鄂西南亚高山泥炭藓湿地CO2通量及其调控方式

Sphagnum-dominated wetlands, a kind of special wetland types, have a huge potential for carbon sequestration and play an important role in regional carbon cycle. CO2 fluxes are crucial for the evaluation of the carbon dynamics in terrestrial ecosystems. However, the studies of Sphagnum-dominated wetlands soil CO2 fluxes are rarely involved. In this project, Sphagnum-dominated wetland in Qizimei Mountains in southwestern Hubei province will be chosed, and infra-red gas analysis method will be employed to measure the diurnal, monthly and annual dynamics of soil carbon flux and environmental factors in the field. Meanwhile, we will determine the fluorescence activity, Sphagnum growth and decomposition simultaneously, and discuss the influences of spatial-temporal variation of Sphagnum on soil carbon cycle. The relationship between Sphagnum CO2 exchange and soil carbon flux will be analyzed under lab condition with different simulated frequency of precipitation intensity, precipitation, soil temperature and light intensity. Next, laboratory analysis of soil organic carbon sequestration in the studied site will be conducted. Based on the above research, we will take a systemic analysis of the Sphagnum-dominated wetland soil carbon cycle, Sphagnum contribution, and its driving factors and ways. This project will provide the data for evaluation of soil carbon flux in Sphagnum-dominated wetland for regional ecosystem carbon cycle, and will help to clary the formation of peat and provide scientific basis for managements of wetland conservation.

泥炭藓湿地是一种以泥炭藓植物为优势群体的特殊湿地类型，固碳潜力巨大，在区域碳循环中发挥着重要作用。CO2通量对于揭示生态系统的碳动态具有重要作用，然而，目前有关亚热带地区泥炭藓湿地CO2通量的研究还很缺乏。本项目以鄂西南七姊妹山泥炭藓湿地为研究对象，采用红外气体分析法，野外原位观测泥炭藓湿地土壤CO2通量的日变化和季节动态特征及其相应的环境因子；同步测量泥炭藓的荧光活性、CO2交换及生长动态，分析泥炭藓的生长动态对湿地土壤CO2通量的贡献；室内模拟不同降水强度、降水频率、土壤温度和光照强度条件，分析不同环境梯度下泥炭藓的CO2交换与泥炭土碳通量的协同变化关系；结合土壤有机碳的固存量特征，系统阐述泥炭藓湿地土壤碳通量变化规律、泥炭藓的贡献及其调控因子和方式。本项目研究将为准确评估亚热带地区泥炭藓湿地在区域碳循环中的作用提供数据支持，为阐明该地区泥炭的演化规律以及湿地保护提供科学依据。

泥炭藓湿地作为与大气主要温室气体CH4和CO2交换的重要“窗口”，其碳收支状况将影响区域乃至全球生态系统的碳平衡。亚热带亚高山泥炭藓湿地因其所处纬度较低，对大气温室气体的“贡献”不容小觑。但是，当前对该区域泥炭藓湿地碳收支情况尚无定论。本研究以典型的鄂西南亚热带亚高山泥炭藓湿地为研究对象，用静态箱法为主要技术手段，对不同覆被类型泥炭藓湿地CH4、CO2通量和温度、水位等环境因子进行连续观测。探讨泥炭藓湿地在不同植被类型尺度下CH4和CO2碳通量的交换特征，精确估算该区域年碳收支情况；结合环境因子对泥炭藓湿地不同植被类型碳通量的影响，明确影响碳通量的主要环境因子，以期填补该区域碳通量研究的不足。本研究得出以下结论：（1）泥炭藓湿地中裸露地（B）、泥炭藓覆被 （S）和金发藓覆被 （P）三种覆被类型泥炭藓湿地都是CH4排放源，整体表现出B＜S＜P的规律，并且表现出明显的季节变化特征，即：夏季＞秋季＞春季＞冬季。（2）整体上泥炭藓湿地中B是CO2排放源，S和P是CO2吸收汇。其中，B样地的NEE和Re平均值为 2.84 mg C·m–2·h–1；S样地的NEE、Re和GPP平均值分别为-6.09 mg C·m–2·h–1、25.66 mg C·m–2·h–1和-31.75 mg C·m–2·h–1；P样地的NEE、Re和GPP平均值分别为-5.30 mg C·m–2·h–1、25.91 mg C·m–2·h–1和-31.21 mg C·m–2·h–1。（3） B样地年碳通量为32.43 g C·m–2，是净碳源，S和P样地年碳通量分别为-45.50 g C·m–2和-37.18 g C·m–2，是碳汇。有植被覆盖的泥炭藓湿地CO2吸收碳量抵消了Re和CH4排放的碳量，同时泥炭藓的存在增强了湿地的碳汇能力。（4）植被类型是影响泥炭藓湿地碳通量的主要生物学因素，温度是影响泥炭藓湿地碳通量主要的非生物学因素，水位对泥炭藓湿地碳通量影响不大。其中，空气温度和土壤温度与泥炭藓湿地CH4和CO2通量呈现显著的指数相关；地下水位虽然与CH4通量没有相关性，但是与CO2通量除了金发藓的NEE外NEE、Re和GPP显著相关（p＜0.01）。 （5）位于亚热带的鄂西南泥炭藓湿地是一个碳汇，应该保护该类湿地系统，以增强它们的固碳潜力。