论文部分内容阅读
滨海湿地由于其较高的CO2固定能力和较低的CH4释放过程,使其成为全球碳循环中的重要碳汇地区。而黄河三角洲滨海湿地是世界上受海陆作用共同影响的活跃地区之一,近年来,由于人类的不合理利用,黄河三角洲自然湿地被大面积的垦殖为农田,导致湿地生态系统碳循环的模式发生改变,从而影响其碳汇功能。目前,关于开垦对黄河三角洲滨海湿地净生态系统CO2交换过程的研究还鲜有报道,所以本研究通过涡度相关法,对黄河三角洲芦苇湿地生态系统和开垦多年的农田(棉花)净生态系统CO2交换(NEE)进行了对比观测,以探讨该地区典型生态系统CO2交换的变化规律及其影响因子,揭示开垦对芦苇湿地生态系统CO2交换和碳汇功能的影响。 结果表明:1)生长季中,湿地和农田生态系统NEE日平均值各月均呈明显的“U”型变化曲线,非生长季NEE变幅很小。在2011年,湿地于7月NEE日平均值达到极值(-0.44±0.03)mgCO2·m-2·s-1,而农田生态系统在8月到达极值(-0.44±0.04)mgCO2·m-2·s-1。夜间湿地生态系统排放最大值出现在7月,为(0.16±0.01)mgCO2·m-2·s-1,而农田生态系统夜间排放最大值出现在8月,为(0.14±0.01)mgCO2·m-2·s-1。在2012年,农田生态系统白天NEE的极值和夜间最大的排放值均于7月达到极值,分别为(-0.41±0.01)mgCO2·m-2·s-1和(0.14±0.01)mgCO2·m-2·s-1。 2)2011-2012年,黄河三角洲湿地和农田生态系统NEE、生态系统呼吸(Reco)、生态系统总初级生产力(GPP)的季节变化均呈5~10月较高,1~4月和11~12月较低的分布。2011年,湿地生态系统日GPP和Reco的极值分别为7月11日的-24.78gCO2·m-2·d-1和8月9日的14.95gCO2·m-2·d-1,而日NEE的极值出现在8月17日的-16.04gCO2·m-2·d-1;农田生态系统日GPP和Reco的极值分别为-27.81gCO2·m-2·d-1(8月17日)和12.23gCO2·m-2·d-1(7月29日),而日NEE的极值出现在-18.99gCO2·m-2·d-1(8月22日)。在2012年的农田生态系统中,GPP、Reco和NEE日极值分别出现在-31.66(7月27日)、14.29(7月25日)和-19.18gCO2·m-2·d-1(7月27日)。 3)生长季白天两个生态系统NEE与光合有效辐射之间呈直角双曲线关系;非生长季NEE主要受土壤温度的影响;生态系统生长季夜间NEE受土壤温度和土壤体积含水量的共同影响;2011年湿地和农田生态系统呼吸熵(Q10)分别为2.30和3.78,而2012年生长季农田生态系统的Q10为3.03。在2011年,地上生物量对湿地和农田生态系统的NEE、Reco、GPP的相关性不显著(P>0.05);而在2012年生长季的前期,地上生物量和叶面积指数(LAI)均与NEE、Reco、GPP的关系显著(P<0.05)。 4)2011年生长季,黄河三角洲湿地和农田生态系统均表现为CO2的汇,总净固碳量分别为780.95和647.35gCO2·m-2,开垦降低了湿地的碳吸收能力;非生长季,湿地和农田生态系统均表现为CO2的源,总释放量分别为181.90和111.55gCO2·m-2。2012年生长季农田总净固碳量约为600.18gCO2·m-2,而在非生长季,农田生态系统释放了115.79gCO2·m-2。在2012年农田生态系统总净固碳量约为484.39gCO2·m-2。就2011年全年而言,湿地和农田生态系统总净固碳量差异不大,分别为599.05和535.80gCO2·m-2。