沼泽湿地N2O通量特征及N2O与CO2排放间的关系

对三江平原淡水沼泽湿地进行了连续4年的野外原位观测.结果表明,沼泽湿地冬季是N2O的汇,但从全年来看,仍为N2O排放的源.5～8月是N2O排放的主要时期.土壤温度是影响N2O通量季节变化的重要环境因素,生长季内的积水水位和土壤温度则会影响到N2O通量的年际变化;沼泽湿地N2O与CO2排放间相关性显著,促使二者间产生这种内在联系的因素包括温度、植物根系的作用、有机质分解的联系作用以及植物气孔行为的调节.     

土地利用方式对土壤水溶性有机碳的影响

采集三江平原不同利用方式的土壤,测定土壤水溶性有机碳(DOC)含量,以及E₂₈₀值、E₂₅₀E₃₆₅和E₂₄₀/TOC比值,研究土地利用方式对土壤DOC的影响.结果表明,随着土地利用方式的变化,土壤DOC含量变化明显,土地开垦耕作是导致土壤DOC含量降低的主要原因.湿地土壤的开垦耕作,不仅导致土壤DOC数量的减少,而且DOC的质量也在下降.土壤DOC与土壤总有机碳含量呈正相关(R²=0.66),与游离态轻组有机碳的相关性更强(R²=0.84),与土壤重组有机碳呈明显的负相关(R²=0.52).     

小叶章湿地表土水溶性有机碳季节动态变化及影响因素分析

湿地土壤及水体中水溶性有机碳(DOC)的产生、迁移与转化对湿地土壤碳通量具有重要的影响.然而,目前对沼泽湿地土壤DOC动态变化及影响因素的研究报道还比较少.对小叶章湿地表土DOC季节动态变化及影响因素进行了研究.结果表明,生长季内,表土DOC含量为373·9~443·7mg·kg-1,平均值为414·6mg·kg-1,变异系数为7·7%(P<0·0001).小叶章湿地表土DOC含量有明显的季节性动态变化.5月份表土DOC含量较高,6~7月份DOC含量下降,7月份达到最小值373·9mg·kg-1;8~9月份表土DOC含量迅速增加,9月份达到最大值443·7mg·kg-1.表土DOC特定波长吸收值也有明显的季节变化.随着时间的增长,280nm波长吸收值(A280值)迅速增加,8~9月份达到最大值.A250/A365比值则明显的下降,9月份达到最小值,说明DOC结构也有明显的季节性动态变化.近期生物过程,如微生物代谢产物和消耗有机碳数量、植物光合产物(立枯物、根系分泌物)对DOC含量和组成结构季节动态有很重要的影响,而土壤中长期积累的有机质对其季节变化贡献很小.另外,温度和含水量通过影响的微生物活性间接影响DOC;降水的淋溶也对DOC动态有影响;冻融作用对春季DOC含量和组成结构有重要贡献.     

淡水沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放通量年际变化及其对氮输入的响应

利用静态暗箱-气相色谱法自2002～2004年连续3a观测了三江平原淡水沼泽湿地CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体排放特征及外源氮素输入条件下温室气体通量的变化.结果表明,三江平原CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体排放具有明显的季节及年际变化规律.其中生态系统呼吸CO₂排放的最大值[779.33～965.40 mg·(m·h)^-1]出现在7、8月份,CH4通量最大值[19.19～30.52 mg·(m·h)^-1]出现在8月,N₂O通量最大值[0.072～0.15 mg·(m·h)^-1]出现在5月和9月,3种温室气体通量最小值CO₂为2.36～18.73 mg·(m·h)^-1;CH₄为-0.35～0.59 mg·(m·h)^-1;N₂O为-0.032～-0.009 mg·(m·h)^-1大都出现在冬季,且冬季淡水沼泽湿地表现为N2O的吸收.对气候因子的分析发现,温度条件是影响淡水沼泽湿地温室气体排放通量季节性变化的主要因子,而降水和积水水位变化是影响其排放年际变化的关键因素,特别是降水对CH₄排放通量的影响较其它2种温室气体更显著,且冬季雪融水对夏季CH₄的排放起重要作用.CO₂和CH4排放与土壤温度(5cm)呈显著的指数相关关系,而N₂O排放通量与土壤温度和水深相关性不显著.氮输入促进了三江平原CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体的排放,与对照处理相比,其排放通量分别升高了34%,145%和110%.     

三江平原泥炭沼泽湿地N2O排放通量及影响因子

运用静态暗箱-气相色谱法观测了三江平原毛苔草泥炭沼泽湿地植物生长季N2O排放通量,并分析了其关键影响因子.结果表明:生长季N2O排放通量季节变化动态明显,最大值出现在7月上旬;平均排放通量为76.77μg/(m2·h),高于潜育沼泽湿地[20~60μg/(m2·h), 2002~2005].N2O排放通量与土壤温度存在极显著指数关系(P<0.01),且随土壤深度(土壤10cm以下)的增加相关关系逐渐减弱;与水位呈极显著负相关关系(P<0.01);另外,植被是影响N2O排放的主要生物因子,有植被参与的N2O排放是无植被的1.7倍.总之,水位和土壤温度是控制泥炭沼泽N2O排放呈明显季节变化的主要因素,而土壤水文物理特性的差异是引起泥炭沼泽N2O排放高于潜育沼泽的主要原因.经初步估算,三江平原泥炭沼泽每年植物生长季N2O排放总量约为72.9Mg,表明泥炭沼泽湿地在生长季是重要的N2O潜在排放源.     

沼泽湿地生态系统土壤CO2和CH4排放动态及影响因素

湿地在全球陆地生态系统碳循环中具有重要的作用,沼泽湿地温室气体排放特别是CO₂和CH₄排放具有明显的时空变化特征.沼泽湿地CO₂和CH₄的产生和排放与土壤有机碳、溶解有机碳及氮素含量有密切关系,同时受土壤温度和水文条件的影响.三江平原沼泽湿地土壤中CO₂和CH₄具有较高的浓度值,浓集中心位于植物根层(10～35cm), 9月下旬到10月中旬沼泽湿地植物地上部分枯死后,土壤中CH₄和CO₂浓度有阶段性增加的趋势,且土壤中CO₂与CH₄间呈显著正相关关系.沼泽湿地生态系统呼吸及土壤呼吸对CH₄排放通量也有较大的影响,二者间呈显著正相关关系.     

基于PRA方法的社区居民对湿地生态系统稳定性及退耕政策的认知分析

采用参与性农户评估方法（PRA）,对黑龙江省洪河农场135户居民进行随机访问,调查其对湿地生态系统稳定性和退耕政策的认知程度,以期从农户角度出发,探讨湿地生态系统稳定性对居民生产生活的影响以及退耕政策实施的可行性,为湿地保护和利用政策的制定和实施提供理论依据。研究显示：86.7%居民认为湿地生态环境功能重要,生态环境意识较高。对比10年前的生态环境,认为生态环境现状恶化的居民比例（48.1%）略高于好转的居民比例（43.0%）。近80%居民对湿地生态系统稳定性有所了解,且认为现有湿地存在稳定性低,易退化的问题。绝大多数居民对退耕政策了解并支持该政策的实施,认为有利于维护当地生态环境,保护湿地资源,促进经济协调发展;但对于政策实施中遇到的资金、技术等问题尚存疑虑。此外,退耕后的补偿与替代生计选择也是居民普遍反映的问题之一。     

沼泽湿地草甸N_2O排放通量日变化规律研究

利用静态暗箱/气相色谱法对三江平原小叶章(Calamagrostis angustifolia)草甸进行N2O排放通量的日变化观测实验.结果表明,小叶章草甸土壤-植物系统和土壤的N2O通量均具有明显的日变化规律,小叶章草甸土壤-植物系统和土壤的N2O通量最大值均出现在16:00,最小值均出现在6:00,其变化趋势与气温.地表温度和5、10.15,20 cm地温均呈正相关关系.小叶章植株的存在,促进了土壤一植物系统N2O的排放,土壤-植物系统N2O日平均通量是土壤的1.81倍.小叶章草甸土壤-植物系统N2O通量日变化的变异系数大于土壤.     

外源氮输入对湿地土壤有机碳矿化及可溶性有机碳的影响

采用室内模拟试验,在好气和淹水2个土壤水分条件下,研究了外源氮输入对沼泽湿地土壤有机碳矿化和土壤可溶性有机碳（DOC）含量的影响.结果表明,好气条件下,净氮输入量为1 mg·g^-1（N1）的氮处理水平对土壤有机碳矿化和DOC含量的影响不显著,而净氮输入量为2和5 mg·g^-1（N2、N3）时,土壤DOC含量显著增加,分别比对照（250.62 mg·kg^-1）增加了187.22％和203.25％,并显著促进了土壤有机碳的矿化;淹水条件下,外源氮输入则抑制了土壤有机碳的矿化, N1、N2、N3处理下土壤DOC含量分别比对照（642.52 mg·kg^-1）降低了88.34％、 82.69％、 80.04％;不同水分条件下,土壤DOC含量与有机碳的累积矿化量均呈显著正相关关系（r²分别为0.939、 0.843）,由外源氮输入引起土壤DOC含量的变化可能是导致土壤有机碳矿化差异的主要原因之一.研究结果还表明,伴随着沼泽湿地积水消退和外源氮输入的增多,将会加快湿地土壤有机碳的矿化和土壤DOC的淋失,造成湿地土壤有机碳的大量损失.     

沼泽湿地生态系统呼吸与温度、氮素及植物生长的相互关系

沼泽湿地生态系统呼吸排放CO₂通量同时受温度、营养元素（N）和植物生长状况的共同影响和相互制约.通过对三江平原沼泽湿地小叶章（Doyeuxia angustifolia）草甸研究发现,CO₂排放通量与温度、氮素和植物生长状况（主要是株高、叶面积和生物量）均存在一定的非线性正相关的关系.其中,生态系统呼吸与温度的变化符合Arrhenius方程.整个生长季生态系统呼吸平均通量与氮输入水平存在指数相关的关系; 与植物体氮含量符合2次函数的关系;与生物量存在对数相关关系;与不同时期的株高均存在较显著的线性相关关系.不同水平的氮输入后,生态系统呼吸与对照处理比较分别升高了20％,42％和142％;生物量分别增大了26％,44％和375％;叶片和植株的氮含量均发生了相应地变化.