土壤呼吸温度敏感性的影响因素和不确定性

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一, 其对温度升高的敏感程度在很大程度上决定着全球气候变化与碳循环之间的反馈关系。为了深刻理解地下生态过程对气候变化的响应和适应,本文综述了土壤呼吸温度敏感性（Q10）的影响因子及其内在机制,并分析了当前研究存在的不确定性。土壤生物、底物质量和底物供应显著调控着土壤呼吸的Q10值,但研究结论仍然有很大差异。温度和水分等环境因子则通过对土壤生物和底物的影响而作用于土壤呼吸的温度敏感性,一般情况下,随着温度的升高,土壤呼吸的Q10值下降;水分过高或过低时Q10值降低。另外本文从土壤温度测定深度、时空尺度、土壤呼吸不同组分温度敏感性差异、激发效应以及采用方法的不同等几方面分析了温度敏感性研究存在的不确定性。并在此基础上, 指出了未来拟重点加强的研究方向:（1）土壤呼吸不同组分温度敏感性差异的机理;（2）底物质量和底物供应对温度敏感性的交互影响;（3）生物因子对土壤呼吸温度敏感性的影响。     

中国土壤呼吸温度敏感性空间格局的反演

土壤呼吸的温度敏感性（Q10）是模拟全球变暖与生态系统碳释放之间反馈强度的重要参数．虽然实验研究表明Q10值具有明显的空间异质性,但由于其空间分布格局的定量数据的缺乏,目前绝大多数生物地球化学模型将其简化成一个常数,并以此来预测未来的气候变化,这在一定程度上增大了模型预测的不确定性．本研究基于土壤有机碳的实测数据,并结合碳循环过程模型（CASA模型）,利用反演分析方法估算了8km空间分辨率下中国土壤呼吸温度敏感性的空间分布．结果表明,Q10值具有明显的空间异质性,且与实验方法估算的Q10值具有一致性;不同土壤类型的Q10值在1．09～2．38之间变化,其中火山灰土的Q10值最大,冷棕钙土的值最小;Q10值的空间分布与降水及土壤有机碳含量的关系密切．研究表明,该方法能有效反演Q10值的空间分布,从而有助于揭示碳循环规律并降低未来大气CO2浓度及气候变化预测的不确定性．     

苏北淤泥质海岸典型防护林地土壤呼吸及其温度敏感性

土壤呼吸及其温度敏感性研究是准确估计陆地生态系统碳平衡对未来气候变化响应的基础.我国漫长的淤泥质海岸有着大面积的防护林,其碳汇服务功能是一个非常值得研究的科学问题,因此,对淤泥质海岸防护林生态系统土壤呼吸及其温度敏感性的研究具有重要的意义.研究采用碱液吸收法对苏北淤泥质海岸杨树Populus tomentosa Carr.及水杉Metasequoia glyptostroboides Hu & Cheng两种典型海防林土壤呼吸及其温度敏感性进行了研究.结果表明:杨树和水杉林地4～11月份土壤呼吸速率变化范围分别为337～732mgCO2m-2h-1和257～821mgCO2m-2h-1,呼吸通量分别为128.57gCO2m-2和121.38gCO2m-2.杨树和水杉林地土壤呼吸速率季节变化均近似单峰曲线,最大值均出现在7月份,最小值分别出现在4月份和11月份.模型R=a×exp(b×T)能够很好地拟合林内气温及土壤温度变化对土壤呼吸的影响,温度是影响土壤呼吸的主要因子,能够解释土壤呼吸季节变化的50.5%～80.9%.土壤含水量与土壤呼吸关系不显著,不是其主要影响因子.利用林内气温及土壤2、5cm和10cm处温度得到杨树林地的Q10值分别为1.45、1.97、2.08、2.01,水杉林地的Q10值分别为1.92、3.29、2.89、3.00.研究结果表明,水杉林地土壤呼吸对全球变暖的响应比杨树林地更敏感.     

土壤呼吸对温度升高的适应

土壤呼吸是陆地生态系统碳循环的重要环节之一 ,其对温度升高的敏感程度在相当大的程度上决定着全球气候变化与碳循环之间的反馈关系。土壤呼吸对温度升高的适应是个比较普遍的现象 ,其表现形式主要为随着温度的持续升高和升温时间的延长 ,土壤呼吸对温度升高反应的敏感程度下降。产生这一现象的机制包括影响因子主导地位的转移和温度以外其他因子的协同变化。土壤呼吸对温度升高的适应可以视为碳循环对全球变暖的负反馈效应 ,它可能会在一定程度上缓和陆地生态系统对全球气候系统之间的耦合作用 ,并且导致土壤呼吸对全球温度升高响应的时空差异。由于目前生态系统模型多数没有考虑土壤呼吸的对温度升高的适应性 ,而采用统一的 Q1 0 值 ,其对未来土壤呼吸和未来气候变化幅度的预测可能存在偏差     

华西雨屏区苦竹人工林土壤呼吸各组分特征及其温度敏感性

通过在华西雨屏区苦竹(Pleioblastus amarus)人工林内建立固定样地、定期监测等方法,研究该人工林生态系统土壤呼吸各组分特征及其温度敏感性.结果表明:2010年2月-2011年1月,苦竹林平均土壤呼吸速率为1.13 μmol·m-2·s-1,仲夏最高,深冬最低;凋落物层、无根土壤和植物根系对苦竹林土壤呼吸的贡献率分别为30.9％、20.8％和48.3％,各呼吸组分的季节动态均与土壤总呼吸类似,并与温度和凋落量等因素相关;苦竹林土壤总呼吸(RST)、凋落物层CO2排放(RSL)、无根土壤CO2排放(RSS)和植物根系呼吸(RSR)的年碳排放量分别为4.27、1.32、0.87和2.08 MgC· hm-2 ·a-1;土壤总呼吸及其各组分与凋落量呈显著正线性相关,与土壤10 cm温度和气温均呈显著正指数相关;基于土壤温度计算的RST、RSL、RSS和RSR的Q10值分别为2.90、2.28、3.09和3.19,凋落物层CO2排放的温度敏感性显著低于总呼吸和其他各组分.     

青藏高原高寒草地土壤碳矿化及其温度敏感性北大核心CSCD

青藏高原具有独特的海拔、气候和生态系统类型,弄清其土壤有机质分解及其温度敏感性对于揭示青藏高原土壤碳储量变化及其碳汇功能具有重要意义。该文利用青藏高原西北部草地的11个封育-自由放牧成对草地,通过测定不同温度(5、10、15、20和25℃)培养下的土壤碳矿化速率,探讨了土地利用方式对该地区土壤碳矿化及其温度敏感性的影响。实验结果表明:温度对青藏高原高寒草地的土壤碳矿化具有显著影响,温度越高土壤碳矿化量越大。从东至西,土壤碳矿化量逐渐降低。草地土壤碳矿化量与土壤有机碳和土壤全氮含量显著正相关;即土壤有机碳和土壤全氮含量越高,土壤碳矿化量就越高。土地利用方式对土壤碳矿化的温度敏感性(Q10)无显著影响,Q10值变化范围为1.4–2.4;其中,放牧草地Q10的平均值为1.83,封育草地Q10的平均值为1.86。此外,Q10与土壤有机碳和土壤全氮含量无显著的相关关系,也无明显的空间格局。放牧和封育对青藏高原高寒草地土壤碳矿化的温度敏感性无显著影响,为深入分析青藏高原土壤碳汇功能及其对未来气温升高的响应提供了重要的理论依据。     

两种农田土壤不同组分呼吸及其温度敏感性

为探讨农田土壤不同组分呼吸及其对温度变化的响应,选取山东平邑旱耕土和湖南桃江水稻土为供试土壤,设置4个温度水平(5、15、25、35 ℃),对两种土壤的轻组、重组及全土进行63 d的培养试验.结果表明: 两种土壤全土的呼吸均高于轻组和重组.旱耕土重组的呼吸高于轻组,水稻土重组和轻组的呼吸在5～25 ℃温度水平下无显著差异,但35 ℃下重组高于轻组.在不同温度水平下,旱耕土轻组、重组和全土累积呼吸量分别占其初始碳的0.3%～2.8%、0.4%～3.7%和0.6%～7.0%,水稻土分别占其初始碳的0.4%～3.0%、0.3%～3.8%和0.7%～5.3%.两种土壤全土及轻、重组呼吸的温度敏感性(Q₁₀)均随温度升高和培养时间延长而降低;水稻土重组的Q₁₀高于轻组,旱耕土重组和轻组Q₁₀的差异无明显规律.在5～25 ℃温度水平下,旱耕土全土Q₁₀显著高于水稻土,但在25～35 ℃下低于水稻土.说明平邑旱耕土有机碳矿化强度高于桃江水稻土,且对温度变化的响应总体比水稻土更敏感.     

施肥对油茶园土壤呼吸和异养呼吸及其温度敏感性的影响

油茶是中国南方重要的木本食用油料树种,研究施肥对油茶园土壤呼吸及其温度敏感性的影响,对于估算中国南方典型种植园林温室气体排放及其对气候变化的响应具有重要意义。设置对照(CK)、施肥(OF)、断根(CK-T)和断根施肥(OF-T)4个处理,采用静态箱-气相色谱法,通过多年观测,分析探讨施肥对油茶园土壤呼吸和异养呼吸及其温度敏感性的影响。结果表明:(1)施肥对油茶园土壤呼吸和异养呼吸无显著影响。研究期间,各处理(OF、CK、OF-T、CK-T)土壤CO_2通量依次为(77.91±2.59)、(73.71±0.97)、(66.82±1.02)mg C m~(-2)h~(-1)和(66.84±3.94)mg C m~(-2)h~(-1);(2)各处理土壤呼吸温度敏感性(Q_(10))表现为OF-T(1.96±0.01)CK-T(1.79±0.03)OF(1.77±0.01)CK(1.75±0.03),其中,OF-T处理下Q_(10)显著高于其他3个处理,即施肥显著增加了断根处理土壤呼吸Q_(10);(3)施肥显著增加了土壤表层NH_4~+-N和NO_3~--N含量,Q_(10)与土壤表层NH_4~+-N和NO_3~--N含量表现出显著的正相关关系。     

中国森林生态系统土壤呼吸温度敏感性空间变异特征及影响因素

土壤呼吸的温度敏感性(Q₁₀)是陆地碳循环与气候系统间相互作用的关键参数。尽管已有大量关于不同类型森林Q₁₀季节和年际变化规律的研究, 但是对Q₁₀在区域尺度的空间变异特征及其影响因素仍认识不足, 已有结果缺乏一致结论。该研究通过整合已发表论文, 构建了中国森林生态系统年尺度Q₁₀数据集, 共包含399条记录、5种森林类型(落叶阔叶林(DBF)、落叶针叶林(DNF)、常绿阔叶林(EBF)、常绿针叶林(ENF)、混交林(MF))。分析了不同森林类型Q₁₀的空间变异特征及其与地理、气候和土壤因素的关系。结果显示, 1) Q₁₀介于1.09到6.24之间, 平均值(±标准误差)为2.37 (± 0.04), 且在不同森林类型之间无显著差异; 2)当考虑所有森林类型时, Q₁₀随纬度、海拔、土壤有机碳含量(SOC)和土壤全氮含量(TN)的增加而增大, 随经度、年平均气温(MAT)、平均年降水量(MAP)的增加而减小。气候(MAT、MAP)和土壤(SOC、TN)因素间存在相互作用, 共同解释了33%的Q₁₀空间变异, 其中MAT和SOC是Q₁₀空间变异的主要驱动因素; 3)不同类型森林Q₁₀对气候和土壤因素的响应存在差异。在DNF中Q₁₀随MAP的增加而减小, 而其他类型森林中Q₁₀与MAP无显著相关性; 在EBF、DBF、ENF中Q₁₀随TN的增加而增大, 但Q₁₀对TN的敏感性在EBF中最高, 在ENF中最低。这些结果表明, 尽管Q₁₀有一定的集中分布趋势, 但仍有较大范围的空间变异, 在进行碳收支估算时应注意尺度问题。Q₁₀的主要驱动因素和Q₁₀对环境因素的响应随森林类型而变化, 在气候变化情景下, 不同森林类型间Q₁₀可能发生分异。因此, 未来的碳循环-气候模型还应考虑不同类型森林碳循环关键参数对气候变化的响应差异。     

施石灰对杉木人工林土壤呼吸及其温度敏感性的影响

我国酸沉降主要分布区域与杉木人工林主要分布区域重合,石灰添加是改良酸化土壤的有效措施。为探究酸沉降背景下施石灰对土壤呼吸及其温度敏感性的影响,本研究以杉木人工林土壤为对象,在2018年6月一次性添加0、1和5 t·hm^-2的氧化钙,于2020年6月开始进行为期一年的原位土壤呼吸速率观测。结果表明：与不施石灰相比,施石灰显著提高了土壤pH值和交换性Ca²⁺含量,不同石灰施用量之间无显著差异。杉木人工林土壤呼吸及其组分具有明显的季节差异,表现为夏季最高,冬季最低,施石灰未显著改变其季节动态特征。施石灰显著降低了土壤异养呼吸速率,提高了自养呼吸速率,最终导致施石灰对土壤呼吸无显著影响。土壤呼吸月动态变化与温度月动态变化基本保持一致,土壤呼吸与土壤温度呈显著的指数关系,施石灰后土壤呼吸及自养呼吸的温度敏感性(Q₁₀)呈上升趋势,土壤异养呼吸的Q₁₀呈下降趋势。综上,施石灰提高了杉木人工林土壤自养呼吸,显著降低了土壤异养呼吸,这有利于杉木人工林土壤固碳。     

植被类型变化对长白山森林土壤碳矿化及其温度敏感性的影响

土壤有机质是陆地生态系统最大的碳库,土壤有机质分解速率及其温度敏感性对生态系统碳循环及其碳汇功能具有重要影响。为揭示植被类型变化对森林土壤有机质分解的影响,以长白山针阔混交林的原生林和次生林为研究对象,分别将土壤在不同水分(30%、60%和90%土壤饱和含水量(SSM))和不同温度(5、10、15、20、25和30 ℃)下培养,在为期56 d的培养期内分9次测定土壤碳矿化速率。实验结果表明:植被类型、培养温度和水分对土壤碳矿化速率具有显著影响,且三者间存在显著的交互效应(P < 0.001)。次生林土壤碳矿化累积量显著高于原生林(P < 0.05),在90% SSM和温度30 ℃培养状况下分别为346.41 μgC/g和241.01 μgC/g。包含温度和水分的双因素模型可很好地拟合土壤碳矿化速率的变化,温度和水分可共同解释土壤碳矿化速率的82.7%-95.9%变异。次生林土壤碳矿化温度敏感性(Q₁₀)显著高于原生林;水分对温度敏感性的影响较复杂,次生林在60% SSM最高,而原生林在90% SSM最高。总之,原生林遭砍伐后将会加速土壤有机质的分解,从而降低土壤有机质含量;另外,根据Q₁₀值可以预测次生林土壤有机质的分解速率对全球变暖反映更明显。     

Aspects of carbon and nitrogen cycling in soils of the Bornhöved Lake district II. Modelling the influence of temperature increase on soil respiration and organic carbon content in arable soils under different managements

Based on field measurements in two agriculturalecosystems, soil respiration and long-term response ofsoil organic carbon content (SOC) was modelled. Themodel predicts the influence of temperature increaseas well as the effects of land-use over a period ofthirty years in a northern German glacial morainelandscape. One of the fields carried a maizemonoculture treated with cattle slurry in addition tomineral fertilizer (maize monoculture), the otherwas managed by crop rotation and recieved organicmanure (crop rotation). The soils of both fieldswere classified as cambic Arenosols. The soilrespiration was measured in the fields by means of theopen dynamic inverted-box method and an infrared gasanalyser. The mean annual soil respiration rates were 268 (maizemonoculture) and 287 mg CO₂ m^-2 h^-1(crop rotation). Factors controlling soil respirationwere soil temperature, soil moisture, root respirationand carbon input into the soil. Q₁₀-valuesof soil respiration were generally higher in winterthan in summer. This trend is interpreted as anadaptive response of the soil microbial communities.In the model a novel mathematical approach withvariable Q₁₀-values as a result oftemperature and moisture adjustment is proposed. Withthe calibrated model soil respiration and SOC werecalculated for both fields and simulations over aperiod of thirty years were established. Simulationswere based on (1) local climatic data, 1961 until1990, and (2) a regional climate scenario for northernGermany with an average temperature increase of 2.1 K.Over the thirty years period with present climateconditions, the SOC pool under crop rotation wasnearly stable due to the higher carbon inputs, whereasabout 16 t C ha^-1 were lost under maizemonoculture. Under global warming the mean annualsoil respiration for both fields increased and SOCdecreased by ca. 10 t C ha^-1 under croprotation and by more than 20 t C ha^-1 undermaize monoculture. It was shown that overestimationof carbon losses in long-term prognoses can be avoidedby including a Q₁₀-adjustment in soilrespiration models.     

高寒矮嵩草草甸冬季CO2释放特征

冬季碳排放在高寒草地年内碳平衡中占有重要位置。为探讨高寒草地冬季碳排放特征及温度敏感性,于2003-2005年在中国科学院海北高寒草甸生态系统研究站,利用密闭箱-气相色谱法连续观测了高寒矮嵩草草甸2个冬季的生态系统、土壤呼吸通量特征。结果表明:1)高寒矮嵩草草甸冬季生态系统呼吸、土壤呼吸均具有明显的日变化和季节变化规律,温度是其主要的控制因子,能够解释44%以上的呼吸速率变异。2)冬季生态系统呼吸与土壤呼吸速率在统计上没有显著差异,土壤呼吸占生态系统呼吸的比例高达85%以上。3)2003-2004年冬季生态系统呼吸、土壤呼吸的Q₁₀值分别为1.53,1.38;2004-2005年冬季生态系统呼吸与土壤呼吸的Q₁₀值为1.86,1.68,2个冬季生态系统呼吸的Q₁₀值均高于土壤呼吸。4)未发现高寒矮嵩草草甸冷冬年份的Q₁₀值高于暖冬年份以及冬季的Q₁₀值高于生长季。     

川西亚高山草甸土壤呼吸的昼夜变化及其季节动态

采用LI-8100A土壤碳通量自动测量系统,于2011年4—11月对川西亚高山草甸的土壤呼吸进行了测定,分析了水热因子对草甸昼、夜间土壤呼吸特征及其季节动态变化的影响。结果表明:1)川西亚高山草甸昼、夜间土壤呼吸的变化格局不同,昼间呈双峰型,夜间呈抛物线型;整个观测期(4—11月)内,夜间土壤呼吸占总土壤呼吸的46.79%,其中草盛期(6—9月)的昼、夜土壤呼吸占有较大比例。2)8次夜间土壤呼吸测定的变化趋势基本相同,最低值均在06:30—07:00左右;昼、夜间土壤呼吸季节变化的主要影响因素为土壤5 cm温度,Van’t Hoff指数模型和Lloyd和Taylor方程均适合预测整个的土壤呼吸通量。3)返青期(4—5月)和枯黄期(10—11月)的昼、夜间土壤呼吸差异不显著,均低于草盛期;整个观测期,草甸昼、夜间土壤呼吸与土壤温度均有显著的指数相关,而与土壤水分含量存在显著线性相关则表现在草返青期夜间及枯黄期昼、夜间。4)整个观测期昼、夜间的Q10值分别为3.90和3.74;对Q10值的分析表明,返青期昼土壤呼吸的Q10值最大(4.14),草盛期夜间的Q10值最小(1.40)。研究结果说明,采用昼、夜间土壤呼吸的瞬时值来推算土壤呼吸的季节通量和年通量时,不仅需要加大观测期间夜间土壤呼吸的测定,还需要考虑昼、夜间土壤温度和土壤含水量及其它生物因子的影响。     

降雨对草地土壤呼吸季节变异性的影响

利用土壤碳通量自动观测系统(LI-8150)对呼伦贝尔草原在自然降雨条件下的土壤呼吸作用进行了野外定位连续观测,研究结果表明:降雨对土壤呼吸作用存在激发效应和抑制效应,降雨发生后1-2 h内土壤呼吸速率可增加约1倍,当单次或者连续降雨累积量大于7-8 mm,或土壤含水量大于29%-30%时,降雨对土壤呼吸会产生明显的抑制作用。土壤呼吸的激发效应往往体现在次日,表现为次日平均土壤呼吸速率的显著升高;而抑制效应则在当日即可体现出来,表现为观测当日平均土壤呼吸速率的明显下降。土壤呼吸季节变异性与降雨频率和降雨强度密切相关,在降雨量一定的情况下,较低的降雨频率和较高的降雨强度会增加土壤呼吸的变异性。呼伦贝尔草甸草原而言,在生长季土壤平均含水量为16.5%时,土壤呼吸的温度敏感性值(Q₁₀)为2.12;而平均土壤含水量为26%时,Q₁₀值为2.82,明显高于前者,土壤含水量与Q₁₀之间存在正相关关系。降雨导致土壤呼吸的激发效应和抑制效应交替发生,使草地土壤呼吸的季节变异性增加,降雨格局变化必然会对草地碳循环和碳通量特征产生深刻影响。     

Climate change cannot be entirely responsible for soil carbon loss observed in England and Wales, 1978–2003

We present results from modelling studies, which suggest that, at most, only about 10–20% of recently observed soil carbon losses in England and Wales could possibly be attributable to climate warming. Further, we present reasons why the actual losses of SOC from organic soils in England and Wales might be lower than those reported.     

内蒙古不同类型草地土壤氮矿化及其温度敏感性

土壤氮矿化(Nitrogen mineralization)是土壤氮循环的重要环节,对土壤氮素供应以及植物生产力的维持具有十分重要的意义。沿中国东北草地样带(Northeastern China Transect, NECT)分别在典型草地、过渡草地及荒漠草地设置了3个实验样地,利用不同温度(5、10、15、20 ℃和25 ℃)和不同水分(30%、60%和90%土壤饱和含水量,Saturated soil moisture, SSM)的室内培养途径,探讨了不同类型草地的土壤氮矿化速率、土壤氮矿化的温度敏感性(Q₁₀)及其主要影响因素。实验结果表明:从典型草地至荒漠草地,土壤全碳、全氮、全磷、微生物生物量碳氮含量均表现为逐渐下降的趋势;类似地,土壤净氮矿化速率、硝化速率也逐渐降低。在20 ℃和60% SSM时,土壤净氮矿化速率表现为典型草地 (0.715 mg N kg^-1 d^-1) > 过渡草地 (0.507 mg N kg^-1 d^-1) > 荒漠草地 (0.134 mg N kg^-1 d^-1);相反,温度敏感性却逐渐升高,温度敏感性与基质质量指数呈负相关。草地类型和水分对于土壤净氮矿化速率、硝化速率具有显著影响,且二者间具有显著的交互效应。包含温度和水分的双因素模型可很好地拟合土壤氮矿化速率的变化趋势(P < 0.0001),二者可共同解释土壤硝化速率92%-96%的变异。土壤氮矿化沿着草地演替呈现出很好的空间格局、并与温度和水分具有密切关系,为解释内蒙古草地空间分布格局提供了理论基础。     

施氮对青藏高原东缘窄叶鲜卑花灌丛土壤呼吸的影响

开展土壤呼吸对大气氮沉降增加的响应研究对预测陆地生态系统碳循环具有重要意义。采用外施氮肥模拟氮沉降,结合壕沟法分离土壤呼吸组分,研究青藏高原东缘主要的灌丛类型——窄叶鲜卑花(Sibiraea angustata)灌丛土壤呼吸对不同施氮水平(N0(对照)、N2、N5和N10分别相当于0、2、5和10 g N m-2a-1浓度的氮沉降)的短期响应。结果表明:试验期间(2012年5—10月份),(1)土壤呼吸呈现明显的季节变化,施氮对生长季土壤总呼吸、异养呼吸无显著影响,而对自养呼吸有显著的抑制作用(P0.05)。(2)土壤呼吸也存在显著的日变化,施氮对一天中土壤总呼吸及其组分均有显著影响(P0.001)。总体上,施氮促进了土壤总呼吸、异养呼吸,而抑制了自养呼吸。(3)施氮对土壤总呼吸、异养呼吸平均每月排放CO2通量无显著影响,而对自养呼吸平均每月排放CO2通量有显著的抑制作用(P0.05),并在不同月份对土壤呼吸及其组分的影响不同。(4)土壤总呼吸、异养呼吸与地下5 cm土壤温度之间具有较好的指数关系(P0.001),而与土壤含水量相关性较弱。关于土壤呼吸各组分对大气氮沉降响应差异的机理有待进一步研究。     

Microbial soil respiration and its dependency on carbon inputs, soil temperature and moisture

This experiment was designed to study three determinant factors in decomposition patterns of soil organic matter (SOM): temperature, water and carbon (C) inputs. The study combined field measurements with soil lab incubations and ends with a modelling framework based on the results obtained. Soil respiration was periodically measured at an oak savanna woodland and a ponderosa pine plantation. Intact soils cores were collected at both ecosystems, including soils with most labile C burnt off, soils with some labile C gone and soils with fresh inputs of labile C. Two treatments, dry‐field condition and field capacity, were applied to an incubation that lasted 111 days. Short‐term temperature changes were applied to the soils periodically to quantify temperature responses. This was done to prevent confounding results associated with different pools of C that would result by exposing treatments chronically to different temperature regimes. This paper discusses the role of the above‐defined environmental factors on the variability of soil C dynamics. At the seasonal scale, temperature and water were, respectively, the main limiting factors controlling soil CO₂ efflux for the ponderosa pine and the oak savanna ecosystems. Spatial and seasonal variations in plant activity (root respiration and exudates production) exerted a strong influence over the seasonal and spatial variation of soil metabolic activity. Mean residence times of bulk SOM were significantly lower at the Nitrogen (N)‐rich deciduous savanna than at the N‐limited evergreen dominated pine ecosystem. At shorter time scales (daily), SOM decomposition was controlled primarily by temperature during wet periods and by the combined effect of water and temperature during dry periods. Secondary control was provided by the presence/absence of plant derived C inputs (exudation). Further analyses of SOM decomposition suggest that factors such as changes in the decomposer community, stress‐induced changes in the metabolic activity of decomposers or SOM stabilization patterns remain unresolved, but should also be considered in future SOM decomposition studies. Observations and confounding factors associated with SOM decomposition patterns and its temperature sensitivity are summarized in the modeling framework.