近日，中國農業科學院農田灌溉研究所聯合國外科研機構首次將物理過程納入土壤呼吸的響應模型，證實了土壤物理過程和微生物過程共同影響土壤呼吸,為準確認知土壤呼吸與環境因子的響應關系以及新一代土壤碳模型的研發提供了新視角。相關研究成果發表在《土壤生物學與生物化學（Soil Biology and Biochemistry）》上。
土壤呼吸受多種生物和非生物因素的影響，一直以來研究多將土壤呼吸的變化歸結為微生物的適應性。此外，現有的土壤碳模型常使用溫度函數和水分函數分別描述溫度和濕度對土壤呼吸的影響，沒有考慮因素耦合效應，具有局限性。
氧氣是土壤呼吸的驅動力，科研人員采用隨機運動模型，模擬氧氣在土壤中孔隙的溶解、擴散過程，提出了記憶函數來描述土壤微結構對氧在孔隙中的運動和微生物還原影響，同時還考慮了大孔隙、孔隙尺度下碳源的非均勻分布等因素。通過對比室內、野外試驗結果，發現該模型能較好地描述不同試驗條件下土壤呼吸對土壤水分和溫度變化的響應，并可預測土壤呼吸隨溫度的變化趨勢。研究證實了土壤溫度、水分、結構及質地對土壤呼吸的影響具有非線性耦合性。因此，忽略了土壤物理過程的影響會錯誤地估算土壤呼吸與環境因子的響應關系。研究提出，下一代土壤碳模型應納入土壤結構、質地、含水率、溫度等物理特性參數。
該研究得到國家重點研發計劃和中國農業科學院科技創新工程的資助。（通訊員：單文晴）
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2023.109147
