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《中国科学院研究生院(武汉植物园)》 2007年
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天鹅洲湿地生态系统CO_2通量动态变化及其影响因子评价

黎明  
【摘要】: 湖北石首天鹅洲湿地生态系统(E112°31′36″-112°36′90″,N29°46′71″-29°51′45″)是典型的季节性洪泛湿地,集中体现了长江中下游湿地生态系统的特点。在该生态系统内进行碳循环研究,了解该湿地生态系统碳收支状况,优势种植物对环境因素的生理生态响应,土壤呼吸对湿地生态系统碳收支的贡献,对于我们深入理解长江中下游湿地生态系统独特的碳循环特点以及湿地植物对环境的适应机制,从而评价在全球变化背景下湿地生态系统对碳截留的贡献都具有一定的参考价值。 1生态系统碳收支情况 采用静态箱法测定了生态系统的净生产力动态变化,结合生物量的年度变化,系统评价了天鹅洲湿地生态系统总初级生产力(GPP)、生态系统CO_2交换量(NEE)及生态系统呼吸(RE)的年度变化动态。结果表明,湿地生态系统NEE变化与温度及光照变化均显著相关(P<0.0001,P<0.0001)。季节性的水位变动也是影响NEE的重要因素。根据模型推测,天鹅洲湿地生态系统最大光合达到6.43μmol m~(-2) s~(-1),生态系统最大呼吸值出现在7月,为2.67μmol m~(-2) s~(-1)。综合分析全年的NEE、RE及GPP变化情况,可以看出2005年的5-9月,天鹅洲湿地生态系统是作为一个碳汇而存在的。在生长高峰期的7月,生态系统每平方米面积可固定C23.54g。在9月之后,由于生态系统较高的呼吸速率,生态系统向大气环境中释放CO_2,其峰值出现在2006年的3月。综合全年的平均数据表明,该生态系统为一碳源。 2植物光合作用 选择天鹅洲湿地生态系统中代表性物种灰化苔草,对灰化苔草的光合作用的季节性变化及其影响因素进行了研究,结果表明,光照与温度是影响灰化苔草光合作用的重要因素(P<0.0001,P<0.0001)。结合神经网络模型分析,得到灰化苔草的生长过程中,气压饱和亏缺(VPD)也是影响其光合速率的重要因素。同期,我们也评定了灰化苔草对根际水位变动(-5、-15、-25、35cm)的生理生态响应,结果发现,湿地生态系统中这种常见的水文变化显著影响到灰化苔草的光合速率及蒸腾速率,而气孔导度及水分利用效率则未表现出差异。类似的变化也体现在叶绿素荧光指标上,根系内水位变动对光系统Ⅱ并未造成影响。通过叶片氮磷含量分析,随水位的降低。叶片的氮磷含量也显著下降。水位同时也对灰化苔草的形态指标造成影响,改变了灰化苔草的生物量分配格局。针对天鹅洲湿地生态系统受季节性洪泛的影响,我们原位测定了在长期性水淹对三种有代表性的湿地植物光合作用特征的影响,结果表明,长期性水淹造成灰化苔草光合速率的显著下降,而其他两种湿地植物则变化不明显。导致灰化苔草光合速率下降的主要原因为气孔限制因素,同时分析叶绿素荧光指标的变化,发现长期性水淹对湿地植物的光化学活性不造成影响。 3土壤呼吸及其影响因素评价 为评价天鹅洲湿地生态系统的土壤呼吸的动态变化动态,对土壤在不同气候条件、与温度季节性变化相对应,土壤呼吸也表现出有规律的季节性变化。植物覆盖情况下,以及各种外界干扰条件下的土壤呼吸变动情况进行了调查。结果表明,土壤呼吸强度与土温、气温、土壤水分含量、植被覆盖情况及水位变化相关。土壤呼吸与土温及气温呈显著的正相关关系(r~2=0.3797,P<0.0001;r~2=0.2807,P<0.0001),与土壤水分含量呈正相关关系(r~2=0.3797,P<0.0001),而与湿地水位呈负相关系。土壤植被也是影响土壤呼吸的重要因素,去除植被覆盖,土壤呼吸降为对照的40%左右。因此,土壤呼吸由土温、土壤水分含量及植被覆盖情况及类型共同决定。土地利用方式是影响土壤碳收支的重要因素,在天鹅洲湿地生态系统,我们测定了麋鹿活动对土壤质地、土壤营养状况及土壤表面呼吸的影响。结果表明,麋鹿活动增加了土壤的容重,降低了土壤的孔隙度,使土壤中氮含量降低。麋鹿活动导致土壤呼吸下降的主要原因为土壤空隙度及微生物活性的降低。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(武汉植物园)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:Q14

【引证文献】
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