降水梯度對青海湖河源濕地溫室氣體排放日變化的影響

題目： 降水梯度對青海湖河源濕地溫室氣體排放日變化的影響

溫室氣體主要的源和匯來自陸地生態(tài)系統(tǒng) 。濕地生態(tài)系統(tǒng)敏感脆弱，    由于受氣候變化和降水量變化影響， 濕地生物群落、 濕地蒸散發(fā)速率、 水文地質(zhì)、 水文化學(xué)和生物區(qū)系均發(fā)生了變化 ，  從而進一步影響濕地生態(tài)系統(tǒng)碳、 氮循環(huán)過程 。濕地在長期水淹的厭氧情況下導(dǎo)致有機質(zhì)積累，  成為重要的碳匯 。在人類活動和氣候變化的影響下濕地的碳匯功能有所減弱。CH_4、 N₂O在有機質(zhì)加速分解影響下， 濕地逐漸成為溫室氣體的排放源 。

研究內(nèi)容：

     水分是影響高寒生態(tài)系統(tǒng)生長發(fā)育的主要限制因素，   為探明不同水分條件對濕地溫室氣體排放特征的影響，  選取青海湖流域瓦顏山河源濕地為研究對象，  利用不同的水分特征濕地，     通過靜態(tài)箱-氣相色譜法，      監(jiān)測了濕地24h溫室氣體排放特征，探究了2020年和2021年8月（生長旺季）的 CK（對照處理）、  +25%（增雨 25%處理）、-25%（減雨 25%處理）、 +75%（增雨 75%處理）、 -75%（減雨 75%處理）條件下，對二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亞氮（N2O）日變化趨勢。結(jié)果表明： （1）CO₂排放范圍為47.52~123.71  mg·m^-2·h^-1， CH₄通量范圍為-8.50~6.74µg·m^-2·h^-1,N₂O通量范圍為-15.82~6.90 µg·m^-2·h^-1。  （ 2）CK、     +25%、      +75%處理下CO₂、       CH₄、    N₂O日變化表現(xiàn)為排放狀態(tài)；      -25%處理下 CO₂日變化表現(xiàn)為排放狀態(tài)，       CH₄、 N₂O 表現(xiàn)為吸收狀態(tài)；    -75%處理下 CO₂、    N₂O 日變化表現(xiàn)為排放狀態(tài)，    CH₄表現(xiàn)為吸收狀態(tài)， 不同降水處理之間存在顯著差異（P<0.05）。  （3）CO₂與 0~10 cm 土壤溫度呈顯著正相關(guān)（P<0.05），  與土壤水分呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）；   CH₄與土壤溫度呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），   與土壤水分呈顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05）；     N₂O與土壤溫度呈正相關(guān)（P<0.05），   而CK 處理與土壤水分呈負(fù)相關(guān)，  減雨處理呈正相關(guān)（P<0.05），   但無明顯規(guī)律。（4）不同水分處理下植物群落發(fā)生小幅度演替情況。土壤水分、 溫度的平衡對該區(qū)的溫室氣體排放通量影響較為顯著， 應(yīng)避免失調(diào)導(dǎo)致溫室氣體排放量升高。

 研究方法：

降水量梯度選擇,模擬+25%梯度降水量約為 525mm        、             -25%梯度降水量約為 315mm、   +75%梯度降水量約為735 mm、  -75%梯度降水量約為105 mm。其目的是模擬該類型濕地的降水增多和減少對植被、 土壤及微生物等的影響，  從而進一步得出對生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體的影響。

    溫室氣體通量觀測選取 2020 年、 2021 年 8月 生 長 旺 季 進 行 24 h 樣 品 采 集 ，選 取 增 減 降 水25%、     75%處理和對照組（CK）進行觀測。本研究采用靜態(tài)箱暗箱原理測定陸地-大氣界面 CO₂、                        CH₄和N₂O 交換通量，                 觀測頻率為 4h1次， 共 3 組重復(fù)， 通量觀測期間，  凹槽內(nèi)注水起密封作用， 將暗箱扣至地面凹槽之上。第 1 管樣品 0 min 空氣，          之后每間隔15min 采集 1 次氣體樣品，     共采集 3 次，  每管樣品 50 mL。樣品采集完畢后，       運回實驗室進行室內(nèi)試驗。

研究結(jié)論：

在全球變化大背景下， 在減雨處理下 3 種氣體排放通量明顯小于增雨處理下 3 種溫室氣體排放通量， 從而可以看出， 降雨量的增加使瓦顏山河源濕地溫室效應(yīng)相應(yīng)增加， 從而影響該區(qū)域碳氮收支平衡。青藏高原高寒濕地的生長旺季 24 h的通量研究雖不足以說明  “源匯”問題， 但生長旺季的日通量測定能對該區(qū)或相同類型濕地提供理論性參考， 今后對該區(qū)域的研究將延長時間尺度， 并結(jié)合微生物分析視角， 探究濕地的碳氮循環(huán)機理。

        2020 年瓦顏山河源濕地不同降水處理土壤     2020 年不同水分處理下地上、地下生物量特征

全氮全碳含量變化

北京澳作生態(tài)儀器公司自主開發(fā)的地上地下溫室氣體箱式通量排放系統(tǒng)，具備實時、在線、多地塊、水/土兩用的多種優(yōu)勢，在遠程無人值守條件下可完成上述實驗方案，為客戶帶來高效、高精度、高度自動化的測量系統(tǒng)體驗。