生物及土壤檢測儀問答：什么是土壤呼吸?

土壤呼吸近乎是陸地生態系統土壤與大氣之間CO2交換的*輸出途徑，直接決定著土壤中碳素周轉的速度，土壤呼吸的微小變化將對全球碳收支平衡產生明顯的影響，并影響未來大氣中CO2濃度的變化情形。隨著全球變暖趨勢的不斷加強、全球土地利用/土地覆被方式的不斷變化，將有可能在一定程度上減弱陸地生態系統的碳匯能力，同時增加土壤呼吸的強度，相反如果采用合適的陸地生態系統碳管理政策和實施相應的增匯技術卻有可能增加陸地生態系統的碳匯能力。因此，充分認識不同生態系統土壤與大氣含碳氣體(CO2、CH4、CO)交換過程區域分異的生物環境學機制已引起學術界的高度重視。環境土壤學是研究人類活動引起的土壤環境質量變化，以及這種變化對人體健康、社會經濟、生態系統結構和功能的影響，探索調節、控制和改善土壤環境質量的途徑和方法。

土壤是環境要素之一。從生產的角度看，土壤能為綠色植物提供肥力(水分和養料);從保護環境的角度看，土壤具有同化和代謝進入土壤中的污染物的能力，因而是人類不可缺少的自然資源。

環境土壤學是環境問題出現以后在土壤學基礎上發展起來的新興學科，是環境地學的一個分支。土壤同綠色植物有著密切的相互依存的關系。因此從廣義上說，環境土壤學研究的對象應當是土壤—植物系統。這個系統由土壤的無機部分、土壤的有機部分、植物三個亞系統組成。

土壤-植物系統是生物圈的基本結構單元，是聯系城鄉生態系統的紐帶，也是溝通植物和動物的橋梁。這個系統具有把太陽能轉化為生物化學能貯存起來的特殊功能。但是它如果受到污染，尤其是污染負荷超過它的容量，它的生物生產力*會下降，甚至全部喪失。而且土壤中的污染物還會擴散到大氣和水體中，進入植物體，通過食物鏈危害人群的生命和健康。

土壤-植物系統中的有機體密度*高，生命活動*旺盛。因而它對污染物具有很強的凈化能力。它可以通過一系列的物理、化學和生物學過程，如吸收、吸附、離子交換、絡合-整合、氧化還原、沉淀、轉化和降解等作用，凈化進入土壤中的污染物。

環境土壤學的核心*是認識和掌握土壤一植物系統的污染和凈化功能這一對矛盾的發生、發展、轉化和統一的過程，以便采取必要的對策和措施，使矛盾朝著有利于人類的方向發展。

環境土壤學在研究方法上主要有下列特點：

綜合運用環境地學和環境生物學的研究方法。環境土壤學研究涉及生態系統中的能量流動和物質循環及其環境效應，因此在實驗手段方面，近來越來越多地運用微宇宙方法，采用土壤—植物系統開放式滲漏器抽汲式滲漏器和受控環境污染模擬實驗系統。

宏觀研究和微觀研究的結合。環境土壤學的研究工作中經常要在局部、區域，甚至全球范圍內通過野外布點采樣，或采用遙感、遙測等手段，取得大量資料信息和分析數據用宏觀的數理統計方法去掌握污染物在土壤中分布、遷移的時空規律，計算土壤環境對某些污染物的容量;同時，也要深入研究污染物在土壤環境中反應過程的微觀機理，從宏觀研究和微觀研究的結合上去探索解決問題的途徑。

應用環境分析化學的測試技術。土壤環境質量研究需要對土壤、植物中的大量元素、微量和超微量元素以及具有復雜分子結構的有機物進行分析測定，*低檢出限要求達到ppb或ppt數量級。此外，需要分析的樣品數量大，時空觀念強，因此，要求有靈敏準確、自動連續的測試手段。

建立數學模式。土壤一植物系統的污染及其生態效應的發生過程具有隱蔽性、長期性和不易恢復性的特點。土壤的形成和進化要經歷很長的年代，但可以因人為污染毀于一旦，因此土壤污染的防治對策，應當特別重視預防為主的方針。要求從污染源的調查，污染物的定性、定量分析開始，結合其他變化條件，將土壤一植物系統及其邊界環境中污染物的遷移、歸宿的物理化學過程，轉化為數學模式和電子計算機語言程序，以便預測土壤環境中某些主要參數的變化趨勢為制定環境保護政策和優選技術方案提供科學依據。

環境土壤學的基本內容

保護土壤資源，提高土壤-植物系統的生產能力，充分利用土壤-植物系統對污染物的凈化能力，是環境土壤學研究的基本目的。它的主要研究內容包括：

研究土壤背景值。其方法是，積累原始性和基礎性資料，建立土壤環境背景資料數據庫，以保證研究資料的準確性、可比性、系統性和完整性。

研究土壤環境污染現狀，進行綜合評價，并根據國民經濟發展的需要以及可能采取的環境保護措施，對土壤環境質量作出科學的預測。

研究土壤及其邊界環境中污染物特別是主要污染物的遷移、轉化和分布規律，弄清它們的來源和歸宿。

定量研究人為污染因素(物理的、化學的和生物學的)對土壤物理、化學、生物學特性的微觀機理和宏觀生態效應。

研究土壤-植物系統污染的生態效應和衛生學評價，進行流行病學的統計相關分析和因果關系定量分析。如土壤及其邊界環境污染對資源利用、生物生產力和生態效應的影響評價。

研究土壤-植物系統對主要污染物的凈化功能和作用機理、反應動力學及其環境條件，為發展城市污水的土地處理系統提供科學依據。

建立土壤及其邊界環境中污染物遷移、轉化規律的生物物理化學行為數學模式，并通過實踐不斷加以修改和完善。

在嚴格的環境土壤學實驗基礎上，參考各種環境質量基準值，研究土壤環境標準。

綜合污染源、污染物類型、污染方式、污染途徑、土壤類型及其分布的地貌條件、地球化學特征、氣候和水文條件等因素，計算土壤的環境容量，確定表述土壤環境容量的數學模式，為實行土壤污染的總量控制土壤環境容量的數學模式，為實行土壤污染的總量控制提供科學依據。

在發展國民經濟的過程中，研究廠礦、企業、城市和大工程對土壤環境質量的影響。

通過實地調查和實驗，研究土壤-植物系統及其邊界環境的污染防治途徑和措施。

研究土壤環境質量基準，例如收集和制備各種標準土壤樣品、生物樣品、純化學標準品，建立跨部門的技術協作網，實現土壤環境分析測試方法的標準化。

環境土壤學展望

過去環境土壤學的研究工作取得了一定進展：但還局限在土壤、大氣、水這些單介質中進行。今后必須十分重視污染物在土壤-植物系統及其邊界環境中遷移、轉化的生物、物理和化學行為、反應機理和動力學等重要過程的動態研究;充分利用系統分析原理和方法建立數學模式和電子計算機語言程序。

只要把上述研究和土壤環境監測系統的工作以及開展野外調查和定位站研究等有機地結合起來，是可以把環境土壤學的研究工作提高到新的水平上。