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三江平原沼泽土地利用变化对温室气体排放影响的研究

郝庆菊  
【摘要】:三江平原是我国最大的低海拔淡水沼泽湿地集中分布区,但在人类活动的影响下,大面积的湿地遭到开垦和破坏,温室气体排放也随之发生变化。本文主要研究了沼泽湿地土地利用变化对温室气体排放的影响。 沼泽湿地CH_4和N_2O排放通量以及生态系统总呼吸速率具有明显的季节和年际变化特征,毛果苔草沼泽2003和2004年CH_4排放量分别为347.65和550.95 kg·ha~(-1),小叶章草甸分别为220.52和199.12 kg·ha~(-1); 毛果苔草沼泽2003和2004年N_2O排放量分别为0.81和1.80 kg ha~(-1),小叶章草甸分别为1.05和4.07 kg ha~(-1); 毛果苔草沼泽2003和2004年通过生态系统呼吸排放的CO2量分别为19.29和20.03 t·ha~(-1),小叶章草甸分别为27.62和38.01 t·ha~(-1)。温室气体排放的季节变化主要受温度、沼泽水深以及植物的影响,年际变化主要受降雨的调控; 不同类型沼泽湿地CH_4和N2O排放通量以及生态系统总呼吸速率具有显著的差异,积水环境是引起差异的主要因素,CH_4排放通量随沼泽水深的增加而增加,N2O排放通量和生态系统总呼吸速率则随沼泽水深的增加而降低; 沼泽湿地开垦为水田后CH_4排放量降低,为94.82 kg·ha~(-1)·a~(-1),开垦为旱田后则由CH_4排放源转变为较弱的CH_4吸收汇,排放量为~(-1).37 kg·ha~(-1)·a~(-1); 沼泽湿地开垦为水田后N2O排放略有减少,为2.09 kg·ha~(-1)·a~(-1),而开垦为旱田后N2O排放则显著上升,为4.90 kg·ha~(-1)·a~(-1)。在只考虑CH_4和N2O两种温室气体排放的综合GWP下,湿地开垦有助于降低温室效应,水田综合GWP占沼泽湿地的0.27-0.32,而旱田综合GWP占沼泽湿地的0.05-0.24; 1949到1999年是三江平原大规模开垦时期,沼泽湿地开垦导致CH_4排放量每年减少1482.46Gg,而N2O排放量每年增加1.71Gg。土壤呼吸速率是反映土壤肥力、微生物活性以及通透性的重要指标,沼泽湿地退化和恢复均导致土壤呼吸速率升高; 沼泽湿地开垦为水田,土壤呼吸速率下降; 小叶章草甸开垦为旱田土壤呼吸速率下降,而毛果苔草沼泽开垦为旱田土壤呼吸速率升高,这是由土壤水分含量以及土壤有机碳含量共同决定的。 三江平原农田生态系统在植物的生长季内表现为大气的碳汇,而在非生长季表现为碳源。非生长季内水田和旱田NEE分别为0.80和1.12 t·ha~(-1),生长季内分别为-6.19和-3.55 t·ha~(-1),通过植物光合作用固定的碳分别为10.09和7.87 t·ha~(-1)。


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