土壤無機(jī)CO2通量(Rio)研究進(jìn)展

孔范龍, 郗敏, 吳健敏, 李悅, 李奇霏

青島大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 青島 266071

土壤無機(jī)CO2通量(Rio)研究進(jìn)展

孔范龍, 郗敏*, 吳健敏, 李悅, 李奇霏

青島大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 青島 266071

土壤無機(jī)CO2通量(Rio)是土壤CO2通量(Rs)的重要組分, 當(dāng)前對土壤CO2通量多基于完全來自有機(jī)源的假設(shè),忽略無機(jī)過程影響的研究影響了碳循環(huán)過程及源匯評估的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。對 Rio分離方法、特征與影響因素、形成機(jī)制等方面的研究進(jìn)行了歸納總結(jié)。1)目前Rio分離方法主要有氯化汞滅菌法、加熱法、高壓滅菌法和13C同位素法, 不同的分離方法均具有一定的局限性, 且研究成果之間的差異性較大降低了其可比性; 2)特定研究地區(qū)Rio能夠主導(dǎo)或暫時(shí)主導(dǎo)Rs的方向和大小, 且變化特征受溫度、含水量、pH、鹽分和土壤粒徑等因子的影響較大; 3)形成機(jī)制主要有碳酸鹽系統(tǒng)的溶解/沉淀、地下孔穴儲(chǔ)藏與通風(fēng)作用兩大觀點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上, 針對今后的研究方向提出如下建議: 1)探究更通用、簡便和精確的分離措施并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化, 提高不同研究結(jié)果之間的可比性; 2)進(jìn)一步拓展研究的區(qū)域和范圍, 形成基于多生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò); 3)深入探究土壤無機(jī)碳循環(huán)過程, 為正確判定陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯功能提供參考; 4)加強(qiáng)對土壤Rio在生態(tài)系統(tǒng)中作用的研究, 為尋找全球“碳失匯”提供更為科學(xué)的解釋。

土壤無機(jī)CO2通量; 分離方法; 影響因素; 機(jī)制

1 前言

土壤作為大氣 CO2的源或匯, 是控制大氣 CO2濃度變化的關(guān)鍵因子, 在全球變暖及碳循環(huán)研究中有著重要的作用[1–2]。土壤CO2通量(Rs)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中除了植被冠層的光合作用外最大的碳庫通量[3], 在全球尺度上 Rs釋放碳的速率比人類活動(dòng)釋放碳的速率大一個(gè)數(shù)量級, 其很小的變化就能顯著改變大氣CO2濃度的平衡[3–5]。因此在全球變暖背景下, 對 Rs的研究是確定土壤碳源匯功能及探索全球碳循環(huán)的重要內(nèi)容[6–8], 也是當(dāng)今科學(xué)研究的熱點(diǎn)之一。

土壤 CO2通量（Rs)是有機(jī) CO2通量(Ro)和無機(jī)CO2通量(Rio)的綜合體現(xiàn)。但是當(dāng)前對 Rs所開展的研究多基于其通量完全來自于有機(jī)源的假設(shè), 忽略了Rio對Rs的潛在貢獻(xiàn)。然而近年來隨著對Rs研究的不斷深入, 部分學(xué)者在沙漠[9–15]、南極干谷[16–18]等特定區(qū)域開展的研究發(fā)現(xiàn), Rio占據(jù)重要地位, 在一定的時(shí)間尺度下能夠主導(dǎo)或暫時(shí)主導(dǎo)Rs的方向和大小,成為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳收支中輸出通量的重要部分, 其變化能夠顯著改變大氣中CO2濃度的平衡,導(dǎo)致土壤碳儲(chǔ)量和碳通量的變化, 這些變化極可能通過正反饋反作用于大氣, 導(dǎo)致 CO2濃度升高, 影響大氣 CO2濃度的關(guān)鍵生態(tài)學(xué)過程, 在調(diào)控區(qū)域及全球尺度的碳循環(huán)上起著較大的作用, 特別是在干旱區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中 Rio占有尤其重要的地位[19–20]。這一研究結(jié)果表明完全基于有機(jī)源假設(shè)而開展的 Rs研究將造成部分地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)評估的不準(zhǔn)確性, 同時(shí)也為尋找全球“碳失匯”(Missing Carbon Sink)提供了新的思路。目前針對Rio的直接研究較少, 研究區(qū)域多集中在沙漠、南極干谷等地區(qū)。研究內(nèi)容主要涉及 Rio特征、環(huán)境因子對通量的影響等方面。本文通過綜述國內(nèi)外所開展的Rio相關(guān)研究, 從分離技術(shù)、特征與影響因素、形成機(jī)制等方面進(jìn)行了歸納總結(jié), 以期為深入理解土壤碳循環(huán)過程提供科學(xué)依據(jù)。

2 土壤無機(jī)CO2通量(Rio)分離方法

Rio分離是研究其變化特征及影響因素的前提,是整個(gè)研究過程中的關(guān)鍵步驟之一。Rs是Ro和Rio兩部分的總和[3,19–20], 其中 Ro是植物根呼吸、土壤微生物呼吸和土壤動(dòng)物呼吸等過程排放 CO2通量;Rio則是土壤中含碳物質(zhì)化學(xué)氧化等無機(jī)過程吸收和排放 CO2通量的綜合體現(xiàn)。在此理論基礎(chǔ)上, 目前Rio分離方法主要有氯化汞滅菌法[21]、加熱法[17]、高壓滅菌法[13]和13C同位素法[17]。

氯化汞滅菌法、高壓滅菌法和加熱法的原理是通過重金屬或者高溫使土壤中的微生物、酶和根系失活, 從而消除 Ro源[19]。具體分離過程中, 首先根據(jù)分離方法的不同設(shè)置重金屬、壓力、溫度、時(shí)間等條件, 控制好滅菌環(huán)境, 將要滅菌處理的土壤進(jìn)行滅菌處理, 通過覆蓋牛皮紙等方式減少滅菌處理前后土壤水分含量的變化, 達(dá)到剔除Ro源的效果。經(jīng)過滅菌處理后, 將土壤在無菌狀況下放置一周,使土壤中的CO2和水分狀況達(dá)到完全平衡。平衡后放入自然環(huán)境中, 利用野外緩慢穩(wěn)定的自然狀況控制土體溫度變化等, 待條件穩(wěn)定后, 測得此時(shí)桶內(nèi)的CO2通量, 即為Rio。氯化汞滅菌法對土壤化學(xué)特征影響小, 滅菌效果最好, 但容易對環(huán)境造成污染;加熱法和高壓滅菌法易于操作, 但加熱法會(huì)改變土壤的水分含量, 高壓滅菌法可能會(huì)影響碳酸鹽的溶解性[21], 均會(huì)造成額外的實(shí)驗(yàn)誤差。

13C同位素法則是基于土壤有機(jī)和無機(jī)過程CO2源同位素組成不同[18,22]的理論, 即根呼吸和微生物呼吸等有機(jī)過程的CO2源于土壤有機(jī)質(zhì), 其13C含量較負(fù)[23–24]; 而土壤無機(jī)過程的 CO2源于土壤CO2氣體, 由于CO2氣體的溶解沉淀具有分餾作用,其13C含量較正[25–26]。一般認(rèn)為,13C同位素法測量的人為影響最小, 也是最準(zhǔn)確的方法[27–28]。但是由于方法本身的特性即13C豐度的變率大, 在實(shí)際應(yīng)用中體現(xiàn)出不同程度的不確定性[29], 且13C同位素法只能推算出Rio的大致范圍, 不能精確量化, 不適用于短時(shí)間高頻率的Rio的分離[18]。

此外, 除了上述分離方法自身的局限性, 不同的分離方法結(jié)果差異性比較大, 降低了不同研究成果之間的可比性。因而不同測定方法的結(jié)果和精度之間的比較顯得尤為重要, 但目前該方面研究較為少見。因此, 如何科學(xué)而又準(zhǔn)確地分離 Rio, 統(tǒng)一測定方法, 仍是深入開展Rio量化及過程機(jī)理探究的重要內(nèi)容。

3 土壤無機(jī)CO2通量(Rio)特征及影響因素

近年來隨著對Rs研究的不斷深入, 部分學(xué)者在沙漠、南極干谷、濱海濕地等地區(qū)所開展的研究中

發(fā)現(xiàn)夜間或暗箱中 CO2吸收等現(xiàn)象[10–11,13,16,18,30–36],代表性研究見表1。基于此, 學(xué)者從Rio的角度展開研究并嘗試對上述現(xiàn)象進(jìn)行解釋。

3.1 沙漠土壤無機(jī)CO2通量(Rio)特征及影響因素

沙漠地區(qū)Rio日變化明顯, 在一定的條件下能夠指示 Rs的波動(dòng)方向, 且具有區(qū)域性差異等特征。根據(jù)王忠媛等[19]對古爾班通古特沙漠Rio研究結(jié)果, 鹽土 Rio的日變幅為 2.06 μmol·m-2· s-1(-1.34—0.73 μmol·m-2·s-1); 堿土 Rio的日變幅為 1.47 μmol·m-2·s-1-0.79—0.68 μmol·m-2·s-1), Rio日變化常呈單峰型曲線, 而且在相同的溫度變化范圍內(nèi), 堿土和鹽土 Rio對 Rs日變化波動(dòng)的貢獻(xiàn)率分別為 90%和 61%, 但Stevenson等[21]的研究表明Rio顯著低于Rs, 貢獻(xiàn)率約為13%。可見沙漠地區(qū)Rio雖遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Ro, 但是在一定的條件下能夠指示Rs的波動(dòng)方向。此外, 沙漠地區(qū)Rio因研究地點(diǎn)、環(huán)境條件等因子的不同而表現(xiàn)出明顯的區(qū)域性差異, 如無植被覆蓋的莫哈維沙漠地區(qū)相比有灌木等植被覆蓋的巴哈荒漠夜間CO2無機(jī)吸收過程較為強(qiáng)烈[10–11]。

在對沙漠地區(qū)Rio特征研究的基礎(chǔ)上, 部分學(xué)者對其影響因子進(jìn)行了初步探究, 結(jié)果表明 Rio受溫度、pH、含水量等因素的影響較大。Rio單峰型日變化曲線恰與溫度的日變化過程相吻合, 隨溫度升高而逐漸增大。在同樣的溫度條件下, pH對Rio的影響較為顯著, pH高的土壤Rio明顯低于pH低的, 且變幅更大[20]。馬杰等人的研究表明當(dāng)土壤含水量為10%時(shí), 非生物通量對總通量的貢獻(xiàn)介于 18.6—49.2%之間, 并隨著土壤pH的增加呈線性上升的趨勢, 而在風(fēng)干土壤中, Rs幾乎全部來源于非生物過程的貢獻(xiàn), 可見土壤 pH和水分含量是土壤非生物通量即Rio的重要影響因子[37]。含鹽量對鹽堿土Rio有影響, 但整體效果不顯著, 表現(xiàn)為在含鹽量差異較大時(shí), 鹽分高的土壤Rio顯著小于鹽分低的; 在含鹽量差異較小時(shí), Rio差異不顯著[20]。

3.2 南極干谷土壤無機(jī) CO2通量(Rio)特征及影響因素

南極干谷特殊的自然環(huán)境決定了該地區(qū) Rio的主導(dǎo)地位和復(fù)雜的動(dòng)態(tài)變化特征。該地區(qū)年平均氣溫–20℃, 水分匱乏, 維管束植物稀少, 土壤碳循環(huán)主要受無機(jī)過程控制, Rio對 Rs的貢獻(xiàn)率約為 75%,能夠主導(dǎo)或暫時(shí)主導(dǎo)著 Rs的方向和大小[16,18]。Rio動(dòng)態(tài)變化特征則隨土壤粒徑的不同而異, 研究顯示經(jīng)加熱處理后的南極干谷粗粒土Rio在0—20 h內(nèi)呈單峰型變化曲線, 隨后略有增加; 而細(xì)粒土變化特征不顯著[17]。

表1 不同研究地區(qū)土壤CO2通量異?，F(xiàn)象及解釋Tab. 1 The abnormal phenomena of soil CO2flux and interpretations in different study areas

與沙漠地區(qū)相比, 除溫度、含水量外, 南極干谷地區(qū)Rio主要受土壤粒徑的影響。研究表明南極干谷Rio晝夜變化特征與溫度日變化具有顯著相關(guān)性, 隨溫度升高而增大, 但是經(jīng)加熱法處理的土樣在溫度降低時(shí) CO2通量并未呈現(xiàn)減小的趨勢[16–17], 這也說明了分離方法對研究結(jié)果具有一定的影響。其次,含水量是該地區(qū)Rio的重要影響因子, 在土壤含水量較低時(shí), 溫度對Rio的影響并不顯著[17], 且不同粒徑土壤的Rio對含水量的響應(yīng)不同。滅菌后的粗粒土和細(xì)粒土 CO2吸收量隨著水分的增加而增加, 因此與滅菌后的干土相比, 粗粒濕土 CO2吸收量更大, 然而細(xì)粒濕土則呈相反趨勢, 這可能與表面積和孔隙度較大的細(xì)粒土較強(qiáng)的保水性有關(guān)[17,38]。在加水過程中, 細(xì)粒土表層水分過飽和阻礙了大氣中 CO2進(jìn)入土壤中, 從而減少了 CO2吸收量[39–40], 這也進(jìn)一步表明了土壤粒徑對Rio的影響較大。

3.3 濱海濕地土壤無機(jī)CO2通量(Rio)特征

目前關(guān)于濱海濕地 Rio特征及影響因素的研究與沙漠、南極干谷相比明顯偏少, 但是當(dāng)前對濱海濕地 Rs的研究從側(cè)面證實(shí)了 Rio是客觀存在的, 且具有一定的時(shí)空差異性。

濱海濕地Rs研究結(jié)果表明Rio區(qū)域變化特征明顯。濱海濕地暗箱中Rs負(fù)值多出現(xiàn)在低潮灘、中潮灘, 高潮灘則較為少見[30–32,35]。距海越近成土?xí)r間越晚、脫鹽程度越低、土壤含鹽量越高, 土壤鹽堿化越嚴(yán)重, 無機(jī)吸收 CO2過程占據(jù)主導(dǎo)地位, 從而部分地區(qū)Rs表現(xiàn)為負(fù)值, 這與沙漠、南極干谷Rio特征形成條件基本一致。

濱海濕地Rio同時(shí)具有顯著的時(shí)間異質(zhì)性。研究表明, 我國長江口崇明東灘低潮灘 2、5、8、10及12月暗箱中Rs常出現(xiàn)負(fù)值, 無機(jī)吸收CO2量大于有機(jī)呼吸量, 且多發(fā)生在上午和退潮后[31–32,35]; 但是黃河口濕地低潮灘暗箱中CO2通量負(fù)值多出現(xiàn)在凌晨 5:00-9:00[30], 與長江口崇明東灘低潮灘的相關(guān)研究結(jié)論不相符, 這也表明了濱海濕地Rio在不同研究區(qū)域之間和之內(nèi)均存在著較大的變異性。

由此可見, 位于海洋與陸地的過渡地帶的濱海濕地, 受海陸兩相交互作用, 與沙漠、南極干谷等地區(qū)相比其土壤無機(jī)過程更為復(fù)雜, Rio特征更為明顯。然而目前對于濱海濕地Rio特征及影響因素的直接研究尚未展開, 因此開展濱海濕地Rio相關(guān)研究對于形成基于多生態(tài)系統(tǒng)的Rio數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、深入探究土壤無機(jī)碳循環(huán)過程具有重要的意義。

4 土壤無機(jī)CO2通量(Rio)形成機(jī)制

當(dāng)前普遍認(rèn)同 Rs無機(jī)過程確實(shí)存在[41], 但對Rio形成的機(jī)制仍沒有統(tǒng)一的定論[11–12], 主要有碳酸鹽系統(tǒng)的溶解/沉淀[42–43]、地下空隙儲(chǔ)藏與通風(fēng)[33,44]兩大觀點(diǎn)。

4.1 碳酸鹽系統(tǒng)的溶解/沉淀

碳酸鹽系統(tǒng)的溶解/沉淀(方程1)主要受CO2-H2O-CaCO3三相系統(tǒng)平衡狀態(tài)的影響[45]。在全球和較大時(shí)間尺度上, CO2-H2O-CaCO3三相系統(tǒng)呈平衡狀態(tài), 碳酸鹽系統(tǒng)的溶解/沉淀也是一個(gè)相對平衡過程[46–47]。但是在年際和季節(jié)尺度上, 碳酸鹽系統(tǒng)的溶解/沉淀過程與Rs具有一定的相關(guān)性[48]。大氣中的碳以CO2的形式進(jìn)入土壤, 形成溶解性無機(jī)碳(DIC)儲(chǔ)存在土壤中, 隨后以碳酸氫鹽的形式流失, 該無機(jī)過程參與了土壤與大氣的CO2交換過程, 對Rs產(chǎn)生一定的影響, 但其影響的大小、方向及時(shí)間尺度則主要受碳酸鹽巖層分布、環(huán)境條件等因子的控制[49]。

在土壤含鹽量和pH值偏高、土壤發(fā)育較差的碳酸鹽巖層分布地區(qū)(如沙漠、南極干谷、濱海濕地等區(qū)域), 植物呼吸和微生物呼吸產(chǎn)生的CO2被消耗于碳酸鹽的溶解, 土壤吸收大氣CO2, 導(dǎo)致暗箱/夜間Rs出現(xiàn)負(fù)值。而溶解/沉淀過程主要的影響因素除碳酸鹽含量、CO2和Ca2+濃度等反應(yīng)基質(zhì)外[50–51], 還包括作為化學(xué)反應(yīng)場所的土壤水分和與化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)有直接關(guān)系的溫度。此外, 該過程消耗/產(chǎn)生著土壤溶液中的H+, 控制著土壤pH值的動(dòng)態(tài)變化, 因而在一定的條件下土壤pH值可作為指示潛在Rio作用大小的指標(biāo)。

雖然碳酸鹽系統(tǒng)的溶解/沉淀機(jī)制是目前最為普遍認(rèn)同的觀點(diǎn), 但是用于量化無機(jī)過程貢獻(xiàn)率的Witch模型顯示, 即使在干旱季節(jié)無機(jī)過程對其碳平衡的影響占據(jù)重要的地位, 其貢獻(xiàn)率也不足以解釋干旱地區(qū)大量CO2被吸收這一現(xiàn)象[33]。而且在干旱季節(jié), 蒸發(fā)過程強(qiáng)烈, 土壤含水量減少, 碳酸氫鹽易形成次生碳酸鹽釋放CO2。加上這些地區(qū)因大氣沉降或硅酸鹽風(fēng)化等過程, 土壤中Ca2+濃度增加,水資源常年失衡, 一般情況下碳酸鹽沉淀多于溶解過程[43]。因此碳酸鹽系統(tǒng)的溶解/沉淀對碳平衡的影響并不能確定, 可能存在其他無機(jī)過程與其耦合共同影響著Rs的量級和時(shí)間尺度[52–55]。

4.2 地下空隙儲(chǔ)藏和通風(fēng)作用

地下空隙是土壤、巖石中各種類型空洞的總稱,包括孔隙、裂隙和溶穴, 是地下水賦存和運(yùn)移的場所。大氣中的CO2溶解于土壤溶液中, 通過地下空隙滲入地下巖層并溶解碳酸鹽。當(dāng)含有大量DIC的土壤溶液進(jìn)入充滿氣體的空隙時(shí), 形成側(cè)壓發(fā)生沉淀反應(yīng), 釋放CO2并進(jìn)入地下環(huán)境中[43]。土壤含水量飽和時(shí), 土壤和大氣交換過程受到抑制, CO2被封存在地下巖層空隙中, 或者溶解于水中繼續(xù)向深層環(huán)境運(yùn)移直到地下水層[43,56–57]。與其他地區(qū)相比, 沙漠、南極干谷及濱海濕地碳酸鹽豐富, 地下空隙較大,其中封存的CO2量也較多。

另外, 作為氣體進(jìn)出碳酸鹽巖區(qū)域地下巖溶結(jié)構(gòu)的運(yùn)移過程, 通風(fēng)作用主導(dǎo)著大氣和地下環(huán)境CO2交換過程, 同時(shí)也控制著地下空隙中CO2及其他氣體的封存量及時(shí)空分布[58–59]。在空隙與外界連通情況良好的情況下, 溫度的變化是引起兩個(gè)通風(fēng)區(qū)域氣體交換的關(guān)鍵因子[60–61]。當(dāng)外界氣溫低于空隙時(shí), 外界高密度的冷空氣進(jìn)入空隙, 與空隙氣體交換作用強(qiáng)烈, 空隙中CO2濃度與外界相當(dāng)達(dá)到最小值; 外界溫度較高時(shí), 空隙中冷空氣密度高于外界,由于出口較小冷空氣封存于空隙中, 與外界交換過程受到抑制[43], 因此Rio隨著溫度的變化而變化。

鑒于不同研究地區(qū)的復(fù)雜性和特殊性, 特別是決定風(fēng)化作用強(qiáng)烈程度和時(shí)間尺度的氣象條件的差異性, 雖然地下空隙儲(chǔ)藏和通風(fēng)作用對一些地區(qū)采用微氣象技術(shù)監(jiān)測到的CO2釋放現(xiàn)象可做出合理的解釋[33], 但是仍需對該無機(jī)過程進(jìn)一步深入研究,以為其在土壤碳循環(huán)中的重要性提供量化依據(jù)。

5 結(jié)論與展望

通過對Rio分離方法、特征與影響因素、形成機(jī)制等方面的綜述, 可以看出1)目前Rio的分離方法主要有氯化汞滅菌法、加熱法、高壓滅菌法和13C同位素法, 但不同的分離方法都具有各自的局限性,不同研究成果之間差異性比較大、可比性較低; 2)在沙漠、南極干谷及濱海濕地等土壤含鹽量和 pH值偏高、土壤發(fā)育較差的特定研究地區(qū), Rio是Rs的重要組分, 能夠主導(dǎo)或暫時(shí)主導(dǎo) Rs的方向和大小, 且沙漠和南極干谷Rio特征變化主要受溫度、含水量、pH、鹽分和土壤粒徑等因子的影響, 而濱海濕地Rio相關(guān)研究則較為缺乏; 3)當(dāng)前Rio的形成機(jī)制主要有碳酸鹽系統(tǒng)的溶解/沉淀、地下孔穴儲(chǔ)藏與通風(fēng)作用等觀點(diǎn), 尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識; 4)Rio形成與周轉(zhuǎn)對碳循環(huán)具有重要影響, 尤其是在干旱區(qū), 其中大量的土壤無機(jī)碳在全球碳儲(chǔ)存和緩解大氣CO2濃度升高過程中具有重要作用, 但目前對Rio在生態(tài)系統(tǒng)中作用方面的研究較為缺乏。

針對以上Rio研究存在的不足, 提出如下建議: 1)探究更通用、簡便和精確的分離措施并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,以統(tǒng)一測定方法, 提高不同研究結(jié)果之間的可比性;2)進(jìn)一步拓展研究的區(qū)域和范圍, 特別是開展濱海濕地Rio特征及影響因素研究, 形成基于多生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò); 3)深入探究環(huán)境因子對Rio的影響機(jī)制,揭示土壤無機(jī)碳循環(huán)過程, 為正確判定陸地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯功能提供參考; 4)加強(qiáng)對土壤Rio在生態(tài)系統(tǒng)中作用的研究, 為尋找全球“碳失匯”提供更為科學(xué)的解釋。

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Research review of the soil inorganic CO2flux (Rio)

KONG Fanlong, XI Min*, WU Jianmin, LI Yue, LI Qifei
College of Environmental Science and Engineering, Qingdao University, Qingdao 266071, China

Soil inorganic CO2flux (Rio) is an important part of soil CO2flux (Rs). In current years, the estimation of Rshas been entirely based on the assumption of organic sources, however, the inorganic process of soil CO2flux has been ignored, which eriously influences on the scientificity and precision of the estimation on CO2flux. In this paper, some aspects on Riowere ummarized including Riopartitioning measures, characteristics, influencing factors and the formation mechanisms. The current partitioning measures focused on Rioinclude HgCl2sterilization, heating method, autoclaving and isotopic measurement of CO2-13C. All the four measures have their own shortcomings and the differences among the methods reducing the comparability of the study results. The Rioin specific research areas can entirely or partly dominate the magnitude and direction of Rs.Meanwhile, the change features of Rioare mainly influenced by temperature, moisture, pH, salt content and particle size of soil.There are two main explanations for the formation mechanisms of Rio: 1) dissolution/precipitation of carbonates; 2) subterranean cavity ventilation. Some research prospects based on current study references are proposed. Firstly, more partitioning measures hould be explored to improve the universality, simplification and accuracy. Secondly, more study areas and scopes should be expanded to form the data network on account of multi ecosystems. Thirdly, further research on the cycle process of soil norganic CO2should be carried out for the determinations of carbon sink function in terrestrial ecosystems. Lastly, the effects of Rioin the ecosystem should be studied deeply to obtain the explanation for the search of global missing carbon sink.

Soil inorganic CO2flux; Partitioning measures; Influencing factors; Formation mechanism

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.03.027

X132

A

1008-8873(2017)03-186-07

孔范龍, 郗敏, 吳健敏, 等. 土壤無機(jī)CO2通量(Rio)研究進(jìn)展[J]. 生態(tài)科學(xué), 2017, 36(3): 186-192.

KONG Fanlong, XI Min, WU Jianmin, et al. Research review of the soil inorganic CO2flux (Rio)[J]. Ecological Science, 2017, 36(3):186-192.

2015-11-20;

2016-01-11

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41101080); 山東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(ZR2014DQ028, No.ZR2015DM004); 山東省高等學(xué)?？萍加?jì)劃資助項(xiàng)目(J12LC04); 青島大學(xué)優(yōu)秀研究生學(xué)位論文培育項(xiàng)目(YBPY2014008)

孔范龍(1979 —), 男, 漢族, 山東省臨沂人, 在讀博士, 副教授, 主要從事濕地生態(tài)過程研究, E-mail: kongfanlong@126.com

*通信作者:郗敏, 女, 博士, 副教授, 主要從事濕地變化及其環(huán)境效應(yīng)研究, E-mail: ximin@qdu.edu.cn