土壤生態(tài)學(xué)結(jié)課論文

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1、土壤生態(tài)學(xué)結(jié)課論文土壤生物與全球氣候變化地球表面溫度升高是未來氣候變化的主要趨勢(shì)之一。全球溫暖化勢(shì)必要對(duì)大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈和土壤圈之間的物質(zhì)循環(huán)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。IPCC根據(jù)最新的氣候模型預(yù)測(cè),到2100年左右,地球表面的溫度將平均上升1.4~5.8℃，溫度是調(diào)節(jié)和控制許多生態(tài)學(xué)過程的關(guān)鍵因素。由于很多生物地球化學(xué)過程與氣候變化之間存在著反饋關(guān)系,它們對(duì)溫度變化響應(yīng)的研究就顯得尤為重要。碳循環(huán)重要環(huán)節(jié)之一的土壤呼吸對(duì)溫度變化非常敏感，對(duì)于土壤呼吸來說,溫度是其主要驅(qū)動(dòng)因子之一，最終產(chǎn)物是主要的

2、溫室氣體CO2，所以，土壤呼吸與全球溫暖化之間的關(guān)系不僅會(huì)影響到陸地生態(tài)系統(tǒng)在碳循環(huán)方面的源匯功能，而且，全球溫暖化的趨勢(shì)和時(shí)空格局也會(huì)因此產(chǎn)生重大變化。所以，探討土壤呼吸對(duì)溫度變化的響應(yīng)強(qiáng)度及其機(jī)制,對(duì)于了解未來氣候變化的趨勢(shì)和陸地生態(tài)系統(tǒng)在碳循環(huán)方面的源匯功能具有重大意義。關(guān)于土壤碳動(dòng)態(tài)對(duì)全球氣候變化所產(chǎn)生的結(jié)果,目前存在兩種觀點(diǎn):一種觀點(diǎn)認(rèn)為,溫度上升將極大地提高土壤碳的釋放,氣候變暖后土壤是一個(gè)相當(dāng)大的碳源;另一觀點(diǎn)認(rèn)為,土壤對(duì)氣候變暖有較強(qiáng)的適應(yīng)能力,土壤呼吸會(huì)隨著氣溫的升高而降低對(duì)溫度的敏

3、感性從而減少向大氣的二氧化碳排放量。這兩種觀點(diǎn)爭(zhēng)論的焦點(diǎn)在于土壤對(duì)氣候變化反饋能力的大小。由于資料收集和實(shí)驗(yàn)方法的有限,這兩種觀點(diǎn)都有較大的不確定性,而要對(duì)全球氣候變化下土壤碳變化加以精確的估算和預(yù)測(cè)就顯得相當(dāng)復(fù)雜和艱難?！　⊥寥篮粑侵笍耐寥琅欧臗O2的過程,主要來自于土壤微生物、植物的根系和土壤動(dòng)物的呼吸所排放的CO2。土壤呼吸是陸地生態(tài)系統(tǒng)碳素循環(huán)的主要環(huán)節(jié)。但溫度和土壤呼吸的相關(guān)關(guān)系是明顯的。土壤CO2通量對(duì)地表溫度變化很敏感，土壤表面溫度較小的變化會(huì)對(duì)土壤CO2通量產(chǎn)生很大的影響。許多模型研

4、究表明，全球變暖將導(dǎo)致土壤碳的損失。除了一些沙漠地區(qū)，土壤呼吸隨溫度的升高而增加，溫度升高明顯提高了土壤的呼吸速率，這可能是溫度升高提高了微生物或根系的代謝活性造成的。土壤呼吸對(duì)溫度升高的響應(yīng)在較冷的高緯度地區(qū)比較大。由于未來高緯度地區(qū)溫度升高比較大，高緯度生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)碳含量又比較高.因此，全球升溫將導(dǎo)致高緯度生態(tài)系統(tǒng)向大氣排放大量的碳。隨著氣溫的升高,高緯度地區(qū)的土壤在不斷升溫,從而促進(jìn)土壤呼吸,增加土壤二氧化碳的排放,造成土壤中二氧化碳的流失。　　有證據(jù)表明,土壤呼吸對(duì)溫度變化的反應(yīng)并不是一成

5、不變的,在不同的環(huán)境條件下,土壤呼吸往往具有不同的溫度敏感性。隨著溫度的升高或增溫時(shí)間的延長(zhǎng),土壤呼吸速率的增長(zhǎng)幅度往往下降甚至停止,其對(duì)溫度變化的敏感程度降低,表現(xiàn)出所謂的溫度適應(yīng)性,齊曄等，又將其稱為土壤呼吸的溫度飽和性。一般,短期的升溫往往會(huì)強(qiáng)烈促進(jìn)土壤呼吸,但隨著增溫時(shí)間的延長(zhǎng),土壤呼吸對(duì)溫度變化響應(yīng)的敏感程度也會(huì)下降,升高溫度對(duì)土壤呼吸速率的影響不大。　　氣候變暖時(shí)，土壤呼吸對(duì)溫度升高產(chǎn)生適應(yīng)的原因可能是:除了溫度之外,對(duì)土壤呼吸能夠產(chǎn)生影響的因子有多種,其中包括水分、土壤養(yǎng)分、光照、生物條

6、件等,這些因子在一定條件下可以調(diào)控土壤呼吸對(duì)溫度變化反應(yīng)的敏感程度。在溫度較低的情況下,對(duì)于植物根系和土壤微生物的活動(dòng)來說,溫度是限制因子。隨著溫度的升高,溫度的限制逐漸得到解除,植物根系和微生物的活性隨溫度上升到一定程度后,其他因子則有可能轉(zhuǎn)而成為主導(dǎo)因子或限制性因子,植物根系和微生物需要作出必要的生理調(diào)整,從而對(duì)溫度的效應(yīng)產(chǎn)生限制、修飾或掩蓋作用,使土壤呼吸的溫度敏感程度降低,導(dǎo)致土壤呼吸溫度適應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生。森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和物種組成是系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、物種越豐富，則系統(tǒng)表

7、現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性，其抗干擾能力越強(qiáng)；反之，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、種類單調(diào)，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，抗干擾能力相對(duì)較弱。千萬(wàn)年來，不同的物種為了適應(yīng)不同的環(huán)境條件而形成了其各自獨(dú)特的生理和生態(tài)特征，從而形成現(xiàn)有不同森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和物種組成。由于原有系統(tǒng)中不同的樹木物種及其不同的年齡階段對(duì)CO2濃度上升及由此引起的氣候變化的響應(yīng)存在著很大的差別。因此，氣候變化將強(qiáng)烈地改變森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和物種組成。氣候變化可能通過以下途徑使森林物種組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。溫度脅迫：溫度是物種分布的主要限制因子之一，高溫限制了北方物種分

8、布的南界，而低溫則是熱帶和亞熱帶物種向北分布的限制因素。在未來氣候變化的預(yù)測(cè)中，全球平均溫度將升高，尤其是冬季低溫的升高，這對(duì)于一些嗜冷物種來說無疑是一個(gè)災(zāi)害，因?yàn)檫@種變化打破了它們?cè)械男菝吖?jié)律，使其生長(zhǎng)受到抑制；但對(duì)于嗜溫性物種來說則非常有利，溫度升高不僅使它們本身無需忍受漫長(zhǎng)而寒冷的冬季，而且有利于其種子的萌發(fā)，使它們演替更新的速度加快，競(jìng)爭(zhēng)能力提高。水分脅迫：雖然現(xiàn)有大氣環(huán)流模型預(yù)測(cè)全球降雨量將有所增加，但是由于地區(qū)和季節(jié)的不同而存在很大的差別。