[发明专利]一种估算土壤总呼吸释放碳量的方法

说明书

技术领域

本发明属于陆地生态领域，涉及一种估算土壤总呼吸释放碳量的方法。

背景技术

碳是最重要的生命元素之一。随着温室气体和温室效应等各种气候与环境问题的日益突出，进一步增加对大尺度陆地生态系统与大气之间碳通量的认识，具有重要的科学价值。陆地生态系统碳循环是地球系统碳循环的重要组成部分，土壤呼吸则是陆地生态系统碳循环研究的核心之一，是土壤与大气之间碳交换的主要输出途径，是土壤中有机碳的主要排放过程，是影响土壤碳库和大气碳库动态变化的重要因素，每年因土壤呼吸而排放的碳为50-75P g，其轻微的变动将会导致空气中CO₂浓度的明显改变。干旱、半干旱区的生态系统占全球陆地面积的1/3，其土壤无机碳库是仅次于海洋和土壤有机碳库的第三大碳库，在全球碳循环过程中的作用不容忽视。土壤呼吸严格意义上来讲是指未受扰动土壤中产生CO₂的所有代谢作用，它包括3个生物学过程(即土壤有机质的分解和土壤微生物的呼吸、植物的根系呼吸、及土壤无脊椎动物的呼吸)和一个非生物学过程,即含碳矿物质的化学氧化作用等。土壤呼吸是表征土壤质量和土壤肥力的重要生物学指标，土壤呼吸是反应生态系统对环境胁迫相应指标之一，研究陆地生态系统土壤呼吸对植物群落的根系呼吸、土壤微生物呼吸和土壤动物活性状况，土壤中碳素的周转速度，以及全球气候变化等都有极其重要的意义。影响土壤呼吸的主要因素分别有温度、湿度、植被类型、土壤理化性质和人类活动等。

目前，尽管这方面研究取得了一些进展，但在估计大尺度陆地生态系统-大气的碳交换通量方面并未取得实质性进展。因此，对陆地生态系统中的碳排放进行定期测量，为矿区等地的生态修复效果评价具有重大的现实意义。本领域测定土壤呼吸研究较多，但是从定量上测算土壤总释放的碳量研究却很少。

发明内容

针对以上现状，本发明提供了一种土壤总呼吸释放碳量的方法。

本发明所提供的估算目的植物土壤总呼吸释放碳量的方法，具体可包括如下步骤：

(a)按照包括如下(a1)-(a4)的步骤建立估算模型：

(a1)选取试验区，确定参考时间段，在所述参考时间段内设定若干测试时间点，在所设定的各测试时间点分别测定所述试验区中土壤呼吸速率(μmolCO₂·m^-2·s^-1)；

(a2)引入参数t，t表示自所述参考时间段的起始时间开始至所述测试时间点终止所形成的时间长度，对应于每个所述测试时间点均有一个t；根据步骤(a1)在各测试时间点测得的所述土壤呼吸速率(μmolCO₂·m^-2·s^-1)计算各t所表示的时间段内的土壤总呼吸释放碳量(mg·m^-2)，即在单位土壤面积上的土壤总呼吸释放碳量；

(a3)根据所述测试时间点与所述t的对应关系，以及所述测试时间点与所述土壤呼吸速率(μmolCO₂·m^-2·s^-1)的对应关系，将各测试时间点对应的所述t和所述土壤呼吸速率(μmolCO₂·m^-2·s^-1)进行拟合，获得拟合曲线方程，记为方程1；

(a4)根据所述测试时间点与所述土壤呼吸速率(μmolCO₂·m^-2·s^-1)的对应关系、所述测试时间点与所述t的对应关系，以及所述t与所述土壤总呼吸释放碳量(mg·m^-2)的对应关系，将各测试时间点对应的所述土壤呼吸速率(μmolCO₂·m^-2·s^-1)和各t对应的所述土壤总呼吸释放碳量(mg·m^-2)进行拟合，获得拟合曲线方程，记为方程2；

所述方程1和所述方程2即为所述估算模型；

(b)利用步骤(a)建立的所述估算模型计算待测区域待测时间段内土壤总呼吸释放碳量(mg·m^-2)；所述待测区域在所述待测时间段内的气候条件与步骤(a)中所述试验区在所述参考时间段内的气候条件无显著差异；所述待测区域的土质与步骤(a)中所述试验区的土质相同(即土质条件无显著差异)。

步骤(a)中所述估算模型的构建方法也属于本发明的保护范围。