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温室气体 | 了解潮汐淹水对生态系统CO2和CH4通量的影响(安阳便携式温室气体分析仪)

发表于:2021-1-26 16:28:00 来源:http://ay.chongshengyiqi.com/news550929.html

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研究区域:

研究区位于中国科学院黄河三角洲滨海湿地生态试验站的潮间带观测场(37°36′56″N, 118°57′51″E)。

试验设计:

作者在野外试验中设计了4种试验处理:(1)对照(不加水),(2)低水位(1-2 cm,仅淹没植物小部分茎,LWL),(3)中水位(5-13 cm,淹没植物的一半,MWL)和(4)高水位(13-24 cm,完全淹没植物,HWL)。每种处理包括3个重复。因此,在试验期间,MWL和HWL处理的水位会随着植物的生长而变化。而且,每个试验共进行了5轮测量,具体测量轮分为:涨潮前、涨潮期、潮汐淹水-3 h、潮汐淹水-22 h和落潮后-2h。此外,我们通过人工向室内添加水或从室内排出水来模拟了整个潮汐淹水过程。

通量测量:

在2018年整个生长季节使用一个静态圆柱形透明室连接ABB LGR安阳便携式温室气体分析仪(UGGA,LGR)每两周连续自动测量CH4和CO2浓度。

结果:

涨潮期显著抑制了CO2的吸收((LWL: 1.49±0.23 μmol m-2 s-1; MWL: 1.10±0.35 μmol m-2 s-1; HWL: 0.54±0.08 μmol m-2 s-1)。同时,涨潮期也促进了MWLHWL处理的CH4排放(MWL: 0.97±0.36 nmol m-2 s-1; HWL: 0.93±0.24 nmol m-2 s-1)。落潮后CH4排放量高于涨潮前的CH4排放量,且LWLMWL处理中这种差异显著(LWL: 0.56±0.12 vs 0.38±0.09 nmol m-2 s-1; MWL: 0.79±0.13 vs 0.40±0.09 nmol m-2 s-1)。此外,潮汐淹没期间,HWL处理的生态系统CO2交换几乎被完全抑制。


图 1. 5个不同潮汐阶段平均生态系统CO2通量的变化。阴影部分表示潮汐淹没期。LWL:低水位;MWL:中水位;HWL:高水位。


图 2. 5个不同潮汐阶段平均生态系统CH4通量的变化。阴影部分表示潮汐淹没期。

下面两个图显示了4个水位处理(对照、低水位、中水位和高水位)下平均生态系统CH4和CO2通量的变化。


图3. 4种水位处理下平均生态系统CO2通量的变化。


4. 4种水位处理下平均生态系统CH4通量的变化。

在潮汐淹没期,生态系统净CO2交换量(NEE)与水位呈显著正相关,但CH4排放受水位影响不显著。此外,在非淹没期,CO2吸收速率随土壤盐度呈线性下降。


图5. 潮汐淹没期水位和生态系统CO2和CH4通量的线性关系。


图6. 非淹没期土壤盐度和生态系统CO2和CH4通量的线性关系。涨潮前缩写为BF,落潮后缩写为AE。

【结论】结果表明,潮汐淹水过程的不同潮汐阶段以及水位和土壤盐度的变化对生态系统CO2和CH4通量具有重要的影响。发现总结如下:

(1)CO2和CH4通量随着不同潮汐阶段而波动较大。土壤盐度和土壤氧化还原环境的变化是控制涨潮前和落潮后CO2和CH4通量的主要环境因子。此外,在潮汐淹水期,水位代替上述两种因子来控制CO2和CH4通量。

(2)不断增加的水位抑制了CO2的吸收速率。而且当潮汐水完全淹没植物时,生态系统CO2交换被完全抑制。

(3)较高的土壤盐度降低了CO2的吸收速率。此外,CH4通量对土壤氧化还原环境的变化更敏感,主要表现为落潮后CH4排放量大于涨潮前的CH4排放量。

本研究中,我们测量了非淹水期的土壤盐度,并没有测量其他土壤性质。这可能是我们研究的局限性。因此,未来应该研究不同潮汐阶段的土壤性质和其他环境因子,以阐明潮汐淹水对盐沼生态系统CO2和CH4通量的影响。

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