【摘 要】
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泥炭地是全球重要的碳汇,然而受人类活动和气候变化的双重影响,全球泥炭地面临排水、农业开垦、泥炭开采等退化问题,泥炭地面积不断缩减,泥炭地生态功能严重受损。近年来,随着人们对泥炭地在全球气候变化中重要性的认识,泥炭地生态恢复工作在全球范围内逐步开展。土壤碳排放是泥炭地生态系统碳输出的主要途径,而恢复泥炭地土壤碳排放直接关系其生态系统碳汇功能的恢复,是评价泥炭沼泽恢复的关键指标。然而目前关于恢复泥炭地
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（41871081、41877075、U19A2042）； 国家重点研发计划项目（2016YFC0500407）； 吉林省自然科学基金项目（20190201308JC）；
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泥炭地是全球重要的碳汇,然而受人类活动和气候变化的双重影响,全球泥炭地面临排水、农业开垦、泥炭开采等退化问题,泥炭地面积不断缩减,泥炭地生态功能严重受损。近年来,随着人们对泥炭地在全球气候变化中重要性的认识,泥炭地生态恢复工作在全球范围内逐步开展。土壤碳排放是泥炭地生态系统碳输出的主要途径,而恢复泥炭地土壤碳排放直接关系其生态系统碳汇功能的恢复,是评价泥炭沼泽恢复的关键指标。然而目前关于恢复泥炭地土壤碳排放的相关研究还十分缺乏。本文选择长白山区不同的水位调控（低水位（-10-0cm,LR）、高水位（5-10cm,HR）、高低交替（H-LR））恢复泥炭地为研究对象,在生长季,使用静态箱气相色谱法测量土壤CO2、CH4排放,揭示不同水位调控恢复泥炭地水位、温度、土壤理化指标及生物因子的差异,明析不同水位调控恢复泥炭地土壤CO2、CH4排放的季节和空间变化特征,探究水位调控对恢复泥炭地土壤碳排放季节动态和空间差异的影响机制。本文主要结论如下:（1）水位调控改变了恢复泥炭地土壤理化性质及生物因子。土壤理化性质方面,生长季,HR、H-LR的土壤总有机碳、总氮、总磷、铵态氮含量显著高于LR和退化泥炭地（DP）。生物因子方面,地表植物群落物种丰富度、土壤微生物量碳、微生物量氮随恢复泥炭地平均水位升高而降低。土壤微生物酶活性在年际间变化不一致,2020年β-1,4-葡萄糖苷酶（βG）、β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶（NAG）、酸性磷酸酶（ACP）随水位升高活性增强,而2021年随水位升高而活性下降;土壤多酚氧化酶（PPO）、过氧化物酶（POD）在高水位下活性较高。相关分析表明水位与土壤含水量、总磷、总有机碳、可溶性有机氮、铵态氮、POD酶活性显著正相关,与土壤微生物量碳、微生物量氮、ACP酶活性显著负相关。（2）研究区土壤CO2季节排放规律在年际间变化不一致,2020年研究区恢复泥炭地土壤CO2排放速率最高值出现在7、8月、最低值出现在10月,CO2排放季节动态主要受温度和水位变化影响。土壤CO2排放温度敏感性Q10表现为LR＞DP＞HR。2021年DP、H-LR土壤CO2排放在7月出现峰值,CO2排放的季节变化受到土壤温度驱动,HR土壤CO2排放无明显峰值,LR土壤CO2排放峰值出现在5月底,研究区土壤CO2排放季节变化与水位相关性较低。（3）2020年LR、H-LR土壤CO2累积碳排放量分别为449.09 g CO2-C m-2、432.62 g CO2-C m-2,显著高于HR(208.01 g CO2-C m-2)。2021年不同水位调控恢复区之间土壤CO2累积碳排放量(112.56-139.45 g CO2-C m-2)无显著差异。结合冗余分析发现,恢复泥炭地土壤CO2排放与地上生物量、速效磷、可溶性有机碳呈正相关,与总磷、总有机碳、土壤含水量、NAG、PPO、βG酶活性负相关,路径分析表明,水位调控通过影响恢复区地上生物量和可溶性有机碳的来影响土壤CO2排放。（4）2020年研究区LR、DP的土壤CH4排放速率无季节变化特征,HR的土壤CH4排放峰值分别出现在6月底和8月底,H-LR的土壤CH4排放峰值在8月中旬,与气温显著相关。2021年研究区DP、H-LR土壤CH4排放速率呈单峰型,峰值在7月中旬,LR和HR土壤CH4排放速率呈双峰型,峰值在7月中旬和8-9月份,土壤CH4排放与温度显著相关与水位相关性不显著。（5）水位调控显著影响恢复区土壤CH4排放量,恢复泥炭地土壤CH4累积碳排放量随水位升高而增加,2020年LR、H-LR、HR的土壤CH4累积碳排放量分别为5.25 g CH4-C m-2、21.78 g CH4-C m-2、91.68 g CH4-C m-2。与2020年相比,2021年LR、H-LR的CH4排放量显著升高(19.8 g CH4-C m-2、37.05 g CH4-C m-2),HR的CH4排放量减少58.25%。恢复泥炭地土壤CH4排放与总有机碳、总磷、土壤含水量、铵态氮、ACP、βG、NAG、PPO酶活性正相关,与地上生物量负相关,结合路径分析,土壤CH4排放主要受铵态氮及水解酶的影响。表明水文调控通过影响土壤铵态氮和酶活性影响土壤CH4的排放。（6）2020年HR样地的土壤累积碳排放量最低,LR与H-LR无明显差异。2021年不同水位调控恢复泥炭地之间土壤累积碳排放量无明显差异,LR样地的综合潜势显著低于H-LR和HR。本研究表明,不同水位调控下恢复泥炭地环境因子及土壤碳排放存在明显的空间异质性,水位影响了土壤理化性质及土壤酶活性等环境因子进而改变了土壤CO2、CH4排放特征。虽然高水位管理恢复泥炭地具有较低的总碳排放量,但是低水位管理更有利于降低泥炭地的综合增温潜势。本研究为恢复泥炭地土壤碳排放方面提供了有效的科学数据,也为恢复泥炭地提供了水位管理方面重要依据,对我国退化泥炭的生态恢复和管理有重要意义。
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