三江平原两种地表覆被下贴地co

三江平原两种地表覆被下贴地co

1结论与研究问题的提出大革命后，人类对环境的破坏从该地区扩展到世界，尤其是气体中氮的含量。随着世界气体水平的增加，环境问题变得越来越严重。由于缺乏空间地理，温室气体的研究成为一个国家的热点。从革命到20世纪90年代，增加二氧化碳对提高温室效应的贡献约为62%，在所有温室气体中占据第一位。由于人类活动的影响，两年内的浓度（见图像体积份额，下同）从革命前的280mol-mol增加到现在的355mol-mol，每年的速度可达0.4%。大量研究表明，世界各国的加热是人类排放二氧化碳和其他温室气体的结果。现在，人们普遍认为石头燃料的燃烧、森林砍伐和土地利用是p2的主要来源，而海洋是p2的主要交汇点。作为两个缓冲器，沼泽不仅是co的来源，而且是co的来源。作为两个缓冲器，沼气将产生约15%的碳。因此，湿地在世界碳循环中起着非常重要的作用。然而，目前对co的研究主要集中在农田和草原土壤中的co的起源特征和排放量上，但对湿地co的源特征的研究很少。在不同的地表覆盖条件下，湿地交换层的co浓度分布特征是湿地生态系统碳循环环的重要组成部分，可以为湿地生态系统碳循环环的研究提供区域数据。2材料和方法2.1平均气温植被类型选取三江平原有代表性的别拉洪河与浓江河河间地带(133°31′E,47°35′N),区内分布有大面积的天然沼泽湿地及由湿地垦殖而成的农田.本区海拔55~65m,属温带大陆性季风气候,年平均气温1.9℃,1月平均气温-21℃,7月平均气温22℃,年平均降雨量550~600mm,无霜期125d左右.植被类型以毛果苔草(Carexlasiocapa)、漂筏苔草(Carexpseudocuraica)、乌拉苔草(Carexmeyeriana)等为主;低平地和平地地表过湿,多为季节性积水,发育了小叶章(Deyeuxiaangustifolia)等植被.在地势稍高的地方,发育了岛状林,植被覆盖率一般为70%~90%.土壤为草甸沼泽土、腐殖质沼泽土、泥炭沼泽土和潜育白浆土、草甸白浆土,土壤pH值在6.0左右,有机质含量5%~50%.2.2气体、空气过程中co浓度的比较在中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站的试验场选择毛果苔草(Carexlasiocapa)沼泽湿地和小叶章(Deyeuxiaangustifolia)沼泽化草甸作为研究对象,测定贴地层CO2浓度分布特征.将采气管线固定到观测塔的0m,0.5m,1.0m,2.0m,3.0m高度处,采气管另一端都固定在距离观测塔大约2m处的地表面,以减小采样时对大气的扰动.平时用三通筏将采气管抽气端封口.采样时,用60mL注射器抽取气体样品30mL,样品采集后24h内用HP4890D气相色谱仪分析CO2浓度.CO2用离子火焰化检测器(FID)检测,柱箱温度55℃,CO2分离采用长度2m,内径2mm的60~80目PorapakQ色谱柱,检测器工作温度200℃,载气为高纯氮气,流量30mL/min.2003年选择一个植物生长周期,即从5月上旬至10月上旬每隔7d左右采集气体样品一次,每次采集样品同时进行光合有效辐射、气温、各层面土壤温度等环境要素数据采集,其中光合有效辐射及气温由采样地的自动气象站直接获得.在植物生长初期(5月初至6月底)和成熟期(7月初至8月底)分别选择晴朗少云的天气,观测两种地表覆被下贴地气层CO2浓度日变化.小叶章观测日期分别为6月17日和8月22日,毛果苔草观测日期分别为6月19日和8月24日.2.3数据分析用SPSS10.0forWindows-OneWayNONVA进行差异显著性检验.3结果与分析3.1毛果苔草贴地气层co浓度的变异系数由表1可以看出地表覆被不同,贴地气层CO2平均浓度特征也显著不同.从总平均值上看,小叶章和毛果苔草两种地表覆被下贴地气层CO2平均浓度要明显高于全球大气中CO2平均浓度及向海湿地大气中CO2平均浓度.其中,整个生长季内毛果苔草贴地气层CO2平均浓度(389.56μmol/mol)明显低于小叶章草甸(400.04μmol/mol)(p=0.008).毛果苔草贴地气层CO2浓度的变异系数较小叶章草甸大,在0.5~2.0m高度上两者的变异系数都是先减少后增加,与白军红、闫敏华报道相吻合.小叶章草甸与毛果苔草的贴地气层CO2浓度轮廓基本相似(图1),只是毛果苔草在2m高度处出现极大值,这与闫敏华报道吻合,而小叶章草甸在0m高度处出现极大值.因为小叶章草甸属于地表过湿或季节性积水区域,毛果苔草为常年积水区,相对来说,小叶章草甸大气为土壤提供的O2更多一些,土壤内部产生的CH4,有更多的一部分氧化成CO2,同时土壤及根部呼吸释放出来的CO2大部分从土壤中释放,而毛果苔草土壤及根部呼吸释放出来的CO2大部分从植物体的通气组织释放,最终导致毛果苔草贴地气层CO2平均浓度明显低于小叶章草甸.3.2呼吸和根呼吸释放co在生长初期,毛果苔草和小叶章草甸日变化曲线均是单峰型(图2(a),2(b)),毛果苔草峰值出现在19点左右,而小叶章草甸出现在3点左右,而且毛果苔草峰值明显低于小叶章草甸峰值.在成熟期,毛果苔草为单峰型曲线(图3(a)),而小叶章草甸0m、0.5m高度为明显的双峰型曲线(图3(b)),峰值分别出现在12点左右和18点左右.在生长初期,毛果苔草生长缓慢,CO2释放还是以土壤呼吸及根部呼吸为主,由于长期积水,土壤呼吸和根呼吸释放出的CO2量较少,在白天光合作用消耗掉呼吸作用释放的大部分CO2;随着光合有效辐射的减弱(图2(c)),光合作用消耗CO2量减少,此时土壤呼吸和根呼吸释放出的CO2大量积存在贴地层,所以贴地气层CO2浓度增大,在19点左右出现峰值,高达620.3μmol/mol.而在这一阶段小叶章草甸湿地积水少,地温较毛果苔草高(图2(d)),植物生长较快,土壤呼吸和根呼吸释放出的CO2量大,产生的CO2大量积存在贴地层,所以贴地气层CO2浓度峰值高达991.4μmol/mol,高于毛果苔草.成熟期,毛果苔草光合作用稳定,植物呼吸占CO2释放的绝大部分,贴地气层CO2浓度主要受光合有效辐射影响(图3(c)).成熟期的小叶章在0m和0.5m高度CO2浓度日变化出现两个峰,究其原因可能因为进入9月份中午时分光照强烈(图3(c)),小叶章较大的叶片接受的光照更充分,植物为了保护自身关闭叶片上的气孔,出现午休现象,植物体减少用于光合作用CO2的摄入,而由土壤和根部呼吸所产生的CO2还在继续增加,因此,正午时贴地气层CO2浓度出现一个高值.正午过后植物气孔打开,进行正常的光合、呼吸作用,随着光合有效辐射逐渐减弱(图3(c)),光合作用消耗的CO2减少,而由于地温的滞后性(图3(d)),呼吸作用仍较强,呼吸释放出的CO2大量积存在贴地层,所以贴地气层CO2浓度日变化曲线呈现双峰型特征.3.3地气层co浓度的变化一个完整的生长季中,毛果苔草和小叶章草甸的贴地气层CO2浓度最高峰均出现在植物体生长之前;但是两种覆被下的贴地气层CO2最大值却出现在不同的高度,毛果苔草最大值在2m处,小叶章草甸出现在0m处;贴地气层CO2浓度的极大值和极小值均出现在小叶章草甸土壤表层;在6月下旬到7月下旬两者贴地气层CO2浓度均出现一个持续的低谷(图4).CO2浓度最高峰均出现在植物体生长之前,这可能与冻融有关.三江平原土壤从4月份开始解冻,至7月份全部融化,在化冻的初期,在冰雪中封存的CO2大量释放,同时解冻的土壤和植物根开始呼吸,而此时植物光合作用还相当弱,导致在整个生长季CO2的最高峰均出现在植物生长之前.解冻开始时小叶章草甸土壤表层无明显的水面,土壤冻层中的CO2大量释放出来,因此小叶章草甸CO2极大值出现在0m高度处;而毛果表层的明水面阻碍了土壤冻层中CO2的释放,所以毛果0~1m贴地气层CO2浓度较低.由于积水条件不同,小叶章草甸土壤比毛果苔草土壤呼吸强烈,而且生长初期植物光合作用还相当弱,因此贴地气层CO2浓度最大值出现在小叶章草甸土壤表层.随着植物的生长,由于小叶章生物量、叶面积指数均高于毛果,光合作用能力较强,吸收转化的CO2数量远高于生态系统呼吸产生的CO2数量.所以,大气的贴地气层CO2浓度最小值也出