土壤呼吸作用和全球碳循环.pdf

土壤呼吸作用和全球碳循环 李玉宁 王关玉 李 伟 北京大学 地球与空间科学学院 北京 100871 摘 要 土壤呼吸作用是全球碳循环中一个主要的流通途径 导致土壤碳以 CO2形式流向大气圈 全 球土壤中碳贮存量的增加有助于缓和人为 CO2的进一步释放 而土壤 CO2的流失则显著地加剧大气 CO2的升高和增强温室效应 文章简单评述了土壤呼吸作用 大气 CO2升高 全球温度升高三者之间 的关系 并提出 改进的管理实践能减少农业土壤中 CO2净流失 增加有机碳贮存 减缓土壤呼吸作 用的一项简单措施是减少土壤耕作 土壤扰动最小的耕作实践称为免耕作 实践证明 当实施免耕 作时 土壤有机质的流失明显降低 关键词 土壤呼吸作用 碳循环 碳截留 免耕作 中图分类号 X14 S15 文献标识码 A 文章编号 10052321 2002 02035107 收稿日期 20010930 修订日期 20011216 作者简介 李玉宁 1976 男 硕士研究生 环境地球化学专 业 地球在下列库中共含有 108Pg 碳 1 地壳中 地质生成物 910 107Pg 2 溶解的海洋碳酸 盐 318 104Pg 3 气体水合物 主要是甲烷水合 物 110 104Pg 4 化石燃料 410 103Pg 5 陆地生物圈 516 102Pg 6 土壤 116 103 Pg 7 大气圈 715 102Pg 1 2 在过去很长时 间内 自然系统和生物地球化学循环一直使这些碳 库处于动态平衡中 但近代特别自工业革命以来的 人类活动 像森林毁坏 农业活动 化石燃料的燃烧 等 导致了碳库之间的极大改变 对当前全球碳预 算的估计表明 表 1 大气中 CO2的来源包括化石 燃料燃烧释放碳量 514 Pg a 森林破坏和其他土地 利用所引起的释放碳量 116 Pg a 但这些释放到 大气中的 CO2 只有约 313 Pg a 47 的碳滞留在 大气中 210 Pg a 29 被海洋吸收 其余 117 Pg a 24 则去向不明 有证据指出这部分丢失的碳 很可能是被北温带地区陆地生态系统中的碳汇接纳 了 3 这种由人类活动引起的碳循环的紊乱导致大气 中 CO2浓度的日趋升高 也引起了世界各国对潜在 的全球变暖的关注 也许更严重的是引起我们对全 球变暖和 CO2从陆地碳库特别是土壤中进一步释放 出来之间的可能的正反馈效应的担忧 这是 21 世 纪全人类所面临的严重环境问题 全球土壤仅在表 层就含有大约 115 103Pg 碳 是大气中的 2 倍 全 世界土壤中碳贮存量的增加将有助于缓和 CO2进一 步的人为释放 而土壤 CO2的释放则会显著加剧大 气中 CO2浓度的增高 表 1 大气圈中 CO2的碳的源和汇 Table 1 T he source and sink of CO2in atmosphere Pg a 化石燃料 释放量 植被的净 破坏量 大气中 增量 海洋吸 收量 未知汇 资料 来源 514116313210117 1 610019312210117 4 注 净释放量 化石燃料释放量 植被的净破坏量 碳循环中 的净变化量 大气中增量 海洋吸收量 未知汇 1 土壤呼吸作用 碳以 CO2的形式从土壤向大气圈的流动是土壤 呼吸作用的结果 土壤呼吸作用 严格意义上讲是 指未受扰动的土壤中产生 CO2的所有代谢作用 5 包括 3 个生物学过程 植物根呼吸 土壤微生物呼吸 及土壤动物呼吸 和一个非生物学过程 含碳物质的 化学氧化作用 研究表明土壤呼吸释放的 CO2中 约 30 50 来自根系的活动或自养呼吸作用 其 余部分主要源于土壤微生物对有机质的分解作用 即异养呼吸作用 6 全球土壤呼吸作用的碳的估计量为 68 Pg a 7 第 9 卷第 2 期 2002 年 4 月 地学前缘 中国地质大学 北京 Earth Science Frontiers China University of Geosciences Beijing Vol 9 No 2 Apr 2002 至 100 Pg a 8 约是输入土壤表层新鲜岩屑数量的 213 313 倍 仅次于全球陆地总初级生产力 GPP 的估算值 100 120 Pg a 而高于净初级生产力 NPP 的量值 50 60 Pg a 是全球碳循环中一个 主要流通途径 图 1 图 1 全球碳循环 据 Schlesinger 1997 4 修订 Fig 1 T he global carbon cycle 所有碳库以 Pg 为单位 通量以 Pg a 碳 为单位 由图 1 可以看出 土壤呼吸即使发生较小的变 化也会等于或超过由于土地利用改变和 或 化石燃 料燃烧而进人大气的 CO2年输入量 所以土壤呼吸 的变化能显著地减缓或加剧大气中 CO2的增加 进 而影响气候变化 全球变暖将有利于增强土壤呼 吸 释放出更多的 CO2 又进一步加剧了全球变暖的 趋势 我们应该认识到土壤呼吸作用的全球通量是 大的 也应当明白 在人类干预之前陆地植物和土壤 吸入与呼出的碳是接近平衡的 然而正是由于包括 土壤破坏在内的人类活动所产生的 CO2 对大气 CO2浓度的上升和可能的全球变暖起着重要的作 用 因此 更好地理解土壤呼吸作用和它的各个环 节 特别是控制土壤有机质分解作用的因素极为关 键 这样 才有助于我们作出有关土壤碳变化速率 和变化方向的正确评估 这对于制定和执行缓和气 候变化方面的政策 措施是必不可少的 土壤呼吸量通常是通过直接测定从土壤表面释 出的 CO2量来确定的 最早期的测量在 80 多年前 就已进行 9 目前的测定方法主要有 静态气室 法 密闭或敞开系统的动态气室法 CO2浓度梯度法 和微气象法 但不同方法的测值存有相当大的差 异 至今还缺乏全面的可对比性研究 已知的影响土壤呼吸作用速率的重要因素有 1 温度 2 土壤湿度 3 植被和基层质量 4 净 生态系统生产力 5 净初级生产力在地上地下的相 对分配 6 地上植被和地下动植物区系的种群和群 落动力学 7 土地利用和 或 扰动方式 如火 毫无疑问 来自土壤的 CO2通量与植物生长密 切相关 植物生长为分解者提供有机残留物 当有 机碳加入到土壤中时 土壤呼吸速率增大 对全球 主要生物群落的研究表明 7 土壤呼吸速率和净初 级生产力 NPP 之间存在正相关关系 r 2 0187 土壤呼吸速率在热带潮湿森林地区最高 碳可达 1 260 g m 2 a 1 那儿植物生长茂盛 条件非常有 利于分解者 而在寒冷和干旱气候地带则最低 例如 苔原 碳为 60 g m 2 a 1 在活根系呼吸占总呼吸比例已知的情况下 可 根据土壤有机碳存贮量和土壤呼吸速率计算出土壤 中碳的平均滞留时间 假设活根系呼吸量占 30 各种生态系统中土壤有机质的平均滞留时间介于 10 a 热带草原 与 500 a 苔原 沼泽和湿地 之间 全球陆地 土壤有机质 碳的总平 均滞留时间 为 32 a 7 土壤碳动力学研究的大多数模型发现 可将土 壤有机质区分为两个具有不同更新时间的碳库 1 靠近土壤表层由新鲜残留物组成的 小0碳库 更新 速度快 流通量大 2 贯穿整个土壤深层剖面的由 难以分解的腐殖质复合物组成的 大0碳库 更新十 分缓慢 许多学者根据放射性14C 含量的测定 获 得了不同深度土壤有机质的平均滞留时间或更新时 间 T rumbore 1993 10 测得的数值在 10 a 到 1 万 a 之间 随深度而增加 因此 在研究土壤 CO2通量 变化时 必须特别注意土壤表层附近的不稳定碳库 的变化 显然 人为扰动或全球变暖引起的土壤 CO2通量释放的增大主要源于具有最短更新时间的 不稳定碳库 例如 Edwards 和 Sollins 11 发现温带 森林土壤的 CO2年生产量中有 83 是仅为 15 cm 的表层土壤提供的 2 大气 CO2和全球温度升高对土壤呼 吸的影响 若其他变量保持不变 大气中 CO2的增高 增强 植物生长 将会导致更多的植物碎片进入土壤 其中 小部分未被分解使土壤成为大气 CO2的一个汇 Harrison 等人 1993 12 指出 CO2对植物生长的促 进可以解释大气 CO2的 去向不明汇0的约一半 这 是由于土壤中碳存储量增大的缘故 一些野外实验 也表明 当植物生长于高浓度的 CO2条件下 土壤有 352 李玉宁 王关玉 李 伟 地学前缘 Earth Science Frontiers 2002 9 2 机质增加 13 14 另一方面 大部分土壤中的微生物群落是受有 机物的可利用量所控制的 在加利福尼亚州一块暴 露于升高的 CO2浓度下 3 a 的草地群落的实验中 可以观测到地下微生物群落活动的增强 来自土壤 表层的 CO2通量碳从 323 g m 2 a 1增加到 440 g m 2 a 1 14 类似的情况也在北卡罗来纳州一片 暴露于 550 10 6大气 CO2的 15 a 生长龄的火炬松 人造林地的实验中被观测到 土壤 30 cm 深度处孔 隙中 CO2浓度比周围正常 CO2条件下参照树林的测 定值大约高30 15 这就是说 高的CO2浓度下的 植物生长可以增加土壤中额外的碳 但是其中的大 部分很可能通过微生物的分解作用 异养呼吸 又以 CO2返回到大气圈 然而 在寒冷地带 例如北方森 林 低温大大抑制了分解作用 有利于大量的有机碎 片聚积在土壤中 16 如果地球温度因温室效应而上升 全球土壤也 随之变得更热 特别是高纬度地区 除了一些沙漠 地区外 土壤呼吸随温度升高而增强 7 17 根呼吸 对温度升高尤其敏感 18 几乎所有全球气候变化 模型都预示 全球变暖 将会导致 土壤中碳的 下 降 19 20 T rumbore 等 1996 21 指出土壤碳的最大流失 见于热带地区 他们的观测结果表明深部 大0碳库 具有明显较快的更新时间 然而 更多的研究证明 寒冷气候环境的土壤对气候变暖的响应最大 例 如 在美国的阿拉斯加州的苔原生境 Oechel 等 1993 22 1995 23 发现了由于最近气候变暖而导 致土壤中有机 物大量流 失的证据 Goulden 等 1998 24 发现 在加拿大曼尼托巴省北方森林里发 生早春解冻的几个暖和年份中 土壤碳呈现明显流 失 在苔原地带 永冻层的融化和相随的潜水面降 低可以导致分解作用的大大增强 25 26 因此 随着 全球变暖 最大的土壤碳流失将会发生在北方森林 和苔原地区 那儿有最大的易变化的有机物贮存和 预计最大的温度上升 这些地区土壤中 CO2的大量 释出又会加剧地球大气的温室效应 显然 我们将面临着大气 CO2和全球温度同时 上升的影响 那么在未来 土壤是碳的净源还是净 汇 大自然本身已经告诉我们 热带雨林有高的净 初级生产力 也就是较高的 CO2 和湿热条件 大多 数全球变暖模型认为的情况 但是热带地区土壤的 碳含量却比北方地区土壤的碳含量少得多 Batjes 1996 27 Cebrian 和 Duarte 1995 28 发现 全球生 物群落的土壤有机质贮库与净初级生产力之间的关 系极其微弱 图 2 这表明 植物碎片的大量输入 图 2 全球生态系统中土壤有机质存量 碳 g m 2 与净初级生产力 碳 g m 2 d 1 之间关系 据 Cebrian 和 Duarte 1995 28 Fig 2 Relationships between the mass of soil organic matter C g m 2 and the net primary production C g m 2 d 1 in ecosystems of the world 未必导致土壤有机质的大量聚积 事实上 在分解者 受到其他因素 例如温度 限制的地方 土壤有机质 才会聚积起来 随着地球不断变暖 分解作用受温 度限制的地区将逐渐减少 土壤将日益成为 CO2进 入大气的一个重要的源 McGuire 等 1995 20 提出的模型证实 在全球 温度为 1 e 和大气含 650 10 6CO2的条件下 土 壤作为一个汇能接纳 28 Pg 的碳的有机质 在今后 的 50 a 里 这个汇 碳 0156 Pg a 与化石燃料的 释放量 那时 碳将达到 15 Pg a 相 比 仅 占 317 与 上 述 模 型 的 结 果相 一 致 Oechel 等 1994 29 发现同时暴露于高 CO2浓度和较温暖条 件下 的 苔 原 土 壤 是 一 个 小 的汇 McGuire 等 1995 20 认为 干旱的灌丛带和旱生林地将会发生 最大的绝对变化 在那些地区由于土壤中的分解作 用受到温度和湿度的联合限制 初级生产力越高 就 有可能将越多数量的有机质留在土壤中 联合国防 止荒漠化委员会也确认 只要做到正确合理的管理 干旱地带土壤就能对 CO2起一个汇的作用 3 碳截留和免耕作 地球土壤含有大约 1 500 Pg 的碳 是地表陆地 上最大 的碳 库 比地 球植 被 中贮 存 的碳 含 量 李玉宁 王关玉 李 伟 地学前缘 Earth Science Frontiers 2002 9 2 353 560 Pg 约大 117 倍 全球的作物农业 即 不包括 放牧地 面积约为 17 亿 hm2 其土壤碳储量为 170 Pg 约占世界土壤碳总储量的 11 30 全球土地 利用变化资料表明 在过去 2 个世纪里 陆地生态系 统排放的 碳量占 人类活 动释放 CO2总 量的 一 半 31 32 根据 Houghton 1995 33 的估算 全世界 在1850 1980 年期间因土地利用变化而导致的 CO2释放总量为 120 Pg 碳 年释放量由 1850 年的 014 Pg a 增加到 1990 年的 117 Pg a 其中大约 1 3释放量来自开垦所致的土壤有机质流失 其余 2 3 则来自于植物生物量氧化 燃烧或分解 当土壤受到耕作扰动时 分解作用的条件 土壤 充气性和水含量 被改变 引起土壤呼吸速率增快 从而导致土壤有机质含量下降 耕作也破坏了土壤 团聚体 使得被稳定吸附的有机质暴露而加速其被 分解的过程 另一方面 当天然植被转变成农业时 新鲜植物碎片输入到土壤中的数量也会减少 随着 世界人口的不断增长和所需作物生产的增加 要求 21 世纪有更多的土地面积用于耕作 然而 农业土 壤中有机质的流失已成为大气 CO2升高的一个重要 原因 大气 CO2浓度从工业化之前的 280 10 6 相当于 595 Pg 的碳 上升到现今的 360 10 6 相 当于 760 Pg 的碳 增加量为 165 Pg 的碳 在过去 进入大气圈的这些人为释放的CO2中 有大约50 Pg 的碳是由耕作土壤中有机碳的矿物化所释放的 30 全球从耕作土壤中流失的碳在 20 世纪 80 年代已高 达 018 Pg a 34 因此 加强和改进土壤管理 通过 合适的管理实践来增加农业土壤中的碳贮存和缓和 大气 CO2上升 是我们的一项重要工作 在农业土壤中 减少 CO2净释放和增加土壤碳 贮存是同等意义的 这一过程称作碳截留 增加土 壤的碳贮存意味着要增加碳输入量和 或 减少土壤 异养呼吸作用 要增加土壤中有机残留物的输入 量 应当做到在提高净初级生产力 NPP 的同时 还 需维持或增加返回到土壤中的 NPP 比例 通常 大 多数农业活动所考虑的提高 NPP 重点是放在增加 收获量 食物 饲料或燃料 而不是作物残留物之上 我们已认识到能使农业土壤中碳含量增高的机制 土壤碳含量的高低受植物残留体的碳输入与主要由 分解作用引起的碳流失之间的平衡关系的控制 这 样 有关碳截留 增加碳 的土壤管理过程就可直接 理解为增加残留物输入量和 或 减少分解速率 即 异养呼吸 降低农业土壤中 CO2释放量的管理措施之一是 减少或免除土壤耕作 土壤扰动最小的耕作实践是 免耕作 也称为零耕作或直接播种 传统耕作 使用 犁 有损于土壤构造 增加团聚体被破坏的敏感性 研究资料表明 当将传统耕作转变为免耕作之后 土 壤团聚体的数量和稳定性有明显增加 图 3 从而 减少了团聚体内部有机质的分解作用 图 3 免耕作 NT 与传统耕作 CT 情况下 土壤中团聚体的相对稳定性比较 引自 Pausstian 等 2000 35 Fig 3 Relative aggregate stability in soil under no till NT versus conventional tillage CT 以水稳定团聚体的平均加权直径之比值来表示 免耕作情况下分解速率减少的事实也可以通过 由碳稳定同位素测定所得到的土壤碳平均滞留时间 来加以证实 来自美国 加拿大和法国的实验资料 表明 表 2 免耕农业与传统耕作相比 有机质的平 均滞留时间增加了约 1倍 表 2 免耕作 NT 与传统耕作 CT 情况下 土壤碳的平均滞留时间比较 Table 2 Comparison of mean residence time MRT of the soil C under no till and conventional plow based tillage 地点NT 年 CT 年 NT CT文献 美国内布拉斯加州7344117Six 等 1998 36 加拿大 Delhi2614119 Ryan 等 1995 37 法国 Boigneville3818211 Balesdent 等 1990 38 当实 施 免耕 农 业 时 土 壤 有 机 质 流 失 减 少 39 40 据估算 美国普遍采用免耕技术后 在 30 a 里能截留 0128 0145 Pg 碳 41 在欧洲 免耕 作农业实验也初步表明 土壤截留的碳量约占全球 化石燃料燃烧所释放 CO2总量的 018 42 43 一 些研究还发现 当耕作土壤被恢复到天然植被时碳 截留速度达到最大 44 45 354 李玉宁 王关玉 李 伟 地学前缘 Earth Science Frontiers 2002 9 2 4 结论 1 土壤呼吸是全球碳循环中重要的流通途径 土壤呼吸的变化将显著影响大气 CO2的浓度 控 制土壤呼吸将能有效缓和大气 CO2的升高和温室效 应 2 大气 CO2升高本身使土壤有机质增加 但其 中的大部分又通过微生物分解作用返回到大气圈 只有在分解作用受温度限制的地区碳才能被截留和 得以聚集 使土壤成为 CO2的汇 3 全球温度升高使分解作用受温度限制的地 区 比如北方森林和苔原地区 减少 扩大了全球土 壤呼吸的范围 加快了 CO2从土壤中的释放 使土壤 日益成为 CO2进入大气的源 4 大气 CO2和全球温度升高的联合作用使土 壤呼吸加剧 加快了碳从土壤中的释放 5 土壤受耕作扰动时 土壤团聚体被破坏 分 解条件被改变 引起土壤呼吸速率加快 从而导致土 壤有机质下降 大量实践证明 实行免耕作将有利 于延长碳的平均滞留时间 减少有机质流失 能有效 缓和大气 CO2的升高和温室效应 References 参考文献 1 SU NDQU IST E T 1The global carbon budget J 1 Science 1993 259 934 9411 2 KEVENBOLDEN K 1Gas hydrates geological perspective and global change J 1Reviews of Geop hysics 1993 31 173 1871 3 CIAIS P TANS P P T ROLIER M et al1 A large northern hemisphere terrestrial CO2sink indicated by the 12 C 13C ratio of atmospheric CO2 J 1Science 1995 269 1098 11021 4 SCHLESINGER W H1Biochemistry A n A nalysis of Global Change M 12nd ed1 San Diego Academic Press 19971 5 SINGH J S GUPTA W H1 Plant decomposition and soil resp i ration in terrestrial ecosystems J 1 Bot Rev 1977 43 449 5291 6 BOWDEN R D NADELHOFFER K J BOONE R D et al1 Contributions of above ground litter below ground litter and root respiration to total soil respiration in a temperatemixed hardwood forest J 1 Can J For Res 1993 23 1402 1407 7 RAICH J W SCHLESINGER W H1T he global carbon dioxide flux in soil respiration and its relationship to vegetation and cl i mate J 1 Tellus 1992 44 81 891 8 MUSSELMAN R C FOX D G1 A review of the role of temper ate forests in the global CO2balance J 1 A ir Waste Manage A s soc 1991 41 798 8071 9 GAINEY P L1Parallel formation of carbon dioxide ammonia and nitrate in soil J Soil Sci 1919 7 293 3111 10 TRUM BORE S E1 Comparison of carbon dynamics in tropical and temperate soils using radiocarbon measurements J 1 Global Biogeochem Cycles 1993 7 275 2901 11 EDWARDS N T SOLLINS P1 Continuous measurement of carbon dioxide evolution from partitioned forest floor components J 1 Ecology 1973 54 406 4121 12 HARRISON K G BROECKER W S BONANI G1 A strategy for estimating the impact of CO2fertilization on soil carbon stor age J 1 Global Biogeochem Cycles 1993 7 69 801 13 WOOD C W T ORBERT H A ROGERS H H et al1 Free air CO2enrichment effects on soil carbon and nitrogen J 1 A gric For Meteor 1994 70 103 116 14 HUNGAT E B A HOLLAND E A JACKSON R B et al1 T he fate of carbon in grasslands under carbon dioxide enrichment J 1 Nature 1997 388 576 5791 15 SCHLESINGER W H ANDREWS J A1 Soil respiration and the global carbon cycle J 1 Biogeochemistry 2000 48 7 201 16 SCHLESINGER W H1 Carbon balance in terrestrial detritus J 1 A nn Rev Ecol Systematics 1977 8 51 811 17 RUSTAD L E FERNANDEZ I J1 Experimental soil warming effects on CO2and CH4flux from a low elevation spruce fir forest soil in Maine U1S1A J 1 Global Change Biol 1998 4 597 6051 18 BOONE R D NADELHOFFER K J KAYE J P1 Roots exert a strong influence on the temperature sensitivity of soil respiration J 1 Nature 1998 396 570 5721 19 SCHIM EL D S BRASWELL B H HOLLAND E A et al1 Cl i matic edaphic and biotic controls over storage and turnover of carbon in soils J 1 Global Biogeochem Cycles 1994 8 279 2931 20 MCGUIRE A D MELILLO J M KICKLIGHT ER D W et al1 Equilibrium responses of soil carbon to climate change em pirical and process based estimates J 1 Biogeog 1995 22 785 7961 21 T RUMBORE S E CHADWICK O A AMUNDSON R Rapid ex change between soil carbon and atmospheric carbon dioxide driven by temperature change J 1 Science 1996 272 393 3961 22 OECHEL W C HAST INGS S J VOURL IT IS C et al Recent change of arctic tundra ecosystems from a net carbon sink to a source J 1 Nature 1993 361 520 5231 23 OECHEL W C VOU RLITIS G L HASTINGS S J et al Change in arctic CO2flux over two decades effects of climate change at Barrow Alaska J 1 Ecological App lications 1995 5 846 8551 24 GOU LDEN ML WOFSY S C HARDEN J W et al1Sensitivity of boreal forest carbon balance to soil thaw J Science 1998 279 214 2171 李玉宁 王关玉 李 伟 地学前缘 Earth Science Frontiers 2002 9 2 355 25 BILLINGS W D LUKEN J O MORTENSEN D A1 Increas ing atmospheric carbon dioxide possible effects on arctic tundra J 1 Oecologia 1983 58 286 2891 26 M OORE T R KNOWLES R 1The influence of water table lev els on methane and carbon dioxide emissions from peatland soils J 1 Can J Soil Sci 1989 69 33 381 27 BAT JES N H1T otal carbon and nitrogen in soils of the world J 1 European J Soil Science 1996 47 151 163 28 CEBRIAN J DUARTE C M1Plant growth rate dependence of detrital carbon storage in ecosystem J 1Science 1995 268 1606 16081 29 OECHEL W C COWLES S GRU LKE N1 T ransient nature of CO2fertilization in arctic tundra J 1 Nature 1994 371 500 5031 30 PAUSTIAN K ANDREN O JANZEN H1 Agricultural soil as a C sink to offset CO2emissions J 1Soil Use Manage 1997 13 230 2441 31 POST W M PENG T H EMANU EL W R1 The global carbon cycle J 1 A m Sci 1990 78 310 3261 32 HOUGHT ON R A SKOLE D L1 Carbon A 1TURNER B L CLARK W C KAT ES R W1 The Earth as Transf ormed by Human Action M 1 Cambridge U1K Cambridge University Press 19901393 4081 33 HOUGHTON R A1 Changes in the storage of terrestrial carbon since 1850 A 1 LAI R et al Soil and Global Change M 1 Boca Raton Florida U S A CRC Press 1995145 651 34 SCHLESINGER W H1 Soil organic matter a source of atmo spheric CO2 A 1 WOODWELL G M 1T he Role of T errestrial Vegetation on the Global Carbon Cycle M 1New York John Wiley 1984 111 1271 35 PAUST IAN K SIX J ELLIOT T E T1 Management options for reducing CO2emissions from agricultural soils J 1 Biogeo chemistry 2000 48 147 1631 36 SIX J ELLIOTT E T PAUSTIAN K1 Aggregation and soil organic matter accumulation in cultivated and native grassland soils J 1 Soil Sci Soc A mer J 1998 62 1367 1377 37 RYAN M C ARAVENA R GILLHAM R W1 The use of 13 C natural abundance toinvestigate the turnover of microbial biomass and active fractions of soil organic matter under two tillage treatments A 1LAL R KIMBLE J LEVINE E et al Soils and Global Change M 1Boca Raton Florida U S A CRC Press 1995 351 3601 38 BAL ESDENT J MARIOTTI A BOISGONTIER D1 Effect of tillage on soil organic carbon mineralization estimated from 13 C abundance in maizefields J 1 Soil Sci 1990 41 587 596 39 WOOD C W WEST FALL D G PETERSON G A1 Soil carbon and nitrogen changes on initiation of no till cropping systems J 1 Soil Sci Soc A mer 1991 55 470 476 40 CAMPBELL C A BIEDERBECK V O MCCONKEY B G1 Soil quality effect of tillage and fallow frequency J 1 Soil Biol Biochem 1990 31 1 7 41 KERN J S JOHNSON M G1 Conservation tillage impacts on national soil and atmospheric carbon levels J 1 Soil Sci Soc A mer 1993 57 200 210 42 SM ITH P POWLSON D S GLENDINING M J1 Potential for carbon sequestration in European soils preliminary estimates for five scenarios suing results from long term experiments J 1 Global Change Biol 1997 3 67 79 43 SMITH P POWLSON D S GLENDINING M J1 Preliminary estimates of the potential for carbon mitigation in European soils through no till farming J 1Global Change Biol 1998 4 679 6851 44 BURKE I C LAUENROTH W K COFFIN D P 1 Soil organic matter recovery in semiarid grasslands implications for the con servation reserve program J 1Ecological Ap plications 1995 5 793 8011 45 ROBLES M D BURKE I C1 Legume grass and conservation reserve program effects on soil organic matter recovery J 1 E cological A pplications 1997 7 345 357 SOIL RESPIRAT ION AND CARBON CYCLE LI Yu ning WANG Guan yu LI Wei School of Earth and Space Sciences Peking University Beijing 100871 China Abstract The flux of carbon from soils to the atmosphere occurs primarily in the form of CO2 and is the re sult of soil respiration1The estimate of the magnitude of their flux is approximately 75 Pg C a which makes soil respiration one of the major pathways of flux in the global carbon cycle1 Increased storage of carbon in world soils could help offset further anthropogenic emissions of CO2 whereas a release could significantly ex acerbate the increase of atmospheric CO2and reinforce the greenhous