土壤呼吸

土气呼吸是指土壤生物呼吸时产生的二氧化碳。 这包括植物根系、根际、微生物和动物群的呼吸作用。

土壤呼吸是一个关键的生态系统过程，它以 CO2 的形式从土壤中释放碳。 CO2 是植物从大气中获取的，并在光合作用过程中转化为有机化合物。 植物使用这些有机化合物来构建结构组件或呼吸它们以释放能量。 当植物呼吸发生在地下的根部时，它会增加土壤呼吸。 随着时间的推移，植物结构成分被异养生物消耗掉。 这种异养消耗释放 CO2，当地下生物释放这种 CO2 时，它被认为是土壤呼吸。

生态系统中发生的土壤呼吸量受多种因素控制。 土壤中的温度、湿度、养分含量和氧气含量会产生极其不同的呼吸速率。 这些呼吸率可以用多种方法测量。 其他方法可用于分离呼吸植物结构的源成分，在本例中为光合途径 (C3/C4) 的类型。

土壤呼吸率在很大程度上受人类活动的影响。 这是因为人类有能力并且多年来一直在改变土壤呼吸的各种控制因素。 全球气候变化由许多变化因素组成，包括大气中二氧化碳浓度升高、温度升高和降水模式变化。 所有这些因素都会影响全球土壤呼吸速率。 人类增加的氮肥施肥量也有可能影响整个地球的施肥率。

了解土壣呼吸及其在整个生态系统中的速率非常重要。 这是因为土壤呼吸在全球碳循环以及其他养分循环中发挥着重要作用。 植物结构的呼吸不仅释放二氧化碳，还释放这些结构中的其他营养物质，例如氮。 土壣呼吸也与全球气候变化的积极反馈有关。 正反馈是指系统的变化产生与变化相同方向的反应。 因此，土壤呼吸速率可以受到气候变化的影响，然后通过增强气候变化来响应。

所有细胞呼吸都会从有机化合物中释放能量、水和二氧化碳。 发生在地下的任何呼吸都被认为是土壤呼吸。 植物根系、细菌、真菌和土壤动物的呼吸都会在土壤中释放二氧化碳，如下所述。

三羧酸 (TCA) 循环或柠檬酸循环是细胞呼吸的重要步骤。 在 TCA 循环中，六碳糖被氧化。 这种氧化从糖中产生 CO2 和 H2O。 植物、真菌、动物和细菌都利用这个循环将有机化合物转化为能量。 这就是大多数土壤呼吸在其最基本水平上发生的方式。 由于该过程依赖于氧气发生，因此称为有氧呼吸。

发酵是细胞从有机化合物中获取能量的另一个过程。 在这个代谢途径中，能量来自碳化合物而不使用氧气。 该反应的产物是二氧化碳，通常是乙醇或乳酸。 由于缺氧，该途径被描述为无氧呼吸。 在泥炭沼泽和湿地等缺氧的涝渍生态系统中，这是土壤呼吸中 CO2 的重要来源。 然而，从土壤中释放的大部分 CO2 是通过呼吸作用产生的，地下呼吸作用的最重要方面之一发生在植物根部。

植物呼吸一些由光合作用产生的碳化合物。 当这种呼吸发生在根部时，它会增加土壤呼吸。 根系呼吸约占所有土壤呼吸的一半。 然而，这些值可能在 10% 到 90% 之间，具体取决于生态系统中的主要植物类型和植物所处的条件。

因此，通过根系呼吸产生的 CO2 量由根系生物量和比根系呼吸率决定。 紧邻根部的是被称为根际的区域，它在土壤呼吸中也起着重要作用。

根际是紧邻根表面及其邻近土壤的区域。 在这个区域中，植物和微生物之间存在着密切的相互作用。 根不断向土壤中释放物质或渗出物。 这些渗出物包括糖、氨基酸、维生素、长链碳水化合物、酶和裂解物，它们在根细胞破裂时释放。 作为渗出物损失的碳量在植物物种之间差异很大。