李軒暢

世間的絕大部分生物都在呼吸。如果有人說，土壤也在呼吸，你可能會覺得這是在開玩笑。事實上，土壤真的在“呼吸”。

這里的“呼吸”，是指土壤中的生態(tài)系統(tǒng)在呼吸。土壤中的生態(tài)系統(tǒng)十分龐大，由無機環(huán)境、各種生物及微生物組成。簡單來說，土壤呼吸就是其生態(tài)系統(tǒng)消耗有機物進(jìn)行新陳代謝，釋放二氧化碳的過程。

那么，土壤的“呼吸”是怎樣發(fā)生的呢？它包括三個生物學(xué)過程和一個非生物學(xué)過程。生物學(xué)過程有土壤動物呼吸、土壤微生物呼吸、根系呼吸，非生物學(xué)過程是指含碳礦物質(zhì)的化學(xué)氧化作用。

從類型來看，土壤的“呼吸”分為自養(yǎng)呼吸和異養(yǎng)呼吸。自養(yǎng)呼吸指根呼吸和根際微生物的呼吸，例如豆科植物根系與共生根瘤菌的呼吸。豆科植物的根系中有大量的共生細(xì)菌，這些細(xì)菌能固定空氣中的氮，并將其轉(zhuǎn)化為植物需要的氨，而豆科植物又可以為這些共生細(xì)菌提供糖和氧氣。異養(yǎng)呼吸則是大多數(shù)土壤動物和微生物進(jìn)行的正常生理活動。土壤中的動物，如蚯蚓、螞蟻等，利用土壤縫隙中的空氣進(jìn)行呼吸。微生物，如細(xì)菌、真菌，則通過分解土壤中的碳物質(zhì)進(jìn)行呼吸。這些活動是大自然的能量與物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分。

土壤呼吸循環(huán)過程的一些指標(biāo)可以反映出環(huán)境的變化。例如，動物在土壤間隙中獲取氧氣，并通過有氧呼吸的方式使細(xì)胞產(chǎn)生二氧化碳和水。在光反應(yīng)的條件下，植物將碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等底物氧化，產(chǎn)生能量物質(zhì)、二氧化碳和水。微生物分解碳物質(zhì)，也能產(chǎn)生二氧化碳和水。研究者通過監(jiān)測樣本土壤中二氧化碳和水的情況，可以了解土壤呼吸作用的情況，分析土壤質(zhì)量和土壤肥力的變化，還可以推測土壤所在區(qū)域的空氣狀況。此外，土壤呼吸也存在季節(jié)的變化。夏季氣溫高，土壤呼吸的作用強；冬季氣溫低，土壤呼吸的作用就弱。

近年來，環(huán)境的變化導(dǎo)致土壤呼吸所產(chǎn)生的二氧化碳濃度不斷上升。一項研究表明，預(yù)計到2100年，土壤所排放的二氧化碳將比現(xiàn)在高40%。這無疑進(jìn)一步加劇了全球的溫室效應(yīng)。

土壤中的二氧化碳含量逐年上升，似乎說明它已經(jīng)“氣喘吁吁”了。