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裸露潮间带表观CO_2通量的变化规律

杨朋金  
【摘要】: 作为一种特殊类型湿地的重要组成部分,裸露潮间带表观CO2通量研究对于开展及完善潮间带碳循环研究意义重大,正确认识裸露潮间带沉积物-大气间表观CO2交换特征及其所受环境因素的影响是潮间带碳循环研究的重要补充之一。本研究使用Li-8100土壤碳通量测量系统(Licor,USA)首次对我国北方裸露潮间带表观二氧化碳(CO2)通量进行了现场观测。根据对石老人风景区裸露砂质潮间带沉积物-大气间表观CO2通量进行的长时间连续观测,总结裸露潮间带沉积物-大气间表观CO2通量变化规律如下:在春、夏、秋三个季节日间,沉积物-大气间表观CO2通量随着落潮慢慢升高,到最低潮时表观CO2释放通量基本达到最大,并延续至涨潮的全过程,表观CO2通量一直稳定在最大测值附近;而在冬季日间,由于表层沉积物温度较低,沉积物-大气间表观CO2通量不论在退潮期间还是在涨潮期间一直维持在较低水平,没有明显的日间变化;由于夜间潮间带表层沉积物温度比日间低且表层沉积物温度自入夜后一直下降,沉积物-大气间表观CO2通量一直维持在较低水平,没有明显的夜间变化。在潮间带不同位置的观测显示,潮间带中部沉积物-大气间CO2通量潮间带顶部潮间带底部。对于青岛湾潮间带和胶州湾底潮间带的观测显示,两处潮间带沉积物-大气间表观CO2通量具有与石老人潮间带相同的日间变化规律。 潮汐水位、表层沉积物氧化还原电位、温度是影响沉积物-大气间表观CO2通量日变化的重要环境因素。潮汐水位主要影响日间落潮阶段表观CO2通量的变化;表层氧化还原电位会影响日间落潮阶段表观CO2通量对潮高的变化率,同时也影响低氧化还原电位下日间涨潮阶段表观CO2通量平均值的高低;表层沉积物温度会影响高氧化还原电位下日间涨潮阶段表观CO2通量平均值的高低,此外,表层沉积物温度的日夜差别造成了表观CO2通量的日夜差别。 由于裸露潮间带沉积物-大气间表观CO2通量日间变化明显,所以测量裸露潮间带沉积物-大气间日间表观CO2通量总量需要长时间的观测。为节省大面积观测所需时间,本研究根据露潮间带沉积物-大气间表观CO2通量日间变化规律及环境因素的影响,归纳出利用较少观测数据计算日间表观CO2通量总量的方法。该方法计算得到的日间表观CO2通量总量对实测结果的线性回归方程为y=0.9353x+0.00872(R2 = 0.75,n=432)。 裸露潮间带沉积物-大气间表观CO2通量日间平均值存在明显的月变化,而表层沉积物氧化还原电位和温度的月变化是造成表观CO2通量月变化的主要因素。低氧化还原电位(如Eh300mv)下,氧化还原电位为影响表观CO2通量月变化最主要的环境因素,高氧化还原电位(300mvEh)下,温度为影响表观CO2通量月变化最主要的环境因素。整体上,表层沉积物氧化还原电位越高、温度越高,沉积物-大气间日间平均表观CO2通量越高。 以Van’t Hoff方程为基础的包含表层沉积物氧化还原电位和温度日间平均值两个自变量的多元方程F = ( aEh + R0 ') ekT(式中F为表观CO2释放通量,a为表层氧化还原电位对表观CO2释放通量影响的参数,Eh为1cm深处沉积物氧化还原电位,R0’为归一化至0℃、0mv时CO2释放通量,k为用于计算表观CO2释放通量温度敏感性Q10的参数,T为1cm深处沉积物温度)能够较好的拟合沉积物-大气间表观CO2通量日间平均值的月变化。


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