沼泽湿地恢复中土壤团聚体碳组分特征及碳固持机理

The restoration of wetland is mainly concentrated in landscape, hydrology, habitat and vegetation, but little is known on the study of wetland soil restoration, in especial for wetland restoration process, and soil organic carbon composition and its changes. In this case, the natural restoration for marsh was selected for the study (natural restoration for 1 year, 12 years, 16 years and 20 years). By using field ecological methodology and laboratory analysis like stability of isotope technology, this study will determine the changes in soil organic carbon component and their contributions to soil organic carbon pool in restoration marsh, try to find out the relationships between soil aggregates with different sizes and soil organic carbon contents. Finally, we explore the stability mechanisms underlying soil organic carbon pool, and develop the evaluation of soil organic carbon pool stability. The insight into contribution rate of soil organic carbon pool composition in restoration marsh is the key to study the mechanisms of soil carbon pool dynamics, and there has a scientific significance to understand the relationship between soil structure and function and the changes of soil carbon pool in wetlands. And also, this study could provide with the effective technical basis for practical wetland restoration.

迄今在湿地恢复主要集中在景观、水文、栖息地及植被等方面，而湿地土壤恢复研究非常薄弱，尤其对湿地恢复过程中，湿地土壤有机碳组分及变化很少涉及。本项目以“退耕还湿”、自然恢复的内陆淡水沼泽湿地为研究对象，选取不同恢复年限沼泽湿地（自然恢复分别为1年、12年、16年、20年），通过野外实验生态学与同位素技术等实验室手段，分析不同恢复年限湿地土壤有机碳组分的变化过程及不同有机碳组分对土壤有机碳库的贡献，探讨不同大小土壤团聚体与土壤有机碳含量的关系，期望阐释土壤有机碳库的稳定性机制，开展土壤有机碳库稳定性评价。理解湿地恢复过程中，土壤有机碳库组分的贡献比率以及变化趋势，是进一步研究土壤碳库变化机制的关键，对认识湿地土壤结构与功能关系、湿地土壤碳库动态具有重要的科学意义，亦为湿地恢复提供有效的技术基础。

湿地是地球上土壤碳储量最高的自然生态系统，在缓解全球气候变化中发挥重要作用，但人们对湿地碳储量、分布及其变化了解甚少。我国湿地分布广泛，但目前对湿地土壤碳库分布特征及其变化了解并不清楚，尤其对湿地土壤物理结构如何影响湿地土壤固碳的机理了解的并不清楚。..本项目以“退耕还湿”、自然恢复的内陆淡水沼泽湿地为研究对象，选取不同恢复年限沼泽湿地（自然恢复分别为1年、12年、16年、20年），通过野外实验生态学与同位素技术等实验室手段，分析不同恢复年限湿地土壤有机碳组分的变化过程及不同有机碳组分对土壤有机碳库的贡献，探讨不同大小土壤团聚体与土壤有机碳含量的关系，期望阐释土壤有机碳库的稳定性机制，开展土壤有机碳库稳定性评价。..结果发现，自然恢复12年和16年的沼泽湿地其大团聚体占比约70%，恢复20年的沼泽湿地大团聚体占比约50%，而恢复1年的占比仅有45%左右。大团聚体能够迅速进行碳固驰，在恢复12年和16年的沼泽湿地中意义差距并不明显为92.64–110.26 gC m-2 a-1,而在恢复20年的沼泽湿地土壤中其固碳速率略有下降仅为86.32 gC m-2 a-1，而恢复1年的沼泽湿地土壤中固碳速率是所有样点中最小的仅为65.17 gC m-2 a-1。..通过本研究可以利用土壤团聚体结构的占比对沼泽湿地恢复进程中土壤有机碳库稳定性进行评价。大团聚体占比在12年和16年中最高，恢复20年次之，恢复1年的最少。这一趋势和这几处土壤样品中有机碳含量的占比相似。在恢复20年的土壤样品中微团聚体结构的占比最高，其固持的有机碳最稳定。而恢复1年的样本土壤结构在不同深度上以微团聚体为主并且分布杂乱无章..本研究发现在湿地恢复过程中对于固碳功能的恢复较为复杂且时间冗长。所以对天然湿地土壤碳库的保护尤为重要，与其积极恢复和重建湿地相比。在湿地受到人为干扰早期阶段采取保护措施，可以起到事半功倍地效果，早期保护值得湿地管理部门给予更多的关注。