三江平原湿地系统水热环境变化对碳蓄积的影响研究

湿地生态系统具有持续的固碳能力，在调节生物地球化学循环中起着重要的作用。在全球气候变暖背景下，水热环境变化对湿地功能的影响研究日益受到关注。但已有研究中缺乏基于野外及模拟试验的群落尺度水热环境变化对湿地系统碳蓄积影响及固碳潜力的研究，揭示水文梯度对湿地系统整体碳蓄积的影响、湿地生态系统中温度和降水的微尺度变化对碳蓄积的影响以及湿地生态系统固碳潜力的研究尚薄弱。.三江平原是中国最大的以淡水沼泽为主的湿地分布区，本项目选择三江平原典型的小叶章群落、毛苔草群落为研究对象，运用空间替代时间方法，通过样品采集、测试分析和资料收集等手段，阐明水文梯度对湿地系统碳蓄积的影响，同时进行开顶式生长室模拟试验进一步揭示气温、降水变化对湿地系统碳蓄积的耦合作用，进而量化湿地生态系统固碳潜力。本项目的执行，将有助于在方法上为探索表征湿地功能的环境指标提供借鉴，为湿地生态系统管理提供科学依据。

湿地生态系统具有持续的碳蓄积能力，在调节生物地球化学循环中发挥着重要的作用。在全球气候变暖背景下，水热环境变化对湿地功能的影响研究日益受到关注。三江平原是中国最大的以淡水沼泽为主的湿地分布区，选择三江平原典型植物群落，通过样品采集、测试分析和资料收集等手段，阐明水热环境变化下优势植物生物量的变化，揭示水文梯度对湿地系统碳排放的影响，进而明晰沼泽湿地碳蓄积能力变化。. 研究结果表明生长季始末（5-9月），三江平原优势群落毛苔草、小叶章地上生物量、地下生物量（0-10cm、10-20cm和20-30cm深度）及其总生物量（地上总计与地下总计之和）变化表明，毛苔草群落总生物量6.09 kg/m2 − 6.92 kg/m2；小叶章群落总生物量5.51 kg/m2 − 7.49 kg/m2。典型湿地优势植物物种在室内环境生长箱中的气候变化控制实验：5个温度水平、3个降水变化。对收获后植物地上生物量的温度-水分（位）双因素方差分析表明：±50%的降水对小叶章生物量没有显著影响，尽管小叶章地上生物量呈现随温度升高先增加再降低的趋势，但小叶章都是在4℃获得最大值，小叶章对模拟水热变化的适应性较强。毛苔草沼泽湿地、小叶章沼泽化草甸土壤在融化过程中升温速率分别为0.21℃/ 天、0.25℃/ 天。在冻融过程中，土壤水分含量的不同是导致不同演替阶段土壤热力学参数在冻融转变过程中变化的主导因素。毛苔草沼泽和小叶章沼泽化草甸土壤导热率在冻结后增加幅度较大，分别为1.8倍和1.2倍。通过野外实验观测，不同积水深度沼泽湿地温室气体排放量具有明显差异，二氧化碳平均排放通量分别为1344.29和479.78 mg•（m-2•h-1）；甲烷平均排放通量分别为32.51和45.70 mg•（m-2•h-1）。基于137Cs定年技术结果表明，毛苔草湿地具有更高的碳及金属累积速率。小叶章湿地与毛苔草湿地土壤中碳固定速率分别为95.95 ± 22.76 g yr-1 m-2和149.47 ± 39.54 g yr-1 m-2。在全球气候变暖的背景下，三江平原沼泽湿地发生了64.8×106吨二氧化碳当量的净碳损失，沼泽湿地的碳蓄积潜力为174.41×106吨二氧化碳当量。本项目将有助于在方法上为探索表征湿地功能的环境指标提供借鉴，为湿地生态系统管理提供科学依据。