三江平原兩種地表覆被下貼地co

三江平原兩種地表覆被下貼地co

1結(jié)論與研究問(wèn)題的提出大革命后，人類對(duì)環(huán)境的破壞從該地區(qū)擴(kuò)展到世界，尤其是氣體中氮的含量。隨著世界氣體水平的增加，環(huán)境問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重。由于缺乏空間地理，溫室氣體的研究成為一個(gè)國(guó)家的熱點(diǎn)。從革命到20世紀(jì)90年代，增加二氧化碳對(duì)提高溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)約為62%，在所有溫室氣體中占據(jù)第一位。由于人類活動(dòng)的影響，兩年內(nèi)的濃度（見(jiàn)圖像體積份額，下同）從革命前的280mol-mol增加到現(xiàn)在的355mol-mol，每年的速度可達(dá)0.4%。大量研究表明，世界各國(guó)的加熱是人類排放二氧化碳和其他溫室氣體的結(jié)果。現(xiàn)在，人們普遍認(rèn)為石頭燃料的燃燒、森林砍伐和土地利用是p2的主要來(lái)源，而海洋是p2的主要交匯點(diǎn)。作為兩個(gè)緩沖器，沼澤不僅是co的來(lái)源，而且是co的來(lái)源。作為兩個(gè)緩沖器，沼氣將產(chǎn)生約15%的碳。因此，濕地在世界碳循環(huán)中起著非常重要的作用。然而，目前對(duì)co的研究主要集中在農(nóng)田和草原土壤中的co的起源特征和排放量上，但對(duì)濕地co的源特征的研究很少。在不同的地表覆蓋條件下，濕地交換層的co濃度分布特征是濕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)環(huán)的重要組成部分，可以為濕地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)環(huán)的研究提供區(qū)域數(shù)據(jù)。2材料和方法2.1平均氣溫植被類型選取三江平原有代表性的別拉洪河與濃江河河間地帶(133°31′E,47°35′N),區(qū)內(nèi)分布有大面積的天然沼澤濕地及由濕地墾殖而成的農(nóng)田.本區(qū)海拔55~65m,屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫1.9℃,1月平均氣溫-21℃,7月平均氣溫22℃,年平均降雨量550~600mm,無(wú)霜期125d左右.植被類型以毛果苔草(Carexlasiocapa)、漂筏苔草(Carexpseudocuraica)、烏拉苔草(Carexmeyeriana)等為主;低平地和平地地表過(guò)濕,多為季節(jié)性積水,發(fā)育了小葉章(Deyeuxiaangustifolia)等植被.在地勢(shì)稍高的地方,發(fā)育了島狀林,植被覆蓋率一般為70%~90%.土壤為草甸沼澤土、腐殖質(zhì)沼澤土、泥炭沼澤土和潛育白漿土、草甸白漿土,土壤pH值在6.0左右,有機(jī)質(zhì)含量5%~50%.2.2氣體、空氣過(guò)程中co濃度的比較在中國(guó)科學(xué)院三江平原沼澤濕地生態(tài)試驗(yàn)站的試驗(yàn)場(chǎng)選擇毛果苔草(Carexlasiocapa)沼澤濕地和小葉章(Deyeuxiaangustifolia)沼澤化草甸作為研究對(duì)象,測(cè)定貼地層CO2濃度分布特征.將采氣管線固定到觀測(cè)塔的0m,0.5m,1.0m,2.0m,3.0m高度處,采氣管另一端都固定在距離觀測(cè)塔大約2m處的地表面,以減小采樣時(shí)對(duì)大氣的擾動(dòng).平時(shí)用三通筏將采氣管抽氣端封口.采樣時(shí),用60mL注射器抽取氣體樣品30mL,樣品采集后24h內(nèi)用HP4890D氣相色譜儀分析CO2濃度.CO2用離子火焰化檢測(cè)器(FID)檢測(cè),柱箱溫度55℃,CO2分離采用長(zhǎng)度2m,內(nèi)徑2mm的60~80目PorapakQ色譜柱,檢測(cè)器工作溫度200℃,載氣為高純氮?dú)?流量30mL/min.2003年選擇一個(gè)植物生長(zhǎng)周期,即從5月上旬至10月上旬每隔7d左右采集氣體樣品一次,每次采集樣品同時(shí)進(jìn)行光合有效輻射、氣溫、各層面土壤溫度等環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)采集,其中光合有效輻射及氣溫由采樣地的自動(dòng)氣象站直接獲得.在植物生長(zhǎng)初期(5月初至6月底)和成熟期(7月初至8月底)分別選擇晴朗少云的天氣,觀測(cè)兩種地表覆被下貼地氣層CO2濃度日變化.小葉章觀測(cè)日期分別為6月17日和8月22日,毛果苔草觀測(cè)日期分別為6月19日和8月24日.2.3數(shù)據(jù)分析用SPSS10.0forWindows-OneWayNONVA進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn).3結(jié)果與分析3.1毛果苔草貼地氣層co濃度的變異系數(shù)由表1可以看出地表覆被不同,貼地氣層CO2平均濃度特征也顯著不同.從總平均值上看,小葉章和毛果苔草兩種地表覆被下貼地氣層CO2平均濃度要明顯高于全球大氣中CO2平均濃度及向海濕地大氣中CO2平均濃度.其中,整個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)毛果苔草貼地氣層CO2平均濃度(389.56μmol/mol)明顯低于小葉章草甸(400.04μmol/mol)(p=0.008).毛果苔草貼地氣層CO2濃度的變異系數(shù)較小葉章草甸大,在0.5~2.0m高度上兩者的變異系數(shù)都是先減少后增加,與白軍紅、閆敏華報(bào)道相吻合.小葉章草甸與毛果苔草的貼地氣層CO2濃度輪廓基本相似(圖1),只是毛果苔草在2m高度處出現(xiàn)極大值,這與閆敏華報(bào)道吻合,而小葉章草甸在0m高度處出現(xiàn)極大值.因?yàn)樾∪~章草甸屬于地表過(guò)濕或季節(jié)性積水區(qū)域,毛果苔草為常年積水區(qū),相對(duì)來(lái)說(shuō),小葉章草甸大氣為土壤提供的O2更多一些,土壤內(nèi)部產(chǎn)生的CH4,有更多的一部分氧化成CO2,同時(shí)土壤及根部呼吸釋放出來(lái)的CO2大部分從土壤中釋放,而毛果苔草土壤及根部呼吸釋放出來(lái)的CO2大部分從植物體的通氣組織釋放,最終導(dǎo)致毛果苔草貼地氣層CO2平均濃度明顯低于小葉章草甸.3.2呼吸和根呼吸釋放co在生長(zhǎng)初期,毛果苔草和小葉章草甸日變化曲線均是單峰型(圖2(a),2(b)),毛果苔草峰值出現(xiàn)在19點(diǎn)左右,而小葉章草甸出現(xiàn)在3點(diǎn)左右,而且毛果苔草峰值明顯低于小葉章草甸峰值.在成熟期,毛果苔草為單峰型曲線(圖3(a)),而小葉章草甸0m、0.5m高度為明顯的雙峰型曲線(圖3(b)),峰值分別出現(xiàn)在12點(diǎn)左右和18點(diǎn)左右.在生長(zhǎng)初期,毛果苔草生長(zhǎng)緩慢,CO2釋放還是以土壤呼吸及根部呼吸為主,由于長(zhǎng)期積水,土壤呼吸和根呼吸釋放出的CO2量較少,在白天光合作用消耗掉呼吸作用釋放的大部分CO2;隨著光合有效輻射的減弱(圖2(c)),光合作用消耗CO2量減少,此時(shí)土壤呼吸和根呼吸釋放出的CO2大量積存在貼地層,所以貼地氣層CO2濃度增大,在19點(diǎn)左右出現(xiàn)峰值,高達(dá)620.3μmol/mol.而在這一階段小葉章草甸濕地積水少,地溫較毛果苔草高(圖2(d)),植物生長(zhǎng)較快,土壤呼吸和根呼吸釋放出的CO2量大,產(chǎn)生的CO2大量積存在貼地層,所以貼地氣層CO2濃度峰值高達(dá)991.4μmol/mol,高于毛果苔草.成熟期,毛果苔草光合作用穩(wěn)定,植物呼吸占CO2釋放的絕大部分,貼地氣層CO2濃度主要受光合有效輻射影響(圖3(c)).成熟期的小葉章在0m和0.5m高度CO2濃度日變化出現(xiàn)兩個(gè)峰,究其原因可能因?yàn)檫M(jìn)入9月份中午時(shí)分光照強(qiáng)烈(圖3(c)),小葉章較大的葉片接受的光照更充分,植物為了保護(hù)自身關(guān)閉葉片上的氣孔,出現(xiàn)午休現(xiàn)象,植物體減少用于光合作用CO2的攝入,而由土壤和根部呼吸所產(chǎn)生的CO2還在繼續(xù)增加,因此,正午時(shí)貼地氣層CO2濃度出現(xiàn)一個(gè)高值.正午過(guò)后植物氣孔打開(kāi),進(jìn)行正常的光合、呼吸作用,隨著光合有效輻射逐漸減弱(圖3(c)),光合作用消耗的CO2減少,而由于地溫的滯后性(圖3(d)),呼吸作用仍較強(qiáng),呼吸釋放出的CO2大量積存在貼地層,所以貼地氣層CO2濃度日變化曲線呈現(xiàn)雙峰型特征.3.3地氣層co濃度的變化一個(gè)完整的生長(zhǎng)季中,毛果苔草和小葉章草甸的貼地氣層CO2濃度最高峰均出現(xiàn)在植物體生長(zhǎng)之前;但是兩種覆被下的貼地氣層CO2最大值卻出現(xiàn)在不同的高度,毛果苔草最大值在2m處,小葉章草甸出現(xiàn)在0m處;貼地氣層CO2濃度的極大值和極小值均出現(xiàn)在小葉章草甸土壤表層;在6月下旬到7月下旬兩者貼地氣層CO2濃度均出現(xiàn)一個(gè)持續(xù)的低谷(圖4).CO2濃度最高峰均出現(xiàn)在植物體生長(zhǎng)之前,這可能與凍融有關(guān).三江平原土壤從4月份開(kāi)始解凍,至7月份全部融化,在化凍的初期,在冰雪中封存的CO2大量釋放,同時(shí)解凍的土壤和植物根開(kāi)始呼吸,而此時(shí)植物光合作用還相當(dāng)弱,導(dǎo)致在整個(gè)生長(zhǎng)季CO2的最高峰均出現(xiàn)在植物生長(zhǎng)之前.解凍開(kāi)始時(shí)小葉章草甸土壤表層無(wú)明顯的水面,土壤凍層中的CO2大量釋放出來(lái),因此小葉章草甸CO2極大值出現(xiàn)在0m高度處;而毛果表層的明水面阻礙了土壤凍層中CO2的釋放,所以毛果0~1m貼地氣層CO2濃度較低.由于積水條件不同,小葉章草甸土壤比毛果苔草土壤呼吸強(qiáng)烈,而且生長(zhǎng)初期植物光合作用還相當(dāng)弱,因此貼地氣層CO2濃度最大值出現(xiàn)在小葉章草甸土壤表層.隨著植物的生長(zhǎng),由于小葉章生物量、葉面積指數(shù)均高于毛果,光合作用能力較強(qiáng),吸收轉(zhuǎn)化的CO2數(shù)量遠(yuǎn)高于生態(tài)系統(tǒng)呼吸產(chǎn)生的CO2數(shù)量.所以,大氣的貼地氣層CO2濃度最小值也出