化将对土壤C库及土壤温室气体排放产生深刻影响。纯根呼吸和根际微生物呼吸作为根际微系统中C素分配的两个重要去向，定量区分两者将成为土壤呼吸各组分区分研究的下一个重要内容。关键词：纯根呼吸；根际微生物呼吸；自养呼吸中图分类号：S154.1光合作

3、用和呼吸作用作为陆地生态系统C吸收壤的C约占根系所生产干物质的40%，而这部分C主和释放的主要途径，全球每年约有115~120PgC通要用于根际微生物的呼吸作用。但到目前为止，人们过光合和呼吸作用循环于陆地生态系统与大气之间，尚不完全清楚这些根际C流的微生物利用和转化对土[1-2]相当于大气CO2总量的1/6。因此，陆地生态系壤C释放的影响和对土壤C库的贡献。因此，区分纯统C吸收和释放之间，两者的失衡将可能导致大气根呼吸和根际微生物呼吸对于定量研究植物和土壤间[14-15]CO2浓度的急剧变化。土壤呼吸作

4、为陆地生态系统C素的分配至关重要。近年来，国外在这方面进C释放的主要途径，是全球C循环中最大的通量行了较深入的研究，而国内这方面的研究成果还鲜见[3][9]之一。土壤呼吸的微小变动，将对全球C循环产报道。最近，Kuzyakov发表了区分纯根呼吸和根际生显著影响。因此，土壤呼吸近几十年来受到科学微生物呼吸的综述论文后，在国际上引起了较大的反界的高度关注，并成为生态学和地球科学研究的一响和争议，争议的焦点集中于根呼吸、根际微生物呼个重要领域。吸、自养呼吸等相关术语的涵义及区分纯根呼吸和根[16-17]精确区分

5、土壤呼吸中各组成成分是土壤呼吸研究中际微生物呼吸的必要性两个方面。争议的结果虽的一个热点和难点问题，一直是生态学家和土壤学家关然存在一定分歧，但争议的过程能够促进相关研究的注的重要内容。近10多年来，国内外研究人员在这方面发展和深入。因此，本文对争议出现的原因进行了分[4-10]做了大量工作，取得了重要进展。随着研究的逐步深析和讨论，并介绍相关研究的最新成果，以期对我国入，目前国际上出现了一个新的研究方向，即区分纯根该方面研究有所促进。呼吸和根际微生物呼吸，深入探讨植物和土壤之间C素1区分纯根呼吸和根际微

6、生物呼吸的争议[5]的分配和流动。HÖgberg等研究发现，北欧森林生态系统约63%的光合产物分配到了地下，形成地下生态1.1土壤呼吸组分的界定系统C流，其中75%的光合产物被呼吸消耗掉了，仅土壤呼吸由自养呼吸和异养呼吸组成。区分土壤[11][12]25%用于根系生长。Lynch等、Kuzyakov等和呼吸中的自养呼吸和异养呼吸组分对于定量研究陆地[13]Nguyen等则研究表明，通过根际物质释放进入土生态系统地下C通量和C分配格局具有重要意义。研①基金项目：国家自然科学基金（40673067，40501

7、072）、国家重点基础研究发展规划项目（2002CB412503）和中国科学院地理科学与资源研究所创新三期领域前沿项目“人类活动对区域环境质量的影响、健康风险及环境修复研究”资助。*通讯作者（dongys@igsrnrr.ac.cn）作者简介：金钊(1979─)，男，湖北咸宁人，博士研究生，主要从事全球变化和碳循环方面研究。E-mail:jinz.05b@igsnrr.ac.cn518土壤第40卷究人员通常把土壤呼吸分为根呼吸和土壤微生物呼吸的吸收器官。这些菌类生物产生的呼吸作用属于自养（土壤动物呼吸忽略

8、不计）两个组成部分，用以表示土呼吸组分还是异养呼吸组分，目前还无定论。[4]壤中的自养呼吸和异养呼吸。目前，国内很多研究者那么，根际周围发生的呼吸过程是自养呼吸过程，采用挖壕沟法区分土壤呼吸各个组分，得到根呼吸和土还是自养呼吸和异养呼吸共同发生的过程？HÖgberg[7-8,18][16]壤微生物呼吸对土壤总呼吸的贡献，但杨金艳和王等认为，根际周围所有生命活动，主要包括活根组[8]传宽特别指出，由于目前无标准方法区分根际呼吸，