巴音布鲁克高寒湿地CO2和CH4排放对水分变化的响应

Aiming at the limitation of field in-situ observation data of carbon emissions in alpine wetland field in arid area, and weakness of study on response of water change to wetland carbon emissions, and dased on the pre-work data foundation, this project will focus on typical alpine wetland of arid area located in the middle of the Xinjiang Tianshan Mountains-Bayinbuluke Swan Lake Wetland, rely on the existing long-term test positioned sample and use static chamber / gas chromatography method to dynamic monitoring on the in situ CO2 and CH4 emissions of perennial water zone, seasonal rainfall zone and perennial dry zone in the Bayinbuluke Swan Lake Wetland;to use the remote sensing and geographic information system technology to make the scale extension to the monitoring data so as to ascertain the spatial and temporal ditribution of CO2 and CH4 emissions of Swan Lake Alpine Wetland. At the same time, the combine the climate change background the project will use of field in-situ snow-adding and removing experiment and indoor moisture control experiment to study the response law of CO2 and CH4 emissions to changes of water volume(wet and dry alternately) and water status (freeze thaw alternately). Through this research, the project will reveal the response mechanism of CO2 and CH4 emissions to moisture change in Bayanbulak Swan Lake seasonal alpine wetland. The results will provide the addition for wetland ecosystem carbon flux observation data in our country, and at same time provide a scientific basis for the assessment of the role of our country's arid alpine wetland during the global climate change process.

针对干旱区高寒湿地碳排放野外原位观测数据有限以及水分变化对湿地碳排放的影响的研究相对薄弱这一研究现状，在前期的工作资料基础上，以位于新疆天山中部的干旱区典型高寒湿地-巴音布鲁克天鹅湖湿地为研究对象，依托已有的长期定位试验样地，利用静态箱/气相色谱法，对巴音布鲁克天鹅湖湿地常年积水区、季节性积水区、常年干燥区进行原位CO2和CH4排放进行动态监测，利用遥感与地理信息系统技术，对监测数据进行尺度拓展，探明天鹅湖高寒湿地CO2和CH4排放时空格局。同时结合气候变化背景，采用野外原位增、除雪试验及室内水分控制试验，研究CO2和CH4排放对水量（干湿交替）和水分形态（冻融交替）变化的响应的规律。通过研究揭示巴音布鲁克天鹅湖季节性高寒湿地CO2和CH4排放对水分变化的响应机制。研究结果能为我国湿地生态系统碳通量观测数据提供补充，同时可为我国干旱区高寒湿地在全球气候变化中作用的评估提供科学依据。

针对干旱区高寒湿地碳排放野外原位观测数据有限以及水分变化对湿地碳排放的影响的研究相对薄弱这一研究现状，以位于新疆天山中部的干旱区典型高寒湿地—巴音布鲁克湿地为研究对象，研究了不同水分条件下CO2、CH4和N2O的排放特征及对水分变化响应的规律。通过研究得出：（1）不同水分条件下湿地土壤呼吸及生态系统CO2排放速率日变化呈单峰曲线，峰值均出现在13:00-15:00之间。湿地生态系统CO2排放7月份最高，其次为8月份， 6月份和10月份。CH4月排放在在整个植物生长季6、10月较高，7、8月较低。由水分条件来看，CO2、CH4和N2O排放月均值常年积水区均最高。（2）水位控制试验得出土壤水位与土壤呼吸表现为明显负相关性(r=-0.997; P =0.003)，土壤呼吸速率与5cm土壤温度均表现为显著正相关关系。在10cm 、0cm、-10cm和-20cm静水位下， 0cm水位CO2平均排放速率最高，而10cm水位淹水环境下CO2排放速率最低，而CH4的排放与水位成正相关，当静水位降低5cm后，湿地CO2和CH4的排放速率明显降低，并对0cm水位处理响应最为敏感。淹水环境不利于N2O的排放， 0cm和-20cm水位下降低水位则明显降低了N2O排放。（3）干湿交替研究得出，土壤瞬间湿润干湿交替对CO2 和N2O排放的影响最大，土壤恒湿条件下N2O的排放量较高，土壤CO2累积排放量与土壤饱和含水量呈极显著线性函数关系(P<0.01)，土壤N2O的排放与土壤饱和含水量呈指数型增长关系。（4）去除雪和冻融试验得出，在同一水分条件下，去雪后湿地生态系统CO2排放略有降低，CH4排放略有增高，但差异不显著。去除雪处理可显著促进土壤呼吸速率。湿地土壤含水率不同，CO2排放速率对冻融响应不同，湿地土壤CO2排放与5cm地温有着显著正相关性。（5）典型研究区域2013年水分格局较2003年常年积水区面积减少了近50%，季节性湿润区面积有所增加，湿地水分格局改变下CO2排放量降低，而CH4排放略有增加。研究结果为我国陆地湿地生态系统碳排放观测数据提供补充，为我国干旱区高寒湿地在全球气候变化中作用的评估提供科学依据。