景区环境对扎龙湿地温室气体排放通量的影响研究

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作为温室气体排放的热点区域,湿地在全球气候变化中发挥重要作用。随着人类对湿地开发程度的显著加深,自然湿地系统内生态平衡受到极大干扰,进而对全球气候变化产生影响。作为自然湿地的重要组成部分,内陆盐碱湿地具有易失衡和经常性淹水等特性,更易受到人类活动的干扰和淹水环境的影响。然而,关于内陆盐碱湿地景区环境调控因子对温室气体排放通量作用机制的研究还不完全。本文以我国东北最具典型的内陆盐碱湿地生态系统——扎龙自然保护区为研究对象,选取受游船河道旁的游船码头和近游客栈道旁的景区栈道以及旱地、水位10-20 cm芦苇湿地和水位0-10 cm芦苇湿地作为实验样地,基于二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放通量,考察景区环境对湿地温室气体排放的影响,探究景区环境变动对温室气体排放的作用机制,为补充内陆盐碱湿地温室气体的排放数据,了解环境对内陆盐碱湿地的作用机制提供了理论基础。通过比较游船码头样地和景区栈道样地的温室气体排放通量和环境因子的差异,发现游船和栈道对扎龙盐碱湿地温室气体排放通量的影响不同。游船码头和景区栈道样地CO2和N2O累计和平均通量差异不显著,而游船码头样地CH4平均和累计排放通量显著低于景区栈道样地CH4平均和累计排放通量。空气温度、土壤温度、水位、水体p H、土壤铵态氮(NH4+-N)含量和土壤总有机碳(TOC)含量可以解释CO2通量变化的57.4~84.5%。土壤温度、水位、土壤硝态氮(NO3--N)含量和土壤TOC含量可以解释CH4通量变化的31.44~83.11%。游船码头样地N2O通量与10-20 cm土壤TOC含量和p H成正比;景区栈道样地N2O通量与0-10 cm土壤TN含量成正比。栈道建设对湿地CO2、N2O排放通量影响不显著,但是一定频次的游船行驶会破坏湿地厌氧环境,进而导致湿地CH4排放通量的减少。对比不同水位样地温室气体排放通量和影响因素,明晰了水位对湿地温室气体的影响和驱动因子。通过对不同水位样地CO2累计排放通量的显著性分析可以看出,水位对湿地CO2累计排放通量没有显著影响。水位、温度、土壤含水率、土壤NH4+-N含量和TOC含量可以解释温室气体通量变化的24.45~98.9%。三个样地CH4平均和累计排放通量存在明显差异,水位10-20 cm样地为CH4排放的热点区域。湿地长时间淹水形成的厌氧环境显著增加了CH4排放通量,水位越高,覆水时间越长,CH4排放通量越大。较低水位(水位10 cm以下)的湿地与旱地相比,CH4排放通量没有太大差异。因此保持湿地适当水位将不会影响湿地CH4排放对全球气候变暖的贡献。在水位0-10 cm样地,0-10cm土壤NO3--N含量促进N2O排放。研究表明,在水位10-20 cm样地中产甲烷菌相关功能基因的相对丰度较高,高水位湿地(10-20 cm)环境适合甲烷氧化菌的生长繁殖;Candidatus Nitrososphaera gargensis和Nitriliruptor alkaliphilus在水位0-10cm样地中相对丰度较高,较低水位(10 cm以下)的环境更有利于氮循环功能菌群的生长与繁殖。
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