【摘 要】
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全球变暖已经成为亟待解决的全球性环境问题之一,二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）是导致温室效应最为关键的三种温室气体。湖滨带湿地作为陆地生态系统最后一道屏障,由于吸收农田退水、截留陆地污染物,造成湖滨带湿地氮磷负荷增加从而影响其温室气体排放。本研究以岱海湖滨带湿地为研究对象,选取典型植被类型:湿草甸、退耕地和裸地,开展原位氮磷添加实验,于2020年9月至2021年10月进行土壤
【基金项目】
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国家自然科学基金地区基金项目“中国北方典型湖泊湖滨带湿地植被-土壤系统氮磷转化规律对退化与恢复的响应机制”（31960249）； 内蒙古自治区自然科学基金面上基金项目“中国北方典型湖泊萎缩对湖滨带反硝化过程的影响机理”（2021MS04009）； 国家自然科学基金项目“我国北方典型浅水草型湖泊湖滨带湿地生态系统多功能性维持机理研究
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全球变暖已经成为亟待解决的全球性环境问题之一,二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）是导致温室效应最为关键的三种温室气体。湖滨带湿地作为陆地生态系统最后一道屏障,由于吸收农田退水、截留陆地污染物,造成湖滨带湿地氮磷负荷增加从而影响其温室气体排放。本研究以岱海湖滨带湿地为研究对象,选取典型植被类型:湿草甸、退耕地和裸地,开展原位氮磷添加实验,于2020年9月至2021年10月进行土壤样品采集及温室气体日动态、季节动态测定,研究短期氮磷添加对不同植被类型湖滨带湿地土壤理化性质、温室气体排放通量的影响,进一步计算温室气体累积排放量和全球增温潜势（GWP）,分析土壤理化性质与温室气体排放、温室气体累积以及GWP间关系,以评估氮磷负荷增加对湖滨带湿地温室气体排放和GWP的影响。研究结果表明:（1）植被类型和取样季节对岱海湖滨带各项土壤理化指标均存在显著影响（P＜0.01）。短期氮磷添加处理仅对土壤电导率和硝态氮含量有显著影响（P＜0.05）,但在不同植被类型下对外源氮磷添加的响应并不一致。在退耕地和裸地氮添加、氮磷共同添加显著促进土壤硝态氮含量。在退耕地,氮添加、氮磷共同添加显著提高土壤电导率（P＜0.05）。（2）短期氮磷添加处理未显著改变湖滨带湿地温室气体排放的日动态和季节动态特征（P＞0.05）,氮磷添加下不同植被类型、不同季节湖滨带湿地的CO2排放日动态规律均表现为单峰型特征,其峰值出现在8:00—12:00;CH4、N2O日动态排放特征在不同植被类型、不同季节下无一致规律。不同处理下各植被类型湖滨带湿地CO2排放的季节动态呈一致规律,即夏季排放通量较高且波动程度大,春秋季排放通量低且较稳定。CH4、N2O排放的季节动态呈一致规律,表现为:春夏排放通量较高且波动程度大,秋季通量较低。（3）8:00—12:00所测温室气体排放通量均值在不同植被类型下存在显著差异（P＜0.05）,具体表现为,CO2的排放均值为在湿草甸最大,退耕地次之,裸地最小;CH4的排放均值为在湿草甸最大,退耕地次之,裸地最小;N2O的排放均值为在裸地最大,湿草甸次之,退耕地最小。（4）核算连续观测期内（2021.3—2021.10）温室气体累积排放量表明:三种植被类型湖滨带湿地均表现为温室气体排放热点区域。不同植被类型湖滨带湿地的温室气体累积排放量存在显著差异（P＜0.05）,其大小表现为:CO2累积排放量为湿草甸最大,其次退耕地,裸地最小;CH4累积排放量为湿草甸最大,其次退耕地,裸地最小;N2O累积排放量表现为湿草甸最大,裸地次之,退耕地最小。短期氮磷添加处理显著改变退耕地与湿草甸温室气体累积排放量,退耕地中氮添加、氮磷共同添加处理的CO2累积排放量显著高于其他处理;湿草甸中氮磷共同添加处理的CH4累积排放量显著低于其他处理,而退耕地中氮添加、氮磷共同添加处理下N2O累积排放量显著低于其他处理（P＜0.05）。（5）不同植被类型湖滨带湿地的GWP存在显著差异,湿草甸的GWP最大（56.016±7.973×10~3kg CO2/hm~2）,其次是退耕地（36.525±1.403×10~3kg CO2/hm~2）和裸地（81.081±7.794×10~3kg CO2/hm~2）。短期氮磷添加对不同植被类型湖滨带湿地GWP的影响不同,退耕地中对照处理的GWP显著低于其他处理;湿草甸中,氮添加处理的GWP显著高于其他处理;裸地中各处理间的GWP无显著差异。各温室气体排放在不同植被类型间GWP贡献不同:在湿草甸和退耕地中,各温室气体对GWP的贡献度从大到小依次为CO2、CH4、N2O,在裸地中从大到小依次为CO2、N2O、CH4。（6）在不同植被类型和不同取样季节影响温室气体排放通量和累积排放量的土壤因子存在差异,且其影响关系及程度并不统一。土壤p H、土壤含水率、土壤硝态氮、土壤有机碳含量显著影响CO2排放通量和累积排放量;土壤p H显著影响CH4排放通量和累积排放量;土壤p H、土壤含水率、土壤有机碳含量显著影响N2O排放通量和累积排放量。本研究表明短期氮磷添加会影响湖滨带湿地部分土壤理化指标和温室气体排放特征,进而影响湖滨带湿地在气候调节中的作用,研究结果可为预测氮磷负荷增加对全球气候变化的影响提供基础理论依据。
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