杭州灣濕地四種濕地環(huán)境土壤呼吸特征以及土壤活性有機(jī)碳研究.pdf

1、濕地作為陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的重要組成部分，包括由淹水而引起的厭氧環(huán)境及由水淹而引起的耐水淹型植物。濕地只占陸地表面積很少的部分，但卻是巨大的陸地碳庫(kù)，約為整個(gè)土壤碳庫(kù)的3％～68％。濕地生態(tài)系統(tǒng)90％以上的碳儲(chǔ)量?jī)?chǔ)存在土壤中，是多種溫室氣體的源和匯。多數(shù)濕地都是溫室氣體的“匯”，受到人類活動(dòng)的干擾后，隨著水分減少和土壤氧化性能增強(qiáng)，植物殘?bào)w及泥炭的分解速率將會(huì)大大提高，結(jié)果導(dǎo)致濕地土壤有機(jī)碳的損失，而成為溫室氣體的“源”。全球氣候變暖也

2、加劇了濕地碳排放。目前由于氣候變暖，濕地水溫及土壤溫度升高濕地能量平衡受到影響，導(dǎo)致濕地地表水水位及積水面積變化，進(jìn)而影響了溫室氣體排放強(qiáng)度及濕地碳循環(huán)模式。杭州灣濕地是我國(guó)濱海濕地主要分布區(qū)之一，也是受人類活動(dòng)影響最劇烈的區(qū)域之一。改革開(kāi)放以來(lái)已圍墾1.33萬(wàn)hm2，分10次向北推移海岸線達(dá)16km左右，圍墾面積約占城市面積的60％還多。本研究選取杭州灣南岸未圍墾的四種濕地環(huán)境蘆葦、互花米草、海三棱蔗草以及光灘作為研究對(duì)象，采用LI-

3、6400連接土壤呼吸室進(jìn)行連續(xù)12個(gè)月的土壤CO2測(cè)定，同時(shí)分析土壤活性有機(jī)碳含量、土壤酶活性以及其他相關(guān)理化指標(biāo)，以揭示杭州灣典型濕地土壤呼吸特征、土壤CO2年排放量以及濕地土壤碳密度分布狀況。主要研究結(jié)論如下：
　　 (1)2010年1～12月利用Li-6400光合儀連接09土壤呼吸室對(duì)杭州灣四種濕地環(huán)境(蘆葦、互花米草、海三棱蔗草)以及對(duì)照(光灘)進(jìn)行了連續(xù)12個(gè)月的土壤呼吸測(cè)定。結(jié)果表明：濕地夏季土壤呼吸速率日動(dòng)態(tài)表現(xiàn)為

4、晝高夜低，均呈明顯的單峰曲線變化。與土壤溫度的日動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)相近，在13:00～14:00之間達(dá)到峰值，在凌晨2:00～4:00之間到達(dá)低谷。四種濕地環(huán)境土壤日平均呼吸速率大小順序?yàn)樘J葦(8.34±4.53)umol/(m2.s)>互花米草(7.49±4.21)umol/(m2.s)>海三棱藨草(4.42±2.40)umol/(m2.s)>光灘(2.33±1.53)umol/(m2.s)。四種濕地環(huán)境土壤呼吸季節(jié)動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)表現(xiàn)為單峰曲

5、線，從整年來(lái)看，土壤呼吸速率在4月到10月份相對(duì)較高，7月份達(dá)到最高值。從四季來(lái)看，四種濕地環(huán)境土壤呼吸速率大小順序?yàn)椋合募?秋季>春季>冬季。四種濕地環(huán)境土壤呼吸速率與氣溫、土壤10cm處溫度均有顯著的指數(shù)函數(shù)相關(guān)性。其中，蘆葦濕地，互花米草濕地，光灘濕地土壤10cm處溫度與呼吸速率的相關(guān)性大于氣溫與土壤呼吸速率的相關(guān)性。海三棱藨草濕地土壤溫度與土壤呼吸速率的相關(guān)性(R2=0.366)小于氣溫與土壤呼吸速率的相關(guān)性(R2=0.5773

6、)。蘆葦、互花米草、海三棱藨草、光灘四種濕地土壤CO2年通量分別為6483.40 g/m2.a，5228.96g/m2.a，2295.48 g/m2.a，975.48g/m2.a。
　　 (2)2010年從1月到12月采集四種濕地環(huán)境蘆葦、互花米草、海三棱藨草以及光灘濕地的土壤，測(cè)定四種濕地環(huán)境的土壤活性有機(jī)碳含量季節(jié)變化、四種土壤酶活性的年變化以及土壤基本理化性質(zhì)，結(jié)果表明：四種濕地環(huán)境土壤微生物量碳年平均含量為：互花米草(1

7、43.79 mg/kg)>海三棱藨草(138.39mg/kg)>蘆葦(135.52 mg/kg)>光灘(133.03 mg/kg)；土壤溶解性碳年平均含量為：蘆葦(319.33 mg/kg)>互花米草(316.47 mg/kg)>海三棱藨草(286.98 mg/kg)>光灘(278.20 mg/kg)；總有機(jī)碳年平均含量為：蘆葦(7.87 g/kg)>光灘(7.65g/kg)>互花米草(7.39 g/kg)>海三棱藨草(6.81 g/k

8、g)。四種濕地環(huán)境土壤總有機(jī)碳年變化小，含量相對(duì)穩(wěn)定，而微生物量碳(變異系數(shù)>70％)和溶解性碳(變異系數(shù)50％)年變異較大。四種濕地環(huán)境土壤磷酸酶活性、脲酶活性、β-葡萄糖苷酶活性以及蔗糖酶活性年變異系數(shù)(C.V)都在50％以上，甚至超過(guò)100％。土壤微生物量碳與土壤磷酸酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶以及蔗糖酶活性呈顯著性負(fù)相關(guān)，不同季節(jié)相關(guān)性有差異。土壤溶解性碳與土壤磷酸酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶活性在夏季呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。四種濕地0-5

9、cm表層土壤碳密度大小為：蘆葦濕地(37.8t/ha)>互花米草濕地(36.2 t/ha)>海三棱藨草濕地(32.9 t/ha)>光灘(24.9 t/ha)；10-20cm深度土壤碳密度為蘆葦濕地(92.3 t/ha)>海三棱藨草(86.8 t/ha)>互花米草(82.3 t/ha)>光灘(78.2t/ha)。
　　 (3)采用開(kāi)頂式增溫法對(duì)杭州灣濕地蘆葦群落進(jìn)行短期的模擬增溫處理，研究土壤CO2以及土壤酶活性對(duì)模擬增溫的響應(yīng)，

10、結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)短期的模擬增溫處理，土壤呼吸速率比常溫下提高了17.36％。土壤10cm深度溫度與土壤呼吸速率的相關(guān)性比氣溫與土壤呼吸速率的相關(guān)性更好；增溫處理下的土壤溫度敏感性指數(shù)高于常溫狀態(tài)；土壤磷酸酶、脲酶、β-葡萄糖苷酶以及蔗糖酶活性在短期的模擬增溫后都有不同程度的提高。
　　 綜上所述，本研究對(duì)杭州灣濕地土壤CO2排放情況以及土壤活性有機(jī)碳儲(chǔ)存規(guī)律進(jìn)行了研究，得出了濱海濕地土壤CO2的年排放規(guī)律以及活性有機(jī)碳儲(chǔ)存的年變化