论文部分内容阅读
土壤冻融交替是广泛存在于中高纬度地区生态系统中的一种重要自然现象,对寒冷地区土壤碳、氮循环有重要作用。在全球气候变化背景下,土壤冻融交替现象更加广泛和普遍,冻融格局改变对土壤温室气体排放的影响及反馈已成为生态学研究的一个热点。探明土壤冻融交替过程中,尤其是春季土壤融化过程中,温室气体的排放特征及影响通量的作用机制,对评估季节性冻融区土壤温室气体排放的温室效应,理清冻融交替作用对土壤养分循环和土壤酶活性的影响,预测气候变化可能造成的生态影响,具有重要的科学意义。本文选取内蒙古典型草原区锡林河河滨带芦苇和灰脉苔草两个典型湿地植物群落,采用静态暗箱法于2018年3月末至5月末土壤冻融期进行温室气体测定及采样,研究融冻期湿地土壤温室气体的排放特征以及冻融交替对不同植物群落的影响因子。研究结果表明:（1）春季融冻期内两种植物群落CO2排放通量随土壤融化而逐渐增加,且融冻前期灰脉苔草湿草甸土壤CO2排放通量高于芦苇沼泽土壤CO2排放通量,融冻后期芦苇沼泽土壤CO2排放通量高于灰脉苔草湿草甸土壤CO2排放通量。芦苇沼泽是重要的甲烷排放“源”。芦苇沼泽CH4排放通量随土壤融化而逐渐增加,而灰脉苔草湿草甸土壤CH4排放通量整体变化很小。两种植物群落土壤春季融冻期的3月和4月是土壤N2O的“源”,5月份是土壤N2O的“汇”。整体上,芦苇沼泽土壤温室气体的排放和吸收均高于灰脉苔草湿草甸（P<0.05）。（2）不同植物群落温室气体排放的差异主要是由于土壤理化性质的空间异质性决定的。逐步回归分析表明,芦苇群落CO2和CH4主要受到土壤微生物氮和蔗糖酶活性的影响,土壤氨态氮是芦苇群落N2O的主导因素。灰脉苔草群落CO2主要受到土壤温度的影响,土壤硝态氮是灰脉苔草群落N2O的主导因素。（3）由于植物群落的差异,芦苇群落春季冻融期温室气体排放高于灰脉苔草群落,因而,春季冻融期芦苇群落比灰脉苔草具有更高的温室气体排放潜力。总体来说,不同植物群落下土壤养分和微生物活性的差异,影响温室气体的排放。全球气候变化条件下,土壤冻融格局的变化将通过影响土壤温度、湿度、土壤养分周转、微生物活动等进而影响温室气体排放,且春季融冻期土壤温室气体排放不可忽略。此外,在评价湿地土壤温室气体排放时既要重视土壤冻融过程,亦要考虑湿地植物群落间的差异。