Klímaváltozás hatása a talajlégzésre „A természetben nincs jutalom és nincs büntetés. Csak következmények vannak.” (Robert G. Ingersoll)

Talajlégzés fogalma Talajból a légkörbe való szén-dioxid áramlás : CO2 efflux Talajlégzés komponensei Gyökérlégzés és rhizoszféra respiráció Mikrobiális respiráció (a talajban folyó lebontó folyamatok miatt) Talajlakó állatok (ízeltlábúak, fonálférgek, gyűrűsférgek stb.) /ezekkel a talajlégzésről szóló cikkek ritkábban foglalkoznak

Miért mérjük a talajlégzést? Nagyléptékű szénforgalmi vizsgálatok: bioszféra-atmoszféra interakciók modellezése szénmérlegek készítése (társulástól biomokon át a globális szintig) globális klímaváltozás modellek, predikciók Talajok minősítése: mezőgazdasági talajok működése talajszennyezés következményeinek vizsgálata Talajlégzés természetének vizsgálata: az egyes összetevők elkülönítése, aránya talajhőmérséklet hatása illetve hőmérsékletfüggés változása talajnedvesség hatása talaj tápanyagtartalmának hatásai külső szén-dioxid koncentráció hatása (FACE = Free Air Carbon-dioxide Enrichment kezelés) (Hendrey et al., 1993) Talajlégzés mérés módszertanának elemzése: módszerek összehasonlítása, megbízhatósága

Talaj- és gyökérlégzés mérési módszerei alkáli abszorpciós technika statikus kamra csatlakoztatásával gázkromatográfia statikus kamrával infravörös gázanalizátor (IRGA) statikus vagy dinamikus, nyílt vagy zárt rendszerű kamrával eddy kovarianciás technika (szén-dioxid áramok mérése)

A talajlégzés mérése

Talajlégzés intenzitásának éves menete, 2003

A respiráció elkülönítése gyökér- és rhizoszféra-, valamint mikrobiális légzésre komponens integráció: megmérik minden talaj kompartment szén-dioxid efflux rátáját, majd az egyes komponensek tömege alapján kiszámolják a teljes effluxot gyökér kizárás: megmérik a szén-dioxid efflux rátát gyökérrel és gyökér nélkül (gyökér­eltávolítással, körülárkolással vagy gyökér gap analízis segítségével) stabil szén izotóp technika (13C) (Pendall et al., 2001)

A respiráció mértékét befolyásoló tényezők: hőmérséklet talajnedvesség vegetáció és szubsztrát minőség ökoszisztéma netto primer produkciója (NPP) növényzet gyökérsűrűsége és a felszín alatti biomassza allokáció talaj fizikai és kémiai tulajdonságai felszín feletti és alatti flóra és fauna populáció és társulás dinamikája földhasználat/zavarás típusa, mértéke

A hőmérséklet hatása Q10 = e10β A talajlégzés a hőmérséklettel pozitív korrelációt mutat. 40°C felett a biokémiai folyamatok annyira felgyorsulnak, hogy a respirációs szubsztrátok hiánya lép fel, és esetleg csökken a respiráció. A Q10 hőmérsékleti koefficiens a T hőmérsékleten és a T+10°C hőmérsékleten végbemenő folyamatok mértékének az arányszáma. Sokan használják a Q10 -et a talajlégzés és a hőmérséklet exponenciális viszonyának a kifejezésére. Q10 = e10β Nagy általánosságban Q10 = 2.

A talajnedvesség hatása Víz stresszre a növényi sejtválasz két típusa: Kezdetben a mérsékelt dehidratáció respiráció növekedést okoz, később az erősebb vízvesztés miatt csökkenni kezd. A növekvő víz stressz következtében folyamatosan csökken a respiráció. Hőmérséklet és nedvesség interakciója: A talajlégzést korlátozzák a talajhőmérséklet és nedvesség szélsőségei. Másrészt a talajlégzés különböző hőmérsékleten általában gátlódik alacsony talajnedvességnél.

Nem vízlimitált időszak talajlégzése Nappali légzés Control Q10=1,20 Heat Q10=1,31 Drought Q10=1,24 Hajnali légzés Control Q10=2,19 Heat Q10=1,94 Drought Q10=2,16

Talajlégzés 2003

Talajlégzés 2004

További tisztázandó kérdések a talajlégzés vizsgálatok kapcsán A talajlégzés hőmérsékletfüggésének alapos vizsgálata a víz- és tápanyaglimitált fülöpházi homokpusztagyepben A gyökérlégzés arányának vizsgálata a talajlégzésben Fülöpházán Mikrobiális biomassza és talajlégzés kapcsolata a homokpusztagyepben

Légköri CO2-feldúsulás hatása Vizsgálata a FACE kezelés keretében: Free Air Carbon dioxide Enrichment (Hendrey et al., 1993). hajszálgyökér biomassza növekedése intenzívebb fotoszintézis megnövelt szénallokáció a gyökérzetbe respiráció növekedés

Tápanyag hozzáadás hatása Az alábbi tényezők megváltozhatnak: gyökérbiomassza allokációja gyökérlégzés intenzitása talaj tápanyag dinamikája mikrobiális biomassza szervesanyag lebontásának üteme talaj szervesanyag tartalma

Mikrobiális biomassza 2004 június