植被退化对甘南尕海湿地碳汇/源功能的影响及作用机理研究

Wetlands is one of the three largest ecosystems in the global, and it is also an important terrestrial carbon sink. The turnovers and carbon sinking/sourcing process of soil carbon pool in wetlands plays a vital role in global climate change. One of control factors between carbon sinking and sourcing of wetland ecosystem was vegetation, which changes is an important indicting function to carbon sinking/sourcing of wetlands. This study is based on the research theory of relation between domestic and overseas vegetation and wetland , taking the "time instead of space" ecology research methods with Gannan Gahai wetlands as the study object ,to study on variation of carbon sequestration＆carbon emission ＆carbon fixation＆carbon transfer amount＆vegetation＆soil, At the same time, we also study the coupling relationship between variation of vegetation＆soil and wetland carbon sinking/sourcing function. The study also discusses the effect of vegetation degeneration on wetland carbon sink/source function, and the switching mechanism from carbon sinking to sourcing function in Gahai wetlands，to find out the vegetation characteristics data under Gahai wetland carbon sinking/sourcing critical conversion .That will provide scientific basis and research foundation for evaluating variation of carbon budget＆carbon sinking/sourcing function, and effectively reconstructing the vegetation management regulation system of alpine wetlands and the emission reduction mechanism of carbon sinking stability. In order to promote vegetation conservation and sustainable development in alpine wetlands.

湿地生态系统是全球三大生态系统之一，也是陆地上重要的碳汇地，其碳库的周转及碳汇/源过程对全球气候变化起着极其重要的作用。而植被作为高寒湿地碳汇/源过程的控制因子之一，它的变化对湿地碳汇/源功能转变具有重要的指示作用。基于国内外植被与湿地碳汇/源关系研究工作基础，采取空间代替时间的生态学研究方法，以甘南尕海湿地为对象，通过野外样带调查、样地定位观测、室内样品测定、数学模拟分析，研究尕海湿地植被退化过程中植被与土壤的碳吸收、碳排放、碳固定、碳转移量变化，植被和土壤变化及其与湿地碳汇/源功能的耦合关系，探讨植被退化对湿地碳汇/源功能的影响及尕海湿地碳汇/源功能的转换机理，找出尕海湿地碳汇/源功能转换临界条件下的植被特征数据，为准确评估高寒湿地碳收支及碳汇/源功能变化，构建适宜的高寒湿地植被管理调控体系及碳"汇"稳定的温室气体减排机制提供科学依据和研究基础，以促进高寒湿地的植被保护与持续发展。

甘南尕海湿地作为青藏高原湿地重要组成部分，在改善小气候和维持区域碳平衡中发挥着巨大作用。但近年来植被退化严重，引起湿地植物群落、土壤特征及碳汇功能发生变化，而对变化规律尚不明确。选择尕海植被退化典型的泥炭沼泽和沼泽化草甸为对象，通过3年 (2013~2015)定位试验，研究湿地植被退化过程中植被、土壤变化特征，探讨植被退化对湿地碳汇/源功能的影响，结果表明：（1）植被退化过程中湿地优势种发生了改变，主要伴生种逐渐消失，中、旱生毒杂草逐渐增加。泥炭沼泽植物物种丰富度和多样性指数增加，沼泽化草甸先增加后降低;单位面积植被碳储量，地上、地下生物量均显著降低(P<0.05)，且地下生物量随土层增加也显著下降 (P<0.05)。（2）随植被退化程度加剧，土壤容重逐渐增加，孔隙度、持水、蓄水性能逐渐降低，养分含量逐渐减少，土壤环境趋于恶化，而泥炭沼泽铵态氮呈增大趋势，全磷、全钾无明显变化规律，但其土壤稳渗率、渗透速率、渗透系数和渗透总量逐渐减小。（3）随植被退化程度加剧，湿地土壤有机碳含量显著降低( P < 0.05 )，但随土层加深，降低趋势趋于减弱；各土层土壤有机碳时间变化明显。泥炭沼泽地上生物量与土壤有机碳显著相关（R2＞0.99），沼泽化草甸相关不显著（R2<0.80）。（4）植被退化的湿地生态系统呼吸和N2O通量高于未退化，CH4通量恰好相反。在生长季，CH4通量年际变化最大，其次是N2O通量；在非生长季，N2O通量年际变化最大，其次是CH4，而生态系统呼吸两个季节均最弱，N2O排放季节变化不明显；CH4通量与土壤水分含量显著相关，生态系统呼吸和温度显著相关，N2O与两者均不相关。本项研究完善了植被退化过程中高寒湿地植物群落、土壤特征及碳排放变化规律，明确了植被退化对湿地碳汇/源功能影响，对高寒湿地植被恢复和碳排放估算提供应用价值，也为构建高寒湿地植被管理调控体系及碳“汇”稳定的温室气体减排机制提供基础数据。