长白山亚高山针叶林沼泽湿地碳源/汇沿水分环境梯度变化规律
Variation of carbon source/sink of subalpine coniferous forested wetland along water environmental gradient in Changbai Mountains of China
摘要高纬度和高海拔区为气候变化敏感区,该区域湿地碳循环与气候反馈关系倍受关注.为探究在全球变暖背景下高海拔区沼泽湿地碳源/汇功能是否发生了转化,以长白山高海拔区沿水分环境梯度分布的5种沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、落叶松泥炭藓沼泽-LN、落叶松藓类沼泽-LX、落叶松苔草沼泽-LT)为对象,采用静态箱-气相色谱法和相对生长方程法,同步测定各沼泽类型全年尺度上的土壤异养呼吸碳排放量(CO2和CH4)、植被年净固碳量及相关环境因子(温度、水位和土壤有机碳等),并依据生态系统净碳收支平衡,量化各沼泽类型的碳源/汇作用,揭示其沿水分环境梯度变化规律及形成机制.结果表明:(1)5种沼泽类型土壤CO2年均通量((97.68±8.64)-(291.01±18.31)mg m-2 h-1)沿水分环境梯度呈阶梯式递增规律性(环境梯度上部生境地段的落叶松苔草沼泽和落叶松藓类沼泽最高,中部生境地段的落叶松泥炭藓沼泽和灌丛沼泽居中,草丛沼泽最低);(2)CH4年均通量((-0.051±0.003)-(0.087±0.001)mg m-2 h-1)在水分环境梯度经常积水生境地段的草丛沼泽和灌丛沼泽表现出CH4排放源,而在偶有积水生境地段的3种针叶林沼泽却表现为CH4吸收汇;(3)这些沼泽类型土壤CO2排放量均受5或10 cm 土壤温度所促进(C和G还分别受土壤有机碳或水位所抑制);草丛沼泽和灌丛沼泽CH4排放量分别受10 cm 土壤温度促进或10 cm 土壤温度和水位共同促进,而3种森林沼泽CH4吸收量仅受0或5 cm 土壤温度所促进;(4)植被年净固碳量((1.22±0.29)-(3.14±0.36)t C hm-2 a-1)沿水分环境梯度也呈阶梯式递增规律性;(5)5种沼泽类型均表现为碳的排放源((-3.84±0.20)-(-1.12±0.45)t C hm-2 a-1),且均表现为气候变暖效应(GWP:(4.31±1.65)-(13.96±0.72)t CO2 hm-2a-1),二者沿水分环境梯度呈阶梯式递增规律性(环境梯度上部生境地段的落叶松苔草沼泽和落叶松藓类沼泽最高,中部生境地段的落叶松泥炭藓沼泽和灌丛沼泽居中,草丛沼泽最低).因此,在目前全球气候变暖背景下,长白山高海拔区草丛沼泽、灌丛沼泽和森林沼泽湿地均起着碳源作用且其源强依次递增,并对气候变化产生了正反馈效应,且其形成机制源于土壤碳排放过程强于植被固碳过程,为高海拔区域湿地碳源/汇管理提供了重要参考依据.
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