火烧干扰对小兴安岭落叶松针叶林湿地温室气体排放的影响

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湿地是温室气体重要的源和汇,由于人类活动的加剧,天然湿地遭到严重破坏,我国森林湿地主要集中在大、小兴安岭和长白山地区,小兴安岭又是我国主要的林区,火是其主要干扰因子之一,其森林湿地受到严重的火烧干扰,湿地破坏导致温室气体排放量的改变。本文以小兴安岭3种落叶松湿地类型:落叶松(Larix gmelinii)-苔草(Carex schmidtii)沼泽、落叶松-藓类(moss)沼泽和落叶松-泥炭藓(Sphagnum spp.)沼泽为研究对象,利用静态暗箱-气象色谱法,研究火烧干扰对生长季落叶松湿地甲烷、二氧化碳和氧化亚氮排放的影响规律。结果表明:火烧干扰显著提高了落叶松针叶林沼泽的空气温度,提高或降低了部分土壤层温度。火烧使落叶松三沼泽水位均上升,但火烧对落叶松-苔草、落叶松-藓类沼泽生长季节的水位影响较大。进一步分析火干扰对各季节水位的影响得到:春季、夏季、秋季三者对照样地与火烧样地的平均水位均有提高。火烧没有改变落叶松-泥炭藓温度的季节变化规律,改变了落叶松-苔草与落叶松-藓类沼泽温度的季节变化规律。火烧没有改变落叶松-藓类、落叶松-泥炭藓沼泽水位的季节变化规律,但火烧改变了落叶松-苔草沼泽的季节变化规律。落叶松湿地火烧改变了CH4排放的季节变化规律。落叶松-苔草沼泽各样地各季节总体上呈CH4排放趋势,但重度火烧样地排放量较对照样地下降了31.3%,而轻度火烧样地较对照样地CH4排放量提高了135.1%。落叶松-苔草沼泽对照样地为秋季>春季>夏季,轻度火烧样地为:秋季>夏季>春季,重度火烧样地为:春季吸收、夏秋季排放的季节变化规律;落叶松-藓类沼泽对照样地为:春、夏季吸收,秋季排放的变化规律,但轻度火烧样地则为夏季>春季>秋季的季节排放规律;落叶松-泥炭藓沼泽对照样地为:春季吸收,夏、秋季排放的季节变化规律,轻度火烧样地则为:春季吸收夏秋季排放的季节变化规律,并且排放量有所下降,而其他两个类型沼泽火烧后由吸收转变为CH4排放。火烧对落叶松湿地CO2排放的季节变化规律影响不大,仅落叶松-苔草沼泽重度火烧样地CO:排放的季节变化规律被改变,由秋季>夏季>春季转变为夏季>春季>秋季的季节变化规律,其他两个类型沼泽CO:排放的季节变化规律未改变均为夏季>秋季>春季,但落叶松-藓类沼泽火烧后CO2的排放量有所下降,其他类型湿地CO2排放均有不同程度的升高。火烧对森林湿地N20排放的季节变化规律影响较大,落叶松-苔草沼泽由春季吸收,夏、秋季排放,分别转变为夏季吸收,春、秋季排放以及重度火烧样地各个季节均排放的变化规律;落叶松-藓类沼泽由春季吸收,夏秋季排放;转变为春、夏季排放,秋季吸收的季节变化规律;落叶松-泥炭藓沼泽则由春季吸收,夏、秋季排放转变为各个季节均排放的季节变化规律。火烧前后落叶松针叶林沼泽湿地CH4排放的主要影响因素发生变化,不同沼泽CH4排放通量火烧前后与温度和水位相关性均有所改变,这可能是温度和水位共同作用的结果。火烧前后落叶松针叶林沼泽湿地土壤0—40 cm温度和地下水位是影响落叶松湿地CO2排放的主控因子,由于火烧使深层土壤温度升高,个别类型的沼泽CO2排放与深层土壤温度相关性显著或极显著。落叶松沼泽湿地火烧前后N20排放与土壤温度相关性不显著(P>0.05),排放与水位大都呈负相关,但是落叶松-泥炭藓轻度火烧后N20排放通量与水位呈显著负相关,与部分土壤温度呈显著或极显著正相关关系。火烧后落叶松-苔草重度火烧样地与落叶松-泥炭藓沼泽轻度火烧样地CH4排放量减少,其余两种类型沼泽轻度火烧样地CH4排放量增加,并且落叶松-苔草、落叶松-藓类沼泽由CH4吸收汇转变为CH4排放源。火烧后落叶松-藓类沼泽土壤CO2排放量减弱,其他类型沼泽土壤CO2排放量增加,落叶松-苔草沼泽湿地随着火烧强度的增大土壤C02排放量增大。落叶松-泥炭藓沼泽轻度火烧后N20的排放减弱,其余两种类型落叶松沼泽土壤N20有吸收汇转变为排放源。落叶松针叶林湿地的GWP值在火烧前后发生较大了变化,除落叶松-藓类沼泽GWP值对照地>火烧地,其余两种类型沼泽经火烧后均为火烧样地>对照样地、落叶松-苔草沼泽随着火烧强度的增大其GWP值也随之增大,GWP主要贡献者是CO2排放量。该类型的森林沼泽无论是火烧前还是火烧后其温室效应贡献潜力主要取决于土壤CO2的排放(91%以上),而CH4和N20的排放所起的作用甚微(不足9%)。
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