湿地生态系统碳汇与碳源过程的控制因子和临界条件

湿地生态系统由于其自身的结构组分特征,已成为地球表层系统中最为重要的碳汇。但是近年来对于湿地系统的不合理开发利用、降水减少等原因使其碳＂汇＂功能减弱,湿地的碳蓄积能力下降且有转变为碳＂源＂的趋势。文章从湿地生态系统的水份、植物类型、土壤厚度、微生物（底物、pH、温度、氧化还原条件）等方面总结了影响湿地碳汇/源过程的控制因子和临界交替条件。湿地水位的高低决定湿地的氧气环境,与甲烷产生量成正相关,但却与二氧化碳产生量有一定的负相关关系。湿地植物通过通气组织与根系分泌物等影响湿地碳的吸收与排放通量,湿地植株的高度、覆盖率等也是影响湿地作为碳汇与碳源的重要因素。不同深度土层由于其产甲烷菌、甲烷氧化菌等微生物活性不同导致各个土层碳吸收、排放通量的差异,通常浅层土壤中的CO2、CH4的产生率高于深层土壤。微生物的活跃程度直接影响到湿地碳的吸收与排放,影响活跃程度的因素包括湿地底物、pH、温度与氧化还原条件等。湿地底物浓度的增加会在一定程度上提高甲烷的产生率,中性或者是弱碱性环境是产甲烷菌的最适宜条件,在一定范围内温度越高,甲烷产生量越大,而温度对于二氧化碳的影响则是通过改变光合作用来实现。氧化还原电位与甲烷产生量成负相关关系,-150 mV是产甲烷菌产生甲烷的最高电位。总体上,由于湿地生态系统的复杂性和碳吸收与排放过程的复杂,以上这些因子相互作用,且在一定条件下会相互转化。最后针对如何充分发挥湿地生态系统的碳＂汇＂功能,控制湿地向碳＂源＂转化的条件措施方面进行了讨论,包括间歇灌溉、种植多年生草本植物或木本植物等来增强湿地的固碳能力。     

2001-2020年内蒙古植被碳源/碳汇时空动态及对气候因子的响应

掌握植被动态及其对气候变化的响应,对于提升全球变化背景下陆地生态系统的固碳能力至关重要。内蒙古作为中国北方的重要生态屏障,是气候和生态系统最为多样化的省份之一。虽然已有研究表明植被碳源/碳汇与气候变化密切相关,但这种响应在生态脆弱且包含多种生态过渡带与植被类型的内蒙古,是否存在及如何响应尚不清楚。以净生态系统生产力(NEP)为固碳评估指标,基于遥感植被指数数据、土地覆被数据和气象观测数据,采用净初级生产力和土壤呼吸模型估算了2001-2020年内蒙古植被碳源/碳汇,并通过实测数据验证,重点研究了不同植被类型NEP的时空变化及其对降水、温度和太阳辐射等3种典型气候因子的响应。结果表明,(1)内蒙古植被碳源/碳汇有明显的时空异质性,植被NEP由东北向西南逐渐降低,平均NEP为C 61.2 g·m^-2;不同植被类型的NEP有显著差异,森林、草地和耕地的年均NEP分别为C 270g·m^-2、54.7 g·m^-2、140 g·m^-2。(2)2001-2020年,内蒙古陆地生态系统碳汇呈上升趋势,但存在一定波动...     

中国沿海地区农田生态系统部分碳源/汇时空差异

运用1981-2001年作物产量、农业投入等统计数据,对沿海10个省市自治区农田生态系统部分碳源/汇进行了估算,得到以下主要结论:(1)总碳吸收从1981年以来呈波动增加趋势,总碳排放则呈明显增长趋势.二者相比,碳排放明显低于碳吸收,但由主要途径农业投入导致的间接碳排放的增长速度(94%)超过了作物生育期碳吸收的增长速度(44%).(2)各省市自治区碳吸收、碳排放变化的区域差异显著,单位面积碳吸收、碳排放变化的差异也十分明显.其中,各省市自治区总碳排放和单位面积碳排放基本上逐年增加,表明沿海发达地区农业投入较高;而碳吸收变动幅度较大,发达地区(如浙江、福建和上海等)碳吸收呈下降趋势,反映沿海地区农作物种植面积下降致使农作物生育期总碳吸收量降低.(3)沿海地区农田生态系统主要粮食作物碳吸收占全国比例有所下降,说明沿海地区农业种植面积减少和农业投入增加削弱了农田生态系统的碳汇功能.     

湿地碳汇功能探讨:以泥炭地和芦苇湿地为例

大量研究表明湿地是地球表层系统中的重要碳汇,对于吸收大气中的温室气体,减缓全球气候变暖有重要作用.由于近几十年来全球气候变暖和人类活动的影响,湿地碳汇功能不断减弱.文章以泥炭地和芦苇Phragmites australis湿地为例来分析湿地的碳汇功能发现:农业排水、土地利用方式的改变、大气中CO2体积分数升高、全球气候变化等人为和自然因素影响了泥炭地的碳汇功能,泥炭地的碳蓄积能力下降,逐渐由"碳汇"转变为"碳源";尽管芦苇湿地是CH4的重要来源,但其对CO2具有较强的碳汇作用,综合来看芦苇湿地的仍是温室气体的净汇;人工芦苇湿地污水净化系统的温室气体排放量高于天然芦苇湿地.分析表明,研究泥炭地和芦苇湿地在全球气候变化下的响应及反馈机制,确定合理的湿地开发模式将是未来湿地碳汇研究的主要方向.     

珠海—澳门红树林湿地生态系统的恢复与建设

论述了恢复和建设珠海－澳门红树林湿地生态系统的重要性,必要性和可能性,并提出了恢复和建设珠海－澳门红树林湿地生态系统的可行建议。     

湿地功能变化与生态系统管理--以洞庭湖区双退垸为例

以调控湿地生态功能为途径,在分析双退垸次生湿地功能动态变化、现阶段功能特点及管理现状基础上,提出了洞庭湖区双退垸湿地生态系统可持续管理方案,并针对现阶段存在的管理问题提出具体对策.     

湿地生态系统服务价值评价去重复性研究的思考

重复计算一直是困扰湿地生态系统服务价值评价的一个难点问题。湿地生态系统服务的复杂性及其组成分的非线性容易导致在计算湿地生态系统服务价值时容易导致重复计算,如果不能正确的去除湿地生态系统服务价值评价中重复计算的部分,会使评估结果的可信度降低。湿地生态系统服务价值评价的重复性计算主要体现在两个方面,总服务价值评价中的重复计算和部分服务之间的重复计算。湿地生态系统服务由湿地生态系统和生物多样性产生,并为人类福祉做出贡献,在这一过程中,湿地生态系统功能与服务的复杂的关系及服务之间的因果关系容易导致在计算生态系统总的服务价值时重复计算的产生,也就是分类时存在重复计算。部分服务之间的重复计算则主要是由于指标的模糊不清、参数的重复和评价方法的选择导致的。通过分析湿地生态系统服务价值评价重复性计算产生的原因,文章提出了一个具体的解决框架,包括最终服务的确定、指标的明确、模型的构建以及评估方法的选择等。首先,将湿地生态系统服务分成中间服务和最终服务,以最终服务作为最终要评价的服务;其次,针对部分服务中可能存在的重复计算,从指标和参数的明确、评价方法的选择和数学模型的构建等方面进行解决;最后,构建一个优化的湿地生态系统服务价值评价体系。希望通过这些解决办法来降低湿地生态系统服务价值评价中重复计算的可能性,以期更加准确的评估湿地生态系统服务。     

基于生态系统管理的湿地概念生态模型研究

湿地是地球上的一种重要生态系统,基于生态系统管理理念,进行湿地保护与管理,既是湿地科学发展的必然结果.也是当前湿地保护与管理的客观需求.湿地生态模型是以湿地生态系统作为研究对象的模型,是对湿地生态系统组成、结构、过程和功能进行简化、类比或抽象,是用来反映湿地生态系统各种过程和关系的定性或定量化工具.湿地概念生态模型是各类湿地生态模型中最基本的类型,是对湿地生态系统组成及其相互关系的一种简约的定性表达,特别是指人类活动影响下湿地生态系统因子变化及其相互关系的概念性表达.湿地概念生态模型构建的主要目的是旨在识别人类活动对湿地生态系统的驱动与胁迫,这些驱动与胁迫产生的一系列生态效应,以及湿地生态系统对此所表现出来的特征.湿地生态系统是一个多层次、多因子组成的,结构复杂、功能多样、具有多向反馈和调节机制的复杂大系统或巨系统.影响系统状态或驱动系统变化的因子众多,既有来自系统内部的、也有来自系统外部的,它们对系统造成的影响往往具有联动关系和因果效应.湿地概念生态模型就是在生态系统管理理论指导下,将这些系统因子及其关系抽象并提取出来,以"驱动-胁迫-效应-表征"为主线,判断系统变化与演化背后存在的因果关系,构建能够反映系统变化与演化特征和规律的结构性关系网络模型.湿地概念生态模型研究的意义在于在科学与决策之间架起一座桥梁,为实施湿地生态保护与管理提供指导,同时为建立湿地数量化模型奠定基础.     

青海湖高寒湿地生态系统夏季CO_2通量日变化及其影响因子研究

利用涡度相关技术对青海湖高寒湿地生态系统夏季CO2通量日变化特征进行分析,并且结合气象观测数据对CO2通量日变化的影响因子进行探讨。结果表明,青海湖高寒湿地生态系统夏季CO2通量日变化呈"U"字型,8:00—20:00 CO2通量值为负,其他时间为正,最低值出现在12:30,为-15.34μmol·m-2·s-1。CO2通量日平均值为-3.65μmol·m-2·s-1(约-13.87 g·m-2·d-1),表现为明显的CO2吸收,是重要的碳汇。CO2通量与净辐射、气温和表层土壤温度的相关性分析表明,净辐射是影响青海湖高寒湿地生态系统夏季CO2通量日变化的主要因子,气温次之,表层土壤温度对CO2通量的影响最小。采用多元回归分析得出CO2通量与各个影响因子之间的关系符合三元一次线性回归方程,R2=0.689,且达到极显著水平(P0.01)。     

青海湖高寒湿地生态系统夏季CO2通量日变化及其影响因子研究

利用涡度相关技术对青海湖高寒湿地生态系统夏季CO２通量日变化特征进行分析,并且结合气象观测数据对CO２通量日变化的影响因子进行探讨。结果表明,青海湖高寒湿地生态系统夏季CO２通量日变化呈“U”字型,白天8：00—20：00 CO２通量值为负,其他时间为正,最低值出现在12：30,为-15.34 μmol·m-2·s-1。CO２通量日平均值为-3.65 μmol·m-2·s-1（约-13.87 g·m-2·d-1）,表现为明显的CO２吸收,是重要的碳汇。CO２通量与净辐射、气温和表层土壤温度的相关性分析表明,净辐射是影响青海湖高寒湿地生态系统夏季CO２通量日变化的主要因子,气温次之,表层土壤温度对CO２通量的影响最小。采用多元回归分析得出CO２通量与各个影响因子之间的关系符合三元一次线性回归方程,R2=0.689,且达到极显著水平（P〈0.01）。     

湿地生态系统固碳潜力研究进展

固碳是湿地生态系统一项重要的服务功能。文章通过对各种类型湿地的固碳量及其潜力进行分析,发现湿地的固碳潜力要高于其他类型的生态系统,维持和恢复湿地的固碳潜力对全球碳循环具有重要的意义。如果湿地遭到破坏或转为他用,其固碳能力就会随之下降,所以保护湿地是保证湿地固碳潜力优先考虑的管理措施。此外通过对泥炭湿地、沿海湿地、森林湿地和人工湿地的恢复措施及效果的分析,发现恢复和创造湿地可以恢复并增强湿地生态系统的固碳潜力,但针对湿地碳库的固碳措施需要进一步的探索和实践。     

Assessment of wetland ecosystem health in Lower Songkhram,Thailand

A study was conducted to assess the ecosystem health of Lower Songkhram wetland in Thailand, using a newly developed wetland ecosystem health index (WEHI) based on analysis of field survey and secondary data of the most dominant physical, environmental and socio-economic factors extracted by principal components analysis (PCA). The most influential physical, environmental and socio-economic factors identified were rainfall and awareness and participation of the local community, which had positive effects, whereas soil electrical conductivity (EC), biochemical oxygen demand (BOD) and urban development had negative effects. Based on the results, 9 of the 40 land units of the study area were in very good or good health, 11 in reasonable health, while 20 were found to be in poor or even very poor condition. These findings will be useful for decision-makers in planning and executing an effective and holistic strategy to prevent further wetland degradation.     

EMERGY analysis for sustainability evaluation of the Baiyangdian wetland ecosystem in China

This study presents a quantitative and ecological benefit evaluation of the Baiyangdian wetland in China between the years 2000 and 2006. Methods of EMERGY analysis were applied to illustrate the wetland ecosystem, to evaluate the economic and environmental inputs and consequent yields, and to assess the sustainability of the Baiyangdian wetland. The indicators for the integrated ecological and economic system, such as EMERGY yield ratio (EYR) (7.51), EMERGY investment ratio (EIR) (4.52), environmental loading ratio (ELR) (2.92), EMERGY exchange ratio (0.41), and EMERGY sustainable indicator (ESI) (2.57) were calculated, compared, analyzed, and discussed. The non-renewable investment in Baiyangdian was greater than renewable investment, leading to the unsustainable development of the system. High EYR indicated that the Baiyangdian integrated system had created huge profits for its people, while ELR and ESI revealed that human behavior has been a heavy burden on the environment, and countermeasures should be taken by the Chinese government to relieve and resolve these problems. Potential management methods were also proposed in this paper.     

流域河口湿地生态健康与湿地发育关系研究

河口湿地作为一个独立的＂活体＂,有着其自身的地理发育、成熟和衰老的生长过程。以大洋河河口湿地为例,运用面积积分曲线和分维度指数计算大洋河流域发育阶段及河口湿地生长过程,得出如下结论,（1）在河流流域地貌发育早期,河流底蚀、侧蚀、溯源侵蚀强烈,河流含沙量高,泥沙在河口地区沉降而易形成河口湿地;随着流域地貌发育到壮年期,河流泥沙含量输出稳定,河口湿地面积继续扩张;到流域地貌发育晚期,侵蚀减弱,河流含沙量减少,河口湿地缺乏稳定的泥沙供应,在河湾水动力作用下逐渐萎缩、直至消亡。（2）人类活动直接影响河口湿地环境的物理、化学和生物组份,改变了河口泥沙的输入量及沉积环境,人类活动实际上是直接或间接地缩短了河口湿地的发育时间,加速了其发育进程。（3）针对不同发育阶段的河流,在制定河口湿地保护政策和修复措施时,必须充分考虑其地质历史发育特征,政策的制定要符合其生长规律。     

城市生态系统-大气间的碳通量研究进展

城市生态系统对全球碳收支具有显著的贡献,城市化进程促进城市向大气排放碳。随着观测手段和仪器的发展,涡动相关法已成为陆地生态系统碳通量观测的主要手段,并广泛应用于中心城市碳通量观测;城市CO2浓度和通量变化具有日、周、季节变化特征,不同城市之间CO2浓度和通量也有很大差异,其主要原因是由于城市生态系统的下垫面类型不均一,土壤、植被、路面、交通、人呼吸等对碳通量都有贡献,绿地（树木、草坪）对燃料燃烧、人呼吸等的碳排放起着一定的抵消作用;由于多种因素对碳通量起作用,在对城市通量数据进行分析时必须开展贡献区即碳足迹分析。本文综述了城市生态系统-大气间碳通量研究的历程;分析了城市生态系统碳通量的时空变化特征及其主要控制因子;探讨了复杂下垫面条件下城市生态系统-大气间碳通量研究的特点和难点,并提出了未来研究的重点。     

三江平原小叶章湿地生态系统对氮磷的净化效率

选取面积为1 600 m2的小叶章(Deyeuxia angustifolia)湿地进行小区域模拟试验。试验设割草区、1倍浓度区、静态对照区和2倍浓度区4个处理,研究N、P输入浓度,割草和输出径流对三江平原小叶章湿地生态系统净化N、P污染物的影响。结果表明,在小叶章生长期和成熟期,湿地生态系统对N、P保持较稳定的净化,N、P平均去除率分别为85.62%和85.94%。湿地水体中TN和NH4 -N的累积浓度显著相关。输入浓度、割草和输出径流都影响着湿地生态系统对N、P的净化和N、P在系统内的分配。输入浓度增大时,N、P去除率明显降低;割草会降低N去除率,但对P去除率影响不大;少量输出径流对N、P去除影响不大。三江平原小叶章湿地生态系统对输入的N、P具有显著净化作用,总净化率可达97.97%和99.05%。     

三江平原小叶章湿地生态系统对氮磷的净化效率

选取面积为1600m^2的小叶章（Deyeuxia angustifolia）湿地进行小区域模拟试验。试验设割草区、1倍浓度区、静态对照区和2倍浓度区4个处理，研究N、P输入浓度，割草和输出径流对三江平原小叶章湿地生态系统净化N、P污染物的影响。结果表明，在小叶章生长期和成熟期，湿地生态系统对N、P保持较稳定的净化，N、P平均去除率分别为85．62％和85．94％。湿地水体中TN和NH4^＋-N的累积浓度显著相关。输入浓度、割草和输出径流都影响着湿地生态系统对N、P的净化和N、P在系统内的分配。输入浓度增大时，N、P去除率明显降低；割草会降低N去除率，但对P去除率影响不大；少量输出径流对N、P去除影响不大。三江平原小叶章湿地生态系统对输入的N、P具有显著净化作用，总净化率可达97．97％和99．05％。     

1987-2008年南四湖湿地植被碳储量时空变化特征

利用研究区1987、1997和2008年的LandsatTM／ETM＋卫星遥感数据,结合实地采样调查和收集的资料,计算3个时期山东省南四湖湿地各植被类型的面积和碳储量;同时依照不同覆被类型（植被类型）的平均碳储量将各覆被类型的斑块划分为不同储碳等级,绘制3个时期的南四湖湿地植被碳格局图,分析植被碳储量的时空变化特征、变化产生的原因和变化对湿地的潜在影响。研究结果表明：研究前期（1987年）植被储碳格局存在着明显的植被碳储量以湖南北中心线向两岸增大的带状特征,研究中后期（1997-2008年）带状储碳格局不断破碎化并最终消失。整个研究期高储碳等级的斑块面积不断减小,低储碳等级的斑块面积增加。湿地植被碳储量呈现前期基本稳定后期显著减少的特征,1987、1997和2008年湿地植被碳储量均值分别为1．07、1．08和O．64TgC,1987-1997年湿地植被碳储量平均年增加0．001TgC,变化幅度不大;1997-2008年年减少0．04TgC,下降较明显。其中自然植被碳储量在整个研究期内持续减少,人工植被碳储量呈现先增加后减少的波动变化特征,分析认为这一变化特征产生的主要原因是南四湖地区多因子驱动的土地覆被变化活动。通过区域湿地植被的碳平衡动态分析认为,植被碳储量（碳库）的减少可能会导致整个湿地碳储量的入不敷出,使整个湿地碳汇能力下降甚至可能变为碳源。