鄱阳湖典型苔草草洲CO2释放特征及影响因子研究

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鄱阳湖是中国最大的淡水湖,位于北纬28°22′29°45′,东经115°47′116°45′,属亚热带地区,对于区域气候调节具有重要作用。鄱阳湖独特的自然地理条件以及与长江复杂的水情关系,形成了独具特色的湖泊湿地生态系统。本研究在鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区,选择以灰化苔草为建群种的洲滩湿地,设置土壤-植物系统(TC)、剪除植物地上部分(TJ)2个试验处理(分别代表生态系统和土壤呼吸),利用密闭箱-气相色谱法测定了鄱阳湖典型苔草草洲CO2释放通量,在通量测定的同时进行了土壤水分、温度、苔草植物群落生产力、生物量、苔草草洲碳储量等测定,以探讨以下几个问题:1)苔草生物量、生产力的季节变化与年际变化;2)苔草草洲有机碳分布特征;3)苔草草洲CO2释放特征及控制因子;4)苔草草洲CO2释放的温度敏感性。通过上述研究为进一步评估鄱阳湖湿地碳平衡,预测区域气候变化、制定气候变化应对政策提供科学依据。主要研究结果如下:(1)苔草生物量存在明显的季节变化与年际变化,地下生物量与地上生物量表现出相近的季节变化模式。地上生物量最大值出现在2010年4月份,值为1770.67g·m-2,最小值出现在2010年10月份,值为146.08g·m-2;春季苔草的地上、地下生物量均明显高于秋季,例如20092010年度春季地下生物量的最大值是同年度秋季的1.68倍。整个实验期间,地下生物量与地上生物量差异显著(t=15.5,P<0.01),二者的比例随着季节的变化而变化,变化范围为2.0817.44,平均值为5.19。苔草NPP季节变化表现出春季苔草高于秋季苔草的变化趋势。(2)在整个实验期间,鄱阳湖典型苔草草洲土壤呼吸(TJ)与生态系统呼吸(TC)都具有明显的季节变化特征,二者表现出相近的季节变化模式。具体表现为,CO2排放通量的平均值为586.57mg·m-2·h-1,生态系统呼吸速率变化范围为89.571359.25mg·m-2·h-1,最高值出现在5月份,最低值出现在1月份,二者之间相差将近15倍,土壤呼吸速率变化范围为75.30960.94mg·m-2·h-1,且出现的时间与生态系统呼吸的基本一致,但二者之间的释放速率差异显著(t=4.99,P<0.01)。(3)CO2释放速率与土壤5cm温度、地表温度以及气温呈极显著正相关关系,且气温与生态系统呼吸、土壤呼吸速率之间的相关性最为显著(r=0.89;0.83,n=22,P<0.01),而土壤水分与呼吸速率之间未达到显著性相关。CO2月平均释放释放速率与苔草总生物量呈明显的相关关系(r=0.35,n=14,P<0.05)(4)暖季的生态系统呼吸的Q10值为1.68,土壤呼吸的Q10值为1.62;冷季的生态系统呼吸的Q10值为2.74,土壤呼吸的Q10值为2.11。对比两次暖季和冷季的Q10发现,冷季的生态系统呼吸和土壤呼吸的Q10值均高于暖季,生态系统或土壤呼吸的温度敏感性指数Q10值随着温度的降低而增加。
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