垦殖沼泽退耕还湿后温室气体排放与碳汇功能动态变化及控制机制

Wetlands are the important sink of the atmospheric CO2 and the source of CH4 and N2O. Sanjing Plain is one of the largest freshwater marsh distribute areas in China and the marshes were destroyed seriously due to agriculture development. Many destroyed marshes were restored in this region because the nature reserve establishment and the policy of rewettd the cultivited wetlands. Vegetation, hydrologic conditions, and soil characters changed greatly after reclaimed marshes restored. Changed environmental conditions can further effect the greenhouse gas(GHG) flux from restored ecosystems. However, few researches ingaged in it and the effect mechanisms are still ambiguity. We use the combined methods of field measurement, incubation experiment in the laboratory in this program to study the effects of reclaimed marshes restoration(1、2、4、7、9、13、18、26 yr) on GHG fluxes. Analysis the variation of GHG flux and reveal the environmental and microbial control mechanisms. We also evaluate the potential function of C sink and global warming potential of the restored ecosystems. The results of this study can help to evaluate the wetland ecosystem services and manage the wetlands C sink. The results also deserve to be extrapolated to the globle temperate and boreal wetlands.

湿地是大气CO2的汇，同时也是CH4和N2O的排放源。三江平原是我国重要的淡水沼泽湿地分布区，也是受农业开发破坏最严重的湿地区。近年来，受自然保护区建设和国家退耕还湿政策的影响，有相当一部分垦殖湿地实施了退耕还湿工程。垦殖湿地退耕还湿后，植被、水文条件和土壤性质的变化会显著影响湿地温室气体通量，但其影响程度目前尚不可知，影响机理也不明确。本研究采用野外通量观测与室内分析相结合的方法，研究不同退耕还湿年限（1、2、4、7、9、13、18、26年）生态系统温室气体（CO2、CH4和N2O）通量随恢复时间的动态变化过程，揭示这些变化产生的环境与微生物控制机制，并综合评估退耕还湿生态系统碳汇功能及全球增温潜势动态变化。本研究结果可以为湿地生态系统服务功能评估、湿地生态系统碳汇管理提供科学依据，同时具有向全球温带和北方沼泽湿地外推的价值。

三江平原是我国重要的淡水沼泽湿地分布区，也是受农业开发破坏最严重的湿地区。近年来，受自然保护区建设和国家退耕还湿政策的影响，有相当一部分垦殖湿地实施了退耕还湿工程。本研究采用野外通量观测与室内分析相结合的方法，研究不同退耕还湿年限（1、4、8、13、17、27年）生态系统土壤有机碳储量、生态系统温室气体（CO2、CH4和N2O）通量随恢复时间的动态变化过程，揭示这些变化产生的环境与微生物控制机制，并综合评估退耕还湿生态系统碳汇功能及全球增温潜势动态变化。研究结果显示，垦殖沼泽退耕后恢复样地平均SOC含量及储量随着退耕时间的延长而增加。垦殖沼泽退耕后，土壤含水量增加和pH值降低能够促进SOC的积累；土壤酶活性（GLU、INV、CAT、AMY）及细菌的酸杆菌门、浮霉菌门、Ignavibacteriae、硝化螺菌门和真菌的未分类的门、硝化螺菌门、Rozellomycota丰度的增加能够促进SOC的积累。垦殖沼泽退耕后，随着恢复时间的延长，恢复样地生态系统呼吸呈现先增加后降低的趋势；CH4排放呈逐渐增加的趋势，并由大气CH4的汇转变为CH4的源；N2O排放呈现逐渐降低的趋势，但退耕前后均为大气N2O的排放源。水位的变化是影响湿地温室气体排放的主要因素，退耕还湿后的，水位增加能够促进CH4排放而抑制CO2和N2O排放。垦殖沼泽退耕后恢复样地由大气CO2的源逐渐转变为大气CO2的汇，并且随着恢复时间的延长，作为汇的功能逐渐增强。但是由于退耕还湿后CH4排放的增加，导致恢复后期湿地的净GWP增加。综上所述，退耕还湿是恢复退化湿地碳汇功能的有效措施，并最终能够促进SOC的积累。本研究结果可以为湿地生态系统服务功能评估、湿地生态系统碳汇管理提供科学依据，同时具有向全球温带和北方沼泽湿地外推的价值。