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人類是生存，需要呼吸。土壤也一樣，會通過釋放二氧化碳來完成它的呼吸過程。作為碳循環(huán)中的關(guān)鍵過程，土壤呼吸也會出現(xiàn)在地理考題中。今天這篇文章我們就結(jié)合例題看看什么是土壤呼吸？影響因素有哪些？它和全球變暖有何關(guān)系？  01
什么是土壤呼吸？ 包括土壤中微生物、植物根系和土壤動物通過新陳代謝活動釋放二氧化碳的過程（生物學(xué)過程），以及含碳礦物質(zhì)的化學(xué)氧化作用（非生物學(xué)過程）。
植物根系在吸收養(yǎng)分和水分的同時，會釋放二氧化碳。土壤中的微生物分解有機(jī)物質(zhì)，釋放能量和二氧化碳，這是土壤呼吸作用的主要來源。? 含碳礦物質(zhì)的化學(xué)氧化作用：土壤中含碳的礦物質(zhì)通過化學(xué)反應(yīng)與氧氣結(jié)合，形成二氧化碳的過程。【拓展】 自養(yǎng)呼吸：指自養(yǎng)生物（如植物、某些細(xì)菌和藻類）通過自身合成的有機(jī)物質(zhì)來獲取能量的過程。 異養(yǎng)呼吸：指異養(yǎng)生物（如動物、真菌和大多數(shù)細(xì)菌）通過分解和消耗外部有機(jī)物質(zhì)來獲取能量的過程。 02 土壤呼吸的影響因素 土壤呼吸是各種過程共同作用的結(jié)果，其作用強(qiáng)弱受多種因素影響。- 植物類型：植被類型不同，其葉面積指數(shù)、凋落物（質(zhì)量和儲量）、植物根系等均有差異。
葉面積指數(shù)是衡量植被覆蓋度的一個指標(biāo)，其大小可以直接影響植被覆蓋下土壤的微氣候，進(jìn)而影響土壤呼吸。植被根系的生物量、密度、分布深度會影響根系的呼吸強(qiáng)度，一般植物根系越多，其呼吸作用越強(qiáng)。凋落物是土壤有機(jī)碳輸入的主要來源，是微生物進(jìn)行生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)，凋落物數(shù)量越多，土壤呼吸作用越強(qiáng)。同時，凋落物也會對土壤溫、濕度產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響土壤呼吸。
- 土壤微生物：土壤中微生物生物量和真菌豐富度對土壤呼吸速率有直接的影響。
- 土壤溫度：土壤溫度通過影響根系作用和微生物活動（有機(jī)質(zhì)分解）來影響土壤呼吸。
一般來說，隨著溫度升高（一定范圍內(nèi)），土壤微生物活性和根系作用也會增強(qiáng)，呼吸作用增強(qiáng)。- 土壤水分：土壤水分通過影響根系作用、微生物活性以及其他土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而影響土壤呼吸。
雖然在一定濕度范圍內(nèi)，土壤呼吸強(qiáng)度隨著土壤水分的增加而增加。但在過濕或過干的土壤條件下，其實(shí)都會抑制土壤微生物的活動和根系的生長，從而影響二氧化碳的釋放。因此，適中的水分含量有助于維持土壤微生物的活躍狀態(tài)，進(jìn)而增強(qiáng)土壤呼吸。- 土壤透氣性：土壤通氣性決定了土壤中空氣和大氣之間的氣體交換情況。
通氣性良好的土壤，如團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤，能夠更有效地釋放二氧化碳。相反，粘質(zhì)土壤的通氣性較差，容易導(dǎo)致土壤中氧氣含量不足，影響根系和微生物的呼吸，減少二氧化碳的釋放。- 土壤有機(jī)質(zhì)：土壤有機(jī)質(zhì)是土壤微生物重要的物質(zhì)和能量來源。當(dāng)土壤中有機(jī)質(zhì)（有機(jī)碳）含量增加時，微生物活性增強(qiáng)，其土壤呼吸速率也會隨之增加。
全球表層2米土壤有機(jī)碳的儲量和分布 圖源 | 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào) - 耕作：耕作活動會破壞土壤結(jié)構(gòu)，一方面可增大土壤孔隙，助于氧氣的進(jìn)入和二氧化碳的排出；另一方面，還會將表層的凋落物帶進(jìn)土層，加快凋落物分解速度。
- 施肥：有機(jī)肥的施用，會增加微生物活性，促進(jìn)土壤呼吸；施化肥通常會增加土壤的碳、氮、磷含量，改變土壤化學(xué)元素組成，從而影響土壤呼吸。
- 灌溉：灌溉帶來的充足含水量也會促進(jìn)根系活性與微生物活動，從而加速土壤有機(jī)質(zhì)分解，增加二氧化碳排放。
- 土地利用變化：土地利用方式影響微生物活性和生物量、土壤呼吸。
草地開墾會破壞致密的根系層，使土壤深層的有機(jī)碳暴露于空氣中，加速土壤呼吸。放牧利用會加快草地土壤呼吸，這是由于動物的踐踏造成土壤物理性質(zhì)改變，特別是表層孔隙度、透氣性等。森林砍伐會使土壤溫度升高、濕度降低和凋落物分解速度加快，從而導(dǎo)致土壤呼吸增強(qiáng)。此外，風(fēng)速、排灌條件 、土壤的化學(xué)成分 、pH 值等都對土壤呼吸有很明顯的影響。
土壤呼吸是土壤健康程度的重要衡量指標(biāo)，土壤呼吸越正常、越活躍，說明這塊土壤越健康、越可持續(xù)。因此，通過測量土壤呼吸可以評估土壤的質(zhì)量和肥力，這對于農(nóng)業(yè)管理和生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)具有重要意義。 03 土壤呼吸與全球變暖 土壤是陸地生態(tài)系統(tǒng)里最大的活性碳庫，它的碳儲量甚至是大氣二氧化碳的3倍以上。土壤呼吸涉及到碳在大氣、生物和土壤之間的交換，對大氣中的二氧化碳濃度有著重要影響。【備注】碳庫是指在碳循環(huán)過程中，地球系統(tǒng)存儲碳的各個部分。大氣碳庫，其中碳多以二氧化碳、甲烷及其他含碳?xì)怏w分子的形式存在；海洋碳庫，包括海洋中溶解碳、顆粒碳，海洋生物體有機(jī)碳，以及海洋碳酸鹽巖等沉積物碳；巖石圈碳庫，主要存在于碳酸巖和黑色巖系，如煤、油頁巖等沉積物碳；陸地生態(tài)系統(tǒng)碳庫，包含植被碳庫和土壤碳庫，也可按生態(tài)類型分成農(nóng)田、森林、草地、濕地等生態(tài)系統(tǒng)碳庫。
一方面，土壤通過呼吸作用向大氣中釋放二氧化碳，使大氣中溫室氣體濃度升高，加劇全球變暖。另一方面，隨著全球變暖，氣溫升高，土壤中微生物活動更加活躍，有機(jī)物被分解速度加快，可能會釋放更多的二氧化碳。全球氣候變化因子對土壤呼吸影響 圖源 | 論文《陸地生態(tài)系統(tǒng)土壤呼吸對全球氣候變化響應(yīng)的研究進(jìn)展》 此外，全球變暖還可能通過改變降水模式來影響土壤呼吸。在某些地區(qū)，更多的降水可能會增加土壤中的水分，促進(jìn)微生物活動，從而增加土壤呼吸。但在其他地區(qū)，降水的減少可能會導(dǎo)致土壤干燥，抑制微生物活動，減少土壤呼吸。因此，通過可持續(xù)的土地管理，如減少化肥使用、增加植被覆蓋、合理灌溉和耕作，可以幫助減緩?fù)寥篮粑俾剩瑥亩鴾p緩氣候變化的進(jìn)程。
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