Soil respiration
مٹی کی تنفس سے مراد کاربن ڈائی آکسائیڈ کی پیداوار ہے جب مٹی کے جاندار سانس لیتے ہیں۔ اس میں پودوں کی جڑوں، ریزسفیر، جرثوموں اور حیوانات کی تنفس شامل ہیں۔ مٹی کی تنفس ایک کلیدی ماحولیاتی نظام کا عمل ہے جو کاربن کو مٹی سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کی شکل میں خارج کرتا ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ کو پودوں کے ذریعے ماحول سے حاصل کیا جاتا ہے اور فوٹو سنتھیسز کے عمل میں نامیاتی مرکبات میں تبدیل کیا جاتا ہے۔ پودے ان نامیاتی مرکبات کو ساختی اجزاء کی تعمیر یا توانائی جاری کرنے کے لیے سانس لینے کے لیے استعمال کرتے ہیں۔ جب پودوں کی تنفس جڑوں میں زمین کے نیچے ہوتی ہے، تو یہ مٹی کی تنفس میں اضافہ کرتی ہے۔ وقت گزرنے کے ساتھ، پودوں کے ساختی اجزاء ہیٹروٹروفس کے ذریعے استعمال ہوتے ہیں۔ یہ ہیٹروٹروفک کھپت کاربن ڈائی آکسائیڈ کو خارج کرتی ہے اور جب یہ کاربن ڈائی آکسائیڈ زمین کے نیچے موجود جانداروں کے ذریعے خارج ہوتی ہے، تو اسے مٹی کی تنفس سمجھا جاتا ہے۔ ماحولیاتی نظام میں ہونے والی مٹی کی تنفس کی مقدار کو کئی عوامل سے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ مٹی میں درجہ حرارت، نمی، غذائیت کا مواد اور آکسیجن کی سطح سانس لینے کی انتہائی مختلف شرح پیدا کر سکتی ہے۔ تنفس کی ان شرحوں کو مختلف طریقوں سے ماپا جا سکتا ہے۔ ماخذ اجزاء کو الگ کرنے کے لیے دیگر طریقوں کا استعمال کیا جا سکتا ہے، اس صورت میں سانس لینے والے پودوں کے ڈھانچے کے فوٹو سنتھیٹک راستے (C3/C4) کی قسم۔ مٹی کی تنفس کی شرح انسانی سرگرمی سے بڑی حد تک متاثر ہو سکتی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ انسانوں میں کئی سالوں سے مٹی کے سانس لینے کے مختلف کنٹرول کرنے والے عوامل کو تبدیل کرنے کی صلاحیت ہے اور وہ اسے تبدیل کر رہے ہیں۔ عالمی آب و ہوا کی تبدیلی متعدد بدلتے ہوئے عوامل پر مشتمل ہے جن میں ماحولیاتی کاربن ڈائی آکسائیڈ میں اضافہ، درجہ حرارت میں اضافہ اور بارش کے نمونوں میں تبدیلی شامل ہیں۔ یہ تمام عوامل عالمی سطح پر مٹی کی تنفس کی شرح کو متاثر کر سکتے ہیں۔ انسانوں کی طرف سے نائٹروجن کی کھاد میں اضافہ بھی پورے سیارے پر شرحوں کو متاثر کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ مٹی کی تنفس اور ماحولیاتی نظام میں اس کی شرح کو سمجھنا انتہائی ضروری ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ مٹی کی تنفس عالمی کاربن سائیکلنگ کے ساتھ ساتھ دیگر غذائی اجزاء کے چکروں میں بھی بڑا کردار ادا کرتی ہے۔ پودوں کے ڈھانچوں کی تنفس سے نہ صرف کاربن ڈائی آکسائیڈ خارج ہوتی ہے بلکہ ان ڈھانچوں میں دیگر غذائی اجزاء بھی خارج ہوتے ہیں، جیسے نائٹروجن۔ مٹی کی سانس لینے کا تعلق عالمی آب و ہوا کی تبدیلی کے ساتھ مثبت ردعمل سے بھی ہے۔ مثبت ردعمل تب ہوتا ہے جب کسی نظام میں تبدیلی تبدیلی کی اسی سمت میں ردعمل پیدا کرتی ہے۔ لہذا، مٹی کی تنفس کی شرح آب و ہوا کی تبدیلی سے متاثر ہو سکتی ہے اور پھر آب و ہوا کی تبدیلی کو بڑھا کر جواب دے سکتی ہے۔ مٹی میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ذرائع تمام سیلولر تنفس نامیاتی مرکبات سے توانائی، پانی اور کاربن ڈائی آکسائیڈ خارج کرتے ہیں۔ کوئی بھی تنفس جو زمین کے نیچے ہوتا ہے اسے مٹی کی تنفس سمجھا جاتا ہے۔ پودوں کی جڑوں، بیکٹیریا، پھپھوندی اور مٹی کے جانوروں کے ذریعے سانس لینے سے مٹی میں کاربن ڈائی آکسائیڈ خارج ہوتی ہے، جیسا کہ ذیل میں بیان کیا گیا ہے۔ ٹرائکاربکسیلک ایسڈ (ٹی سی اے) سائیکل ٹرائکاربکسیلک ایسڈ (ٹی سی اے) سائیکل-یا سائٹرک ایسڈ سائیکل-سیلولر سانس لینے میں ایک اہم قدم ہے۔ ٹی سی اے سائیکل میں، چھ کاربن شوگر آکسائڈائز ہوتی ہے۔ یہ آکسیکرن چینی سے CO2 اور H2O پیدا کرتا ہے۔ پودے، پھپھوندی، جانور اور بیکٹیریا سبھی نامیاتی مرکبات کو توانائی میں تبدیل کرنے کے لیے اس چکر کا استعمال کرتے ہیں۔ اس طرح مٹی کی زیادہ تر تنفس اس کی بنیادی سطح پر ہوتی ہے۔ چونکہ یہ عمل ہونے کے لیے آکسیجن پر منحصر ہوتا ہے، اس لیے اسے ایروبک ریسپریشن کہا جاتا ہے۔ خمیر خمیر ایک اور عمل ہے جس میں خلیات نامیاتی مرکبات سے توانائی حاصل کرتے ہیں۔ اس میٹابولک راستے میں، آکسیجن کے استعمال کے بغیر کاربن کمپاؤنڈ سے توانائی حاصل ہوتی ہے۔ اس تعامل کی مصنوعات کاربن ڈائی آکسائیڈ اور عام طور پر یا تو ایتھائل الکحل یا لیکٹک ایسڈ ہوتی ہیں۔ آکسیجن کی کمی کی وجہ سے، اس راستے کو اینیروبک ریسپریشن کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ یہ پانی سے بھرے ماحولیاتی نظام میں مٹی کی تنفس میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کا ایک اہم ذریعہ ہے جہاں آکسیجن کی کمی ہے، جیسا کہ پیٹ بوگس اور ویٹ لینڈ میں ہوتا ہے۔ تاہم، مٹی سے خارج ہونے والی زیادہ تر کاربن ڈائی آکسائیڈ تنفس کے ذریعے ہوتی ہے اور زمین کے نیچے سانس لینے کے سب سے اہم پہلوؤں میں سے ایک پودوں کی جڑوں میں ہوتا ہے۔ جڑوں سے سانس لینے والے پودے کچھ کاربن مرکبات کو سانس دیتے ہیں جو فوٹو سنتھیسز کے ذریعے پیدا ہوتے ہیں۔ جب یہ تنفس جڑوں میں ہوتا ہے، تو یہ مٹی کے تنفس میں اضافہ کرتا ہے۔ جڑوں کی تنفس تمام مٹی کی تنفس کا تقریبا نصف حصہ ہے۔ تاہم، یہ اقدار ماحولیاتی نظام میں غالب پودوں کی اقسام اور ان حالات کے لحاظ سے 10 سے 90 فیصد تک ہو سکتی ہیں جن کے تحت پودوں کو زیر کیا جاتا ہے۔ اس طرح، جڑ کے تنفس کے ذریعے پیدا ہونے والی کاربن ڈائی آکسائیڈ کی مقدار کا تعین جڑ کے بائیو ماس اور مخصوص جڑ کے تنفس کی شرح سے ہوتا ہے۔ جڑ کے بالکل قریب وہ علاقہ ہے جسے ریزسفیر کے نام سے جانا جاتا ہے، جو مٹی کے سانس لینے میں بھی اہم کردار ادا کرتا ہے۔ ریزسفیر ریسپریشن ریزسفیر ایک ایسا زون ہے جو جڑ کی سطح کے بالکل قریب اس کی پڑوسی مٹی کے ساتھ ہے۔ اس زون میں پودے اور خرد حیاتیات کے درمیان قریبی تعامل ہوتا ہے۔ جڑیں مسلسل مادے چھوڑتی ہیں، یا مٹی میں خارج ہوتی ہیں۔ ان اخراج میں شکر، امینو ایسڈ، وٹامن، لمبی زنجیر والے کاربوہائیڈریٹ، انزائم اور لائسیٹس شامل ہیں جو جڑوں کے خلیات کے ٹوٹنے پر خارج ہوتے ہیں۔ اخراج کے طور پر ضائع ہونے والے کاربن کی مقدار پودوں کی انواع کے درمیان کافی مختلف ہوتی ہے۔ یہ ظاہر کیا گیا ہے کہ فوٹو سنتھیسز کے ذریعے حاصل ہونے والے کاربن کا 20 فیصد تک جڑ کے اخراج کے طور پر مٹی میں چھوڑا جاتا ہے۔ یہ اخراج بنیادی طور پر بیکٹیریا کے ذریعے سڑ جاتے ہیں۔ یہ بیکٹیریا ٹی سی اے سائیکل کے ذریعے کاربن مرکبات کو سانس دیں گے ؛ تاہم، خمیر بھی موجود ہے۔ یہ آکسیجن کی کمی کی وجہ سے ہے جس کی وجہ سے جڑ سے زیادہ فاصلے پر موجود بلک مٹی، مٹی کے مقابلے جڑ سے زیادہ آکسیجن کی کھپت ہوتی ہے۔ ریزسفیر میں ایک اور اہم جاندار جڑ کو متاثر کرنے والی پھپھوندی یا مائکورائزی ہیں۔ یہ پھپھوندی پودے کی جڑ کے سطحی رقبے میں اضافہ کرتی ہے اور جڑ کو پودوں کی نشوونما کے لیے ضروری مٹی کے غذائی اجزاء کی زیادہ مقدار کا سامنا کرنے اور حاصل کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ اس فائدے کے بدلے میں، پودا شکر کو پھپھوندی میں منتقل کرے گا۔ پھپھوندی ان شکروں کو توانائی کے لیے سانس دے گی جس سے مٹی کی تنفس میں اضافہ ہوگا۔ پھپھوندی، بیکٹیریا اور مٹی کے جانوروں کے ساتھ، کچرے اور مٹی کے نامیاتی مادے کے سڑنے میں بھی بڑا کردار ادا کرتی ہے۔ مٹی کے جانور مٹی کے جانور بیکٹیریا اور پھپھوندی کی آبادی کو چراتے ہیں اور ساتھ ہی مٹی کی تنفس کو بڑھانے کے لیے کوڑا کھا کر توڑ دیتے ہیں۔ مائیکرو فونا مٹی کے سب سے چھوٹے جانوروں سے بنے ہوتے ہیں۔ ان میں نیماتوڈ اور مائیٹس شامل ہیں۔ یہ گروپ مٹی کے بیکٹیریا اور فنگی پر مہارت رکھتا ہے۔ ان حیاتیات کو نگلنے سے، کاربن جو ابتدائی طور پر پودوں کے نامیاتی مرکبات میں تھا اور بیکٹیریل اور فنگل ڈھانچوں میں شامل کیا گیا تھا، اب مٹی کے جانور کے ذریعے سانس لیا جائے گا۔ میسوفاؤنا لمبائی میں مٹی کے جانور ہیں اور مٹی کے کچرے کو کھا جائیں گے۔ فضلہ کا مواد زیادہ مقدار میں نمی رکھے گا اور اس کی سطح کا رقبہ زیادہ ہوگا۔ یہ خرد حیاتیات کے نئے حملے اور زیادہ مقدار میں مٹی کے سانس لینے کی اجازت دے گا۔ میکروفونا ایسے جاندار ہیں، جیسے کیڑے اور دیمک۔ زیادہ تر میکروفونا کا ٹکڑا کچرا ہے، اس طرح زیادہ مقدار میں رقبے کو مائکروبیل حملے کے لیے بے نقاب کرتا ہے۔ دیگر میکروفونا سوراخ یا کچرے کو گھسنا، مٹی کی بلک کثافت کو کم کرنا، مٹی کے مجموعوں کو توڑنا اور مٹی کی ہوا بازی اور پانی کی دراندازی میں اضافہ کرنا۔ مٹی کے تنفس کا ضابطہ مٹی میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کی پیداوار کا ضابطہ مختلف ابیوٹک، یا غیر زندہ، عوامل کی وجہ سے ہے۔ درجہ حرارت، مٹی کی نمی اور نائٹروجن سبھی مٹی میں سانس لینے کی شرح میں حصہ ڈالتے ہیں۔ درجہ حرارت تنفس کے عمل کے تقریبا تمام پہلوؤں کو متاثر کرتا ہے۔ درجہ حرارت سانس لینے میں تیزی سے زیادہ سے زیادہ اضافہ کرے گا، اس مقام پر جب انزیمیٹک سرگرمی میں خلل پڑتا ہے تو سانس لینے میں کمی واقع ہو کر صفر ہو جائے گی۔ جڑوں کی سانس لینے میں درجہ حرارت کے ساتھ اس کی کم حد میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے جب سانس لینے کی شرح زیادہ تر ٹی سی اے سائیکل کے ذریعہ محدود ہوتی ہے۔ زیادہ درجہ حرارت پر شکر اور میٹابولزم کی مصنوعات کی نقل و حمل محدود کرنے والا عنصر بن جاتی ہے۔ درجہ حرارت ختم ہونے پر جڑ کی تنفس مکمل طور پر بند ہونا شروع ہو جاتی ہے۔ مائکروجنزموں کو درجہ حرارت کے تین گروپوں میں تقسیم کیا گیا ہے۔ کریو فائلز، میسو فائلز اور تھرمو فائلز۔ کریوفائلز نیچے کے درجہ حرارت پر بہتر طریقے سے کام کرتے ہیں، میسوفائلز 20 اور 20 کے درمیان درجہ حرارت پر بہترین طریقے سے کام کرتے ہیں اور تھرموفائلز زیادہ درجہ حرارت پر بہتر طریقے سے کام کرتے ہیں۔ قدرتی مٹی میں بہت سے مختلف گروہ، یا خرد حیاتیات کے گروہ موجود ہیں۔ یہ تمام کوہورٹس مختلف حالات میں بہترین کام کریں گے، اس لیے سانس لینے کا عمل بہت وسیع حد تک ہو سکتا ہے۔ درجہ حرارت میں اضافہ مٹی کی تنفس کی زیادہ شرحوں کا باعث بنتا ہے جب تک کہ اعلی اقدار مائکروبیل فنکشن کو روک نہ دیں، یہ وہی نمونہ ہے جو مٹی کی نمی کی سطح کے ساتھ دیکھا جاتا ہے۔ مٹی کی نمی مٹی کی نمی کو متاثر کرنے والا ایک اور اہم عنصر ہے۔ خشک حالات میں مٹی کی تنفس کم ہوتی ہے اور درمیانی نمی کی سطح پر زیادہ سے زیادہ بڑھ جاتی ہے یہاں تک کہ جب نمی کا مواد آکسیجن کو خارج کر دیتا ہے تو یہ کم ہونا شروع ہو جاتا ہے۔ یہ اینیروبک حالات کو غالب ہونے اور ایروبک مائکروبیل سرگرمی کو دبانے کی اجازت دیتا ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ مٹی کی نمی زیادہ تر ماحولیاتی نظام کے لیے درمیانی مٹی کی نمی کی سطح پر موجود ایک بڑے سطح مرتفع کے ساتھ صرف سب سے کم اور بلند ترین حالات میں سانس لینے کو محدود کرتی ہے۔ بہت سے مائکروجنزم کم مٹی کی نمی کے حالات میں نشوونما اور بقا کے لیے حکمت عملی رکھتے ہیں۔ زیادہ مٹی کی نمی کے حالات میں، بہت سے بیکٹیریا بہت زیادہ پانی لے لیتے ہیں جس کی وجہ سے ان کی خلیے کی جھلی ختم ہو جاتی ہے، یا ٹوٹ جاتی ہے۔ یہ عارضی طور پر مٹی کی تنفس کی شرح کو کم کر سکتا ہے، لیکن بیکٹیریا کا لائسس بہت سے دوسرے بیکٹیریا کے وسائل میں اضافے کا سبب بنتا ہے۔ دستیاب لیبائل سبسٹریٹس میں یہ تیزی سے اضافہ قلیل مدتی بہتر مٹی کے سانس لینے کا سبب بنتا ہے۔ مٹی کی نمی میں اضافے کے ساتھ جڑوں کی تنفس میں اضافہ ہوگا، خاص طور پر خشک ماحولیاتی نظام میں ؛ تاہم، مٹی کی نمی کے لیے انفرادی انواع کی جڑوں کی تنفس کا ردعمل زندگی کی تاریخ کی خصوصیات کے لحاظ سے انواع سے انواع میں وسیع پیمانے پر مختلف ہوگا۔ مٹی کی نمی کی اوپری سطح ماحولیاتی آکسیجن تک رسائی کو محدود کرکے جڑوں کی تنفس کو دبائے گی۔ ویٹ لینڈ پلانٹس کے استثناء کے ساتھ، جنہوں نے جڑ کے ہوا بازی کے لیے مخصوص میکانزم تیار کیے ہیں، زیادہ تر پودے کم آکسیجن والے ویٹ لینڈ مٹی کے ماحول کے مطابق نہیں ہوتے ہیں۔ بلند مٹی کی نمی کا سانس لینے میں نمی کا اثر اس وقت بڑھتا ہے جب مٹی کا سانس لینے سے بائیو الیکٹرجینیسیس کے ذریعے مٹی کے ریڈوکس کو بھی کم کیا جاتا ہے۔ مٹی پر مبنی مائکروبیل فیول سیل سائنس کے کلاس رومز کے لیے مقبول تعلیمی اوزار بن رہے ہیں۔ نائٹروجن نائٹروجن مٹی کی تنفس کو کئی طریقوں سے براہ راست متاثر کرتا ہے۔ پودوں کی نشوونما اور حیات کو فروغ دینے کے لیے نائٹروجن کو جڑوں سے لینا چاہیے۔ زیادہ تر دستیاب نائٹروجن NO3− کی شکل میں ہوتی ہے، جس کی جڑ میں داخل ہونے کے لیے CO2 کے 0.4 یونٹ کی لاگت آتی ہے کیونکہ اسے ارتکاز میلان میں اوپر لے جانے کے لیے توانائی کا استعمال کرنا ضروری ہے۔ جڑ کے اندر داخل ہونے کے بعد NO3− کو NH3 تک کم کیا جانا چاہیے۔ اس مرحلے کے لیے زیادہ توانائی کی ضرورت ہوتی ہے، جو کہ کم شدہ فی مالیکیول CO2 کی 2 اکائیوں کے برابر ہے۔ بیکٹیریل علامت والے پودوں میں، جو ماحولیاتی نائٹروجن کو درست کرتے ہیں، ماحولیاتی این 2 سے این ایچ 3 کے ایک مالیکیول کو حاصل کرنے کے لیے پودے کی توانائی بخش لاگت 2.36 سی او 2 ہے۔ یہ ضروری ہے کہ پودے مٹی سے نائٹروجن اٹھائیں یا اسے ماحول سے ٹھیک کرنے کے لیے علامتوں پر انحصار کریں تاکہ نشوونما، تولیدی عمل اور طویل مدتی بقا کو یقینی بنایا جا سکے۔ نائٹروجن مٹی کی تنفس کو متاثر کرنے کا ایک اور طریقہ لیٹر سڑنا ہے۔ اعلی نائٹروجن کا کچرا اعلی معیار کا سمجھا جاتا ہے اور کم معیار کے کچرے کے مقابلے مائکروجنزموں کے ذریعہ زیادہ آسانی سے سڑ جاتا ہے۔ سیلولوز کا انحطاط، جو کہ پودوں کا ایک سخت ساختی مرکب ہے، بھی نائٹروجن کا ایک محدود عمل ہے اور کچرے میں نائٹروجن کے اضافے کے ساتھ بڑھے گا۔ پیمائش کے طریقے مٹی کی تنفس کی شرح کی پیمائش اور ذرائع کے تعین کے لیے مختلف طریقے موجود ہیں۔ طریقوں کو فیلڈ اور لیبارٹری پر مبنی طریقوں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ میدان کے سب سے عام طریقوں میں مختلف اوقات میں ایک مقام پر پیمائش کے لیے طویل مدتی اسٹینڈ الون مٹی کے بہاؤ کے نظام کا استعمال شامل ہے۔ مختلف مقامات اور مختلف اوقات میں پیمائش کے لیے مٹی کے تنفس کے نظام کا سروے کرنا۔ مستحکم آاسوٹوپ تناسب کا استعمال فیلڈ پیمائش کی لیبارٹری دونوں میں استعمال کیا جا سکتا ہے۔ مٹی کے تنفس کو اکیلے یا اضافی غذائی اجزاء اور (کاربن) سبسٹریٹس کے ساتھ ماپا جا سکتا ہے جو مائکروجنزموں کو خوراک کے ذرائع فراہم کرتے ہیں۔ غذائی اجزاء اور سبسٹریٹس کے کسی بھی اضافے کے بغیر مٹی کی تنفس کو بیسال مٹی کی تنفس (بی آر) کہا جاتا ہے۔ غذائی اجزاء (اکثر نائٹروجن اور فاسفورس) اور سبسٹریٹس (جیسے. شکر)، اسے سبسٹریٹ سے چلنے والی مٹی کی تنفس (ایس آئی آر) کہا جاتا ہے۔ بی آر اور ایس آئی آر دونوں پیمائشوں میں نمی کے مواد کو پانی کے ساتھ ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ فیلڈ کے طریقے وقت کے ساتھ ایک مقام پر پیمائش کے لیے طویل مدتی اسٹینڈ اکیلے مٹی کے بہاؤ کے نظام یہ نظام طویل عرصے تک ایک مقام پر پیمائش کرتے ہیں۔ چونکہ وہ صرف ایک مقام پر پیمائش کرتے ہیں، اس لیے چھوٹے فاصلے پر مٹی کی تغیر پذیری کی وجہ سے پیمائش کی غلطی کو کم کرنے کے لیے متعدد اسٹیشنوں کا استعمال کرنا عام بات ہے۔ مٹی کی تغیر پذیری کی جانچ سروے مٹی کے تنفس کے آلات سے کی جا سکتی ہے۔ طویل مدتی آلات پیمائش کے درمیان جتنا ممکن ہو پیمائش کی جگہ کو ماحول کے حالات سے بے نقاب کرنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ طویل مدتی اسٹینڈ اکیلے آلات کی اقسام بند، غیر مستحکم ریاستی نظام بند نظام مٹی پر بند چیمبر میں قلیل مدتی پیمائش (عام طور پر صرف چند منٹ سے زیادہ) لیتے ہیں۔ مٹی میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کی شرح کا حساب چیمبر کے اندر کاربن ڈائی آکسائیڈ میں اضافے کی بنیاد پر لگایا جاتا ہے۔ چونکہ یہ بند چیمبروں کی نوعیت کے اندر ہے کہ CO2 جمع ہوتا رہتا ہے، پیمائش کے ادوار کو کم سے کم کر دیا جاتا ہے تاکہ قابل شناخت، لکیری ارتکاز میں اضافہ حاصل کیا جا سکے، اور وقت کے ساتھ چیمبر کے اندر CO2 کی ضرورت سے زیادہ تعمیر سے بچا جا سکے۔ انفرادی جانچ کی معلومات اور روزانہ CO2 سانس کی پیمائش کی معلومات دونوں قابل رسائی ہیں۔ اس طرح کے نظاموں کے لیے مٹی کے درجہ حرارت، مٹی کی نمی اور پی اے آر (فوٹو سنتھیٹک طور پر فعال تابکاری) کی پیمائش کرنا بھی عام ہے۔ یہ متغیرات عام طور پر پیمائش کی فائل میں CO2 اقدار کے ساتھ ریکارڈ کیے جاتے ہیں۔ مٹی کے تنفس کے تعین اور کاربن ڈائی آکسائیڈ میں اضافے کی ڈھلوان کے لیے، محققین نے لکیری ریگریشن تجزیہ، پیڈرسن (2001) الگورتھم، اور ایکسپونینشل ریگریشن کا استعمال کیا ہے۔ لکیری رجعت تجزیہ کے لیے مزید شائع شدہ حوالہ جات ہیں ؛ تاہم، پیڈرسن الگورتھم اور ایکسپونینشل رجعت تجزیہ کے طریقوں میں بھی درج ذیل ہیں۔ کچھ نظام ریاضیاتی طریقوں کا انتخاب پیش کرتے ہیں۔ لکیری رجعت کا استعمال کرتے وقت، متعدد ڈیٹا پوائنٹس کو گراف کیا جاتا ہے اور پوائنٹس کو لکیری رجعت مساوات کے ساتھ نصب کیا جا سکتا ہے، جو ایک ڈھلوان فراہم کرے گا۔ یہ ڈھلوان مساوات کے ساتھ مٹی کے سانس لینے کی شرح فراہم کر سکتا ہے، جہاں F مٹی کے سانس لینے کی شرح ہے، b ڈھلوان ہے، V چیمبر کا حجم ہے اور A چیمبر سے ڈھکی ہوئی مٹی کا سطحی رقبہ ہے۔ یہ ضروری ہے کہ پیمائش کو طویل عرصے تک چلانے کی اجازت نہ دی جائے کیونکہ چیمبر میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ارتکاز میں اضافہ مٹی کے پروفائل کی سوراخ دار اوپری پرت میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ارتکاز میں بھی اضافہ کرے گا۔ ارتکاز میں یہ اضافہ مٹی کے اندر اضافی کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ذخیرہ ہونے کی وجہ سے مٹی کی تنفس کی شرح کو کم کرنے کا سبب بنے گا۔ کھلے، مستحکم ریاست کے نظام کھلے موڈ کے نظام کو مٹی کے بہاؤ کی شرحوں کو تلاش کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے جب چیمبر کے توازن کی پیمائش کی جا چکی ہو۔ چیمبر کو بند اور سیل کرنے سے پہلے چیمبر سے ہوا بہتی ہے۔ یہ پیمائش سے پہلے چیمبر سے کسی بھی غیر ماحول میں موجود کاربن ڈائی آکسائیڈ کی سطح کو صاف کرتا ہے۔ چیمبر بند ہونے کے بعد، تازہ ہوا کو چیمبر میں کنٹرول شدہ اور قابل پروگرام بہاؤ کی شرح سے پمپ کیا جاتا ہے۔ یہ مٹی سے نکلنے والے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ساتھ مل جاتا ہے، اور ایک وقت کے بعد توازن تک پہنچ جاتا ہے۔ محقق ایک گزرے ہوئے وقت میں، مسلسل ریڈنگ کے درمیان CO2 پیمائش میں فرق کے طور پر توازن نقطہ کی وضاحت کرتا ہے۔ جانچ کے دوران، تبدیلی کی شرح آہستہ آہستہ کم ہوتی جاتی ہے جب تک کہ یہ گاہک کے تبدیلی کے معیار کی شرح، یا جانچ کے لیے زیادہ سے زیادہ منتخب کردہ وقت پر پورا نہ اتر جائے۔ چیمبر کے اندر توازن کے حالات تک پہنچنے کے بعد مٹی کے بہاؤ یا تبدیلی کی شرح کا تعین کیا جاتا ہے۔ چیمبر کے بہاؤ کی شرح اور اوقات پروگرام کے قابل، درست طریقے سے ماپا جاتا ہے، اور حساب میں استعمال ہوتا ہے۔ ان نظاموں میں وینٹ ہوتے ہیں جو بند موڈ سسٹم کے تحت زیر بحث جزوی CO2 دباؤ کی ممکنہ ناقابل قبول تعمیر کو روکنے کے لیے بنائے گئے ہیں۔ چونکہ چیمبر کے اندر ہوا کی نقل و حرکت چیمبر کے دباؤ میں اضافے کا سبب بن سکتی ہے، یا بیرونی ہوائیں چیمبر کا دباؤ کم کر سکتی ہیں، اس لیے ایک وینٹ فراہم کیا جاتا ہے جو جتنا ممکن ہو ہوا سے محفوظ ہو۔ کھلے نظام مٹی کی ساخت میں تغیر، یا مٹی کی سطح پر باؤنڈری لیئر مزاحمت کے مسائل کے لیے بھی اتنے حساس نہیں ہوتے ہیں۔ مٹی کی سطح پر چیمبر میں ہوا کا بہاؤ باؤنڈری لیئر مزاحمت کے مظاہر کو کم کرنے کے لیے بنایا گیا ہے۔ ہائبرڈ موڈ سسٹم ایک ہائبرڈ سسٹم بھی موجود ہے۔ اس میں ایک وینٹ ہے جو جتنا ممکن ہو ہوا سے بچنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے، اور ممکنہ ناقابل قبول جزوی CO2 دباؤ کی تعمیر کو روکتا ہے، لیکن دوسرے معاملات میں بند موڈ ڈیزائن سسٹم کی طرح کام کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ مٹی کے تنفس کے نظام کا سروے کریں-مختلف مقامات پر اور مختلف اوقات میں CO2 تنفس کی تغیر کی جانچ کے لیے یہ یا تو کھلے یا بند موڈ کے آلات ہیں جو پورٹیبل یا نیم پورٹیبل ہیں۔ وہ مختلف مقامات پر اور مختلف اوقات میں کاربن ڈائی آکسائیڈ مٹی کی تنفس کی تغیر پذیری کی پیمائش کرتے ہیں۔ اس قسم کے آلے کے ساتھ، مٹی کے کالر جنہیں سروے پیمائش کے آلے سے جوڑا جا سکتا ہے، زمین میں داخل کیے جاتے ہیں اور مٹی کو ایک مدت کے لیے مستحکم ہونے دیا جاتا ہے۔ مٹی کے کالر کو داخل کرنے سے عارضی طور پر مٹی میں خلل پڑتا ہے، جس سے پیمائش کرنے والے نمونے بنتے ہیں۔ اس وجہ سے، مختلف مقامات پر مٹی کے کئی کالر ڈالنا عام بات ہے۔ مٹی کے کالر کافی دور تک داخل کیے جاتے ہیں تاکہ کاربن ڈائی آکسائیڈ کے پس منظر کے پھیلاؤ کو محدود کیا جا سکے۔ مٹی کے استحکام کے بعد، محقق پھر مٹی کے تنفس کی پیمائش کے لیے تجرباتی ڈیزائن کے مطابق ایک کالر سے دوسرے کالر میں چلا جاتا ہے۔ سروے مٹی کے تنفس کے نظام کو طویل مدتی اسٹینڈ اکیلے عارضی آلات کی تعداد کا تعین کرنے کے لیے بھی استعمال کیا جا سکتا ہے جو غلطی کی قابل قبول سطح کو حاصل کرنے کے لیے ضروری ہیں۔ مٹی کی تنفس میں زیادہ یا کم تغیر کی وجہ سے مختلف مقامات پر طویل مدتی اسٹینڈ ایلون یونٹس کی مختلف تعداد کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ آاسوٹوپ کے طریقے پودے کاربن ڈائی آکسائیڈ حاصل کرتے ہیں اور تین فوٹو سنتھیٹک راستوں میں سے ایک کے استعمال سے نامیاتی مرکبات تیار کرتے ہیں۔ دو سب سے زیادہ مقبول راستے C3 اور C4 عمل ہیں۔ C3 پودے ٹھنڈے اور گیلے حالات کے لیے بہترین طور پر ڈھال لیے جاتے ہیں جبکہ C4 پودے گرم اور خشک ماحولیاتی نظام میں اچھی کارکردگی کا مظاہرہ کرتے ہیں۔ دونوں راستوں کے درمیان مختلف فوٹو سنتھیٹک انزائموں کی وجہ سے، مختلف کاربن آاسوٹوپس ترجیحی طور پر حاصل کیے جاتے ہیں۔ آاسوٹوپس ایک ہی عنصر ہیں جو نیوٹرانوں کی تعداد میں مختلف ہوتے ہیں، اس طرح ایک آاسوٹوپ دوسرے سے بھاری ہو جاتا ہے۔ دو مستحکم کاربن آاسوٹوپ 12C اور 13C ہیں۔ C3 راستہ C4 راستے سے زیادہ بھاری آاسوٹوپ کے خلاف امتیازی سلوک کرے گا۔ اس سے C4 پودوں سے پیدا ہونے والے پودوں کے ڈھانچے بھاری آاسوٹوپ میں زیادہ افزودہ ہوں گے اور اس لیے ان پودوں سے جڑ کا اخراج اور کچرا بھی زیادہ افزودہ ہوگا۔ جب ان ڈھانچوں میں کاربن کو سانس لیا جاتا ہے، تو CO2 دونوں آاسوٹوپس کا یکساں تناسب دکھائے گا۔ محققین مٹی پر ایک C4 پودا اگائیں گے جس پر پہلے C3 پودے کا قبضہ تھا یا اس کے برعکس۔ مٹی کے تنفس کی پیمائش لے کر اور CO2 کے آاسوٹوپک تناسب کا تجزیہ کرکے اس بات کا تعین کیا جا سکتا ہے کہ آیا مٹی کا تنفس زیادہ تر پرانا ہے بمقابلہ حال ہی میں تشکیل شدہ کاربن۔ مثال کے طور پر، مکئی، ایک سی 4 پودا، مٹی پر اگایا جاتا تھا جہاں اسپرنگ گندم، ایک سی 3 پودا، پہلے اگایا جاتا تھا۔ نتائج نے پہلے 40 دنوں میں C3 SOM کی تنفس کو دکھایا، جس میں 70 ویں دن تک بھاری آاسوٹوپ کی افزودگی میں بتدریج لکیری اضافہ ہوا۔ 70 کے بعد کے دنوں میں 100 ویں دن کی بلند ترین سطح پر افزودگی میں کمی دیکھی گئی۔ مستحکم کاربن آاسوٹوپ ڈیٹا کا تجزیہ کرکے سانس لینے والے ایس او ایم کے ماخذ اجزاء کا تعین کرنا ممکن ہے جو مختلف فوٹو سنتھیٹک راستوں سے تیار کیے گئے تھے۔ مستحکم آاسوٹوپس کا استعمال کرتے ہوئے کھیت میں سبسٹریٹ سے چلنے والی تنفس، کھیت میں مٹی کے تنفس کی پیمائش میں ایک مسئلہ یہ ہے کہ خرد حیاتیات کی تنفس کو پودوں کی جڑوں اور مٹی کے جانوروں سے تنفس سے ممتاز نہیں کیا جا سکتا۔ مستحکم آاسوٹوپ تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے اس پر قابو پایا جا سکتا ہے۔ گنے کی شکر ایک سی 4 چینی ہے جو آئسوٹوپک ٹریسر کے طور پر کام کر سکتی ہے۔ گنے کی شکر میں C3 ماحولیاتی نظام (δ13C = −25 سے −28) میں اینڈوجینس (قدرتی) کاربن کے مقابلے میں 13C (δ13C ≈ −10) کی قدرے زیادہ کثرت ہوتی ہے۔ گنے کی شکر کو ایک محلول میں مٹی پر چھڑکایا جا سکتا ہے اور یہ اوپری مٹی میں گھس جائے گا، صرف مائکروجنزم اضافی شکر کو سانس لیں گے کیونکہ جڑیں خصوصی طور پر کاربن مصنوعات کو سانس دیتی ہیں جو پودے کے ذریعے فوٹو سنتھیسز کے ذریعے جذب ہوتی ہیں۔ گنے کی شکر کے ساتھ یا اس کے بغیر مٹی سے تیار ہونے والے CO2 کے δ13C کے تجزیے سے، C3 (جڑ اور مائکروبیل) اور C4 (مائکروبیل ریسپریشن) کے حصے کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔ مستحکم آاسوٹوپس کا استعمال کرتے ہوئے فیلڈ ریسپریشن کو مٹی کے غذائی اجزاء، آکسیجن، اور مٹی کے آلودگیوں کو ملا کر مائکروبیل کمیونٹیز کو پریشان کیے بغیر مائکروبیل ریسپریشن کی پیمائش کرنے کے آلے کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے جو موجود ہو سکتے ہیں۔ انسانی خلل کے ردعمل پچھلے 160 سالوں کے دوران، انسانوں نے زمین کے استعمال اور صنعتی طریقوں کو تبدیل کیا ہے، جس نے آب و ہوا اور عالمی حیاتیاتی کیمیائی چکروں کو تبدیل کیا ہے۔ ان تبدیلیوں نے سیارے کے ارد گرد مٹی کی تنفس کی شرح کو متاثر کیا ہے۔ اس کے علاوہ، شدید آب و ہوا کے واقعات جیسے گرمی کی لہریں (جس میں اعلی درجہ حرارت کی خلل اور اس سے وابستہ شدید خشک سالی شامل ہے)، اس کے بعد شدید بارش، مائکروبیل کمیونٹیز اور مٹی کے فزیکو کیمسٹری پر اثر پڑتا ہے اور مٹی کے تنفس میں تبدیلیاں پیدا کر سکتا ہے۔ کاربن ڈائی آکسائیڈ میں اضافہ صنعتی انقلاب کے بعد سے انسانوں نے ماحول میں بڑی مقدار میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کا اخراج کیا ہے۔ ان اخراج میں وقت کے ساتھ بہت اضافہ ہوا ہے اور عالمی ماحولیاتی کاربن ڈائی آکسائیڈ کی سطح 750,000 سالوں میں اپنی بلند ترین سطح پر پہنچ گئی ہے۔ مٹی کی تنفس میں اس وقت اضافہ ہوتا ہے جب ماحولیاتی نظام کو کاربن ڈائی آکسائیڈ کی بلند سطح کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ پیش گوئی شدہ مستقبل کے بلند کاربن ڈائی آکسائیڈ کے حالات کے تحت مٹی کے تنفس کی جانچ کے لیے بے شمار فری ایئر کاربن ڈائی آکسائیڈ افزودگی (ایف اے سی ای) مطالعات کیے گئے ہیں۔ حالیہ ایف اے سی ای مطالعات نے جڑ کے بائیو ماس اور مائکروبیل سرگرمی میں اضافے کی وجہ سے مٹی کے سانس لینے میں بڑے پیمانے پر اضافہ دکھایا ہے۔ ٹینیسی کے ایک سویٹ گم جنگل اور وسکونسن کے پوپلر جنگلات میں بلند کاربن ڈائی آکسائیڈ کے حالات میں مٹی کی تنفس میں 40.6% تک اضافہ پایا گیا ہے۔ یہ انتہائی امکان ہے کہ جیواشم ایندھن اور زمین کے استعمال کے طریقوں کے انسانی استعمال میں اضافے کی وجہ سے اس صدی کے وسط تک کاربن ڈائی آکسائیڈ کی سطح ان ایف اے سی ای تجربات میں استعمال ہونے والی سطحوں سے تجاوز کر جائے گی۔ آب و ہوا کی گرمی مٹی کے درجہ حرارت میں اضافے کی وجہ سے ہمارے ماحول میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کی سطح میں اضافہ ہوتا ہے، اور اس طرح زمین کا اوسط درجہ حرارت بڑھ رہا ہے۔ یہ انسانی سرگرمیوں جیسے جنگل کی صفائی، مٹی کی تخفیف، اور ایسی پیشرفتوں کی وجہ سے ہے جو آٹوٹروفک عمل کو تباہ کرتی ہیں۔ مٹی کی سطح کو ڈھانپنے اور ٹھنڈا کرنے والے فوٹو سنتھیٹک پودوں کے نقصان کے ساتھ، اورکت توانائی مٹی میں داخل ہو کر اسے گرم کرتی ہے اور ہیٹروٹروفک بیکٹیریا میں اضافے کا سبب بنتی ہے۔ مٹی میں موجود ہیٹروٹروفس نامیاتی مادے کو تیزی سے خراب کرتے ہیں اور مٹی کا ڈھانچہ ٹکڑے ٹکڑے ہو جاتا ہے، اس طرح یہ نہروں اور دریاؤں میں سمندر میں گھل جاتا ہے۔ جنگل کی صفائی کی وجہ سے آنے والے سیلابوں میں بہہ جانے والا زیادہ تر نامیاتی مادہ صحنوں، دلدلی علاقوں اور بالآخر کھلے سمندر میں چلا جاتا ہے۔ سطح کے پانی کی بڑھتی ہوئی گندگی حیاتیاتی آکسیجن کی طلب کا سبب بنتی ہے اور زیادہ آٹوٹروفک جاندار مر جاتے ہیں۔ مٹی کے احاطے کے نقصان کی وجہ سے درجہ حرارت میں اضافے کے بعد مٹی کے بیکٹیریا کی سانس لینے میں اضافے کے ساتھ کاربن ڈائی آکسائیڈ کی سطح میں اضافہ ہوتا ہے۔ جیسا کہ پہلے ذکر کیا گیا ہے، درجہ حرارت مٹی کی تنفس کی شرح کو بہت زیادہ متاثر کرتا ہے۔ اس کا آرکٹک میں سب سے زیادہ شدید اثر پڑ سکتا ہے۔ کاربن کے بڑے ذخائر منجمد پیرما فراسٹ میں بند ہوتے ہیں۔ درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ، یہ پیرما فراسٹ پگھل رہا ہے اور ایروبک حالات غالب ہونے لگے ہیں، اس طرح اس ماحولیاتی نظام میں سانس لینے کی شرح میں بہت اضافہ ہو رہا ہے۔ بارش میں تبدیلیاں درجہ حرارت کے بدلتے ہوئے نمونوں اور سمندری حالات کے بدلتے ہوئے ہونے کی وجہ سے، مقام، تعدد اور شدت میں بارش کے نمونوں میں تبدیلی متوقع ہے۔ بڑے اور زیادہ بار بار آنے والے طوفانوں کی توقع کی جاتی ہے جب سمندر تشکیل پانے والے طوفان کے نظام میں زیادہ توانائی منتقل کر سکتے ہیں۔ اس کا سب سے زیادہ اثر زیرک، یا بنجر، ماحولیاتی نظام پر پڑ سکتا ہے۔ یہ دکھایا گیا ہے کہ بنجر ماحولیاتی نظام میں مٹی کی سانس لینے سے بارش کے چکر میں متحرک تبدیلیاں ظاہر ہوتی ہیں۔ خشک مٹی میں سانس لینے کی شرح عام طور پر بارش کے بعد بہت زیادہ سطح تک پھٹ جاتی ہے اور پھر جیسے جیسے مٹی خشک ہوتی ہے آہستہ آہستہ کم ہوتی جاتی ہے۔ پچھلی وسیع بارش کے بغیر علاقے میں بارش کی تعدد اور شدت میں اضافے کے ساتھ، مٹی کے سانس لینے میں ڈرامائی اضافے کا اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ نائٹروجن فرٹیلائزیشن پچھلی صدی کے وسط میں سبز انقلاب کے آغاز کے بعد سے، نائٹروجن کھاد کی بڑی مقدار تیار کی گئی ہے اور تقریبا تمام زرعی نظاموں میں متعارف کرائی گئی ہے۔ اس کی وجہ سے زرعی بہاؤ اور ہوا سے چلنے والی کھاد کی وجہ سے دنیا بھر کے ماحولیاتی نظام میں پودوں میں دستیاب نائٹروجن میں اضافہ ہوا ہے۔ جیسا کہ پہلے بحث کی گئی ہے، نائٹروجن مٹی کی تنفس کی سطح اور شرح پر نمایاں مثبت اثر ڈال سکتا ہے۔ مٹی میں نائٹروجن میں اضافہ پودوں کی سیاہ تنفس کو بڑھانے، جڑوں کی تنفس کی مخصوص شرحوں کو متحرک کرنے اور جڑ کے کل بائیو ماس کو بڑھانے کے لیے پایا گیا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ نائٹروجن کی اعلی شرحوں کا تعلق پودوں کی اعلی شرح نمو سے ہے۔ پودوں کی ترقی کی اعلی شرح مطالعہ میں پائے جانے والے سانس لینے اور بائیو ماس میں اضافے کا باعث بنے گی۔ پیداواریت میں اس اضافے کے ساتھ، مٹی کی سرگرمیوں میں اضافہ اور اس وجہ سے سانس لینے کو یقینی بنایا جا سکتا ہے۔ اہمیت مٹی کی تنفس عالمی کاربن اور غذائیت کے چکروں میں اہم کردار ادا کرتی ہے اور ساتھ ہی آب و ہوا میں ہونے والی تبدیلیوں کا محرک بھی ہے۔ یہ کردار قدرتی دنیا اور انسانی تحفظ کے بارے میں ہماری سمجھ کے لیے اہم ہیں۔ عالمی کاربن سائیکلنگ مٹی کی تنفس ماحولیاتی نظام کی سطح پر اور عالمی پیمانے پر کاربن سائیکلنگ کے ضابطے میں اہم کردار ادا کرتی ہے۔ ہر سال تقریبا 120 پیٹاگرام (پی جی) کاربن زمینی پودوں کے ذریعے لیا جاتا ہے اور اتنی ہی مقدار ماحولیاتی نظام کے ذریعے فضا میں چھوڑی جاتی ہے۔ عالمی مٹی میں 3150 پی جی کاربن موجود ہے، جس میں سے 450 پی جی دلدلی علاقوں میں اور 400 پی جی مستقل طور پر منجمد مٹی میں موجود ہے۔ مٹی میں ماحول سے چار گنا زیادہ کاربن ہوتا ہے۔ محققین نے اندازہ لگایا ہے کہ مٹی کی تنفس سے ہر سال 77 پی جی کاربن فضا میں خارج ہوتا ہے۔ جیواشم ایندھن جلانے جیسے اینتھروپوجینک ذرائع (56 پی جی فی سال) کی وجہ سے اخراج کی یہ سطح کاربن کی رہائی سے زیادہ ہے۔ اس طرح، مٹی کے تنفس میں ایک چھوٹی سی تبدیلی ماحول کے کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ارتکاز بمقابلہ مٹی کے کاربن کے ذخائر کے توازن کو سنجیدگی سے تبدیل کر سکتی ہے۔ جس طرح مٹی کی تنفس عالمی کاربن سائیکل میں اہم کردار ادا کر سکتی ہے، اسی طرح یہ عالمی غذائی اجزاء کی سائیکلنگ کو بھی منظم کر سکتی ہے۔ غذائی اجزاء کی سائیکلنگ مٹی کے سانس لینے کا ایک بڑا جزو کچرے کے سڑنے سے ہوتا ہے جو ماحول میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کو جاری کرتا ہے جبکہ بیک وقت غذائی اجزاء کو متحرک یا معدنی بناتا ہے۔ سڑنے کے دوران، نائٹروجن جیسے غذائی اجزاء کو ان کی اپنی نشوونما کے لیے جرثوموں کے ذریعے متحرک کیا جاتا ہے۔ جیسے ہی یہ جرثومے کھا جاتے ہیں یا مر جاتے ہیں، نائٹروجن کو مٹی میں شامل کر دیا جاتا ہے۔ نائٹروجن کو کچرے میں پروٹین اور نیوکلک ایسڈ کے انحطاط سے بھی معدنی بنایا جاتا ہے۔ اس معدنی نائٹروجن کو مٹی میں بھی ملایا جاتا ہے۔ ان عملوں کی وجہ سے، مٹی میں شامل نائٹروجن کی شرح مائکروبیل تنفس کی شرح کے ساتھ مل جاتی ہے۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ مٹی کی تنفس کی شرحوں کا تعلق مائکروبیل کاروبار اور نائٹروجن معدنیات کی شرحوں سے تھا۔ عالمی چکروں کی تبدیلیاں سیارے کی آب و ہوا کو تبدیل کرنے کے لیے مزید کام کر سکتی ہیں۔ موسمیاتی تبدیلی جیسا کہ پہلے بیان کیا گیا ہے، مٹی کے تنفس سے خارج ہونے والی کاربن ڈائی آکسائیڈ ایک گرین ہاؤس گیس ہے جو توانائی کو پھنسانے اور عالمی اوسط درجہ حرارت میں اضافہ کرتی رہے گی اگر ارتکاز میں اضافہ ہوتا رہے۔ جیسے جیسے عالمی درجہ حرارت بڑھتا جائے گا، اسی طرح پوری دنیا میں مٹی کے سانس لینے کی شرح بھی بڑھے گی جس سے ماحول میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کا ارتکاز بڑھے گا، جو ایک بار پھر عالمی درجہ حرارت میں اضافے کا باعث بنے گا۔ یہ مثبت فیڈ بیک لوپ کی ایک مثال ہے۔ یہ اندازہ لگایا گیا ہے کہ درجہ حرارت میں 2 ڈگری سیلسیس کا اضافہ مٹی کے تنفس سے ہر سال 10 پی جی کاربن کے اضافی اخراج کا باعث بنے گا۔ یہ موجودہ اینتھروپوجینک کاربن کے اخراج سے بڑی رقم ہے۔ اس بات کا بھی امکان موجود ہے کہ درجہ حرارت میں یہ اضافہ مستقل طور پر منجمد مٹی میں ذخیرہ شدہ کاربن کو چھوڑے گا، جو اب پگھل رہے ہیں۔ آب و ہوا کے نمونوں نے تجویز کیا ہے کہ مٹی کے تنفس اور درجہ حرارت کے درمیان یہ مثبت ردعمل 21 ویں صدی کے وسط تک مٹی میں ذخیرہ شدہ کاربن میں کمی کا باعث بنے گا۔ خلاصہ مٹی کی تنفس ایک کلیدی ماحولیاتی نظام کا عمل ہے جو کاربن ڈائی آکسائیڈ کی شکل میں مٹی سے کاربن خارج کرتا ہے۔ کاربن مٹی میں نامیاتی مادے کے طور پر ذخیرہ کیا جاتا ہے اور پودوں، بیکٹیریا، فنگی اور جانوروں کے ذریعے سانس لیا جاتا ہے۔ جب یہ تنفس زمین کے نیچے ہوتا ہے، تو اسے مٹی کی تنفس سمجھا جاتا ہے۔ درجہ حرارت، مٹی کی نمی اور نائٹروجن سبھی مٹی کے نامیاتی مرکبات میں کاربن سے CO2 میں اس تبدیلی کی شرح کو منظم کرتے ہیں۔ مٹی کے تنفس کی پیمائش کے لیے بہت سے طریقے استعمال کیے جاتے ہیں ؛ تاہم، بند متحرک چیمبر اور مستحکم آاسوٹوپ تناسب کا استعمال دو سب سے زیادہ رائج تکنیک ہیں۔ انسانوں نے ماحولیاتی کاربن ڈائی آکسائیڈ کی سطح، بارش کے نمونوں اور کھاد کی شرحوں کو تبدیل کیا ہے، ان سب کا مٹی کی تنفس کی شرحوں پر اہم کردار رہا ہے۔ ان شرحوں میں تبدیلیاں عالمی کاربن اور غذائی اجزاء کے چکروں کو تبدیل کرنے کے ساتھ ساتھ آب و ہوا کی تبدیلی میں اہم کردار ادا کر سکتی ہیں۔ حوالہ جات ایس یو بی۔ (2005) عالمی تبدیلی کے تحت ماحولیاتی نظام کاربن، نائٹروجن اور پانی کے چکروں کے درمیان تعاملات: فیلڈ اور میسوکوسم تجربات کے نتائج۔ یونیورسٹی آف اوکلاہوما، نارمن، اوکے۔ فلانگن ایل، اور ویوم اے۔ (1974) ٹنڈرا میں نامیاتی باقیات میں سانس لینے، وزن میں کمی، درجہ حرارت اور نمی کے درمیان تعلقات۔ ٹنڈرا میں مٹی کے جاندار اور سڑنا۔ 249-277۔ بیرونی روابط زیر زمین تنفس، ڈیوک یونیورسٹی مٹی کی حیاتیات