三江平原小叶章湿地凋落物调节土壤温室气体排放功能对CO2浓度升高的响应

wetland is one of the three biggest terrestrial ecosystems, playing an important role in regulating greenhouse gas and being an improtant carbon pool in the world. Using Calamagrostis angustifolia wetland in Sanjiang Plain as our research object, we will study the effects of different litter treatment on soil greenhouse gas emissions under elevated CO2, by using the Field in situ control experiment (Open-top chamber) , in order to reveal that the response pattern of wetland litter regulating greenhouse gas emissions to elevated CO2, and also in order to provide some scientific basis that is the ecological adaptation for wetland ecosystem to global change. The main research contents include: under different CO2 concentration (370ppm, 550ppm and 700ppm) , five different litter quantity treatment, litter specific composition and litter quality (organic carbon content, nitrogen content, phosphorus content, lignin content, cellulose content, C/N, lignin/N, C/P etc.) and decomposition rate changes; the effects of litter quantity, litter specific composition and litter quality on soil greenhouse gas emissions (CO2, CH4 and N2O); the relationship between litter quantity, litter specific composition, litter quality and their decomposition rate and soil environmental factors, discussing the role of litter on soil greenhouse gas emissions in wetland under elevated CO2.

湿地是全球三大生态系统之一，是世界重要的碳库，对调节温室气体具有极为重要的作用。本项目以东北三江平原小叶章湿地为研究对象，采用野外原位控制实验（OTC气室），研究模拟CO2浓度升高背景下，小叶章湿地不同处理凋落物对土壤温室气体排放的影响，试图揭示湿地凋落物调节温室气体排放对CO2浓度升高的响应模式，为湿地生态系统对全球变化的生态适应提供一定科学依据。主要研究内容包括：在模拟CO2浓度升高（370 ppm、550 ppm和700 ppm）条件下，5种处理的凋落物量、凋落物种类组成和凋落物质量（有机碳含量、氮含量、磷含量、木质素和纤维素含量、C/N比、木质素/N比、C/P比等）及其分解速率变化，对土壤温室气体（CO2、CH4和N2O）排放的影响，及其与土壤环境的关系，探讨CO2升高背景下凋落物在湿地土壤温室气体排放中的作用。

全球气候变暖是令世人十分关注的环境问题之一，研究证明，近几十年来气温升高主要是温室气体排放造成的。凋落物是土壤碳、氮的重要来源，会直接或间接地影响土壤温室气体排放。本项研究以三江平原小叶章湿地为研究对象，在野外原位模拟CO2浓度升高条件下，研究小叶章湿地凋落物对土壤温室气体排放的影响，重点探讨凋落物在湿地土壤温室气体排放中的作用及其对CO2浓度升高的响应。结果表明，本底大气CO2浓度下，倍增凋落物处理（DL）和倍增凋落物及草碳层处理（DL+DH）均显著降低了凋落物分解速率，但550和700ppm CO2浓度下，DL和DL+DH处理则不同程度的增加凋落物分解速率。此外，在对照凋落物条件下，CO2浓度升高均显著降低了凋落物分解速率。三种大气CO2浓度下，NL和NL+NH处理均显著增加了CH4排放通量，而DL和DL+DH处理则显著降低了CH4通量；与之相反，NL和NL+NH处理均显著降低了CO2和N2O排放通量，而DL和DL+DH处理则增加了CO2和N2O排放通量。凋落物分解速率与土壤温室气体排放通量具有显著的相关性，而且随着CO2 浓度升高时间的不同，凋落物量与土壤 CO2 、CH4 和 N2O 排放通量关系也不同。优势种凋落物分解速率显著高于伴生种，伴生种凋落物分解速率仅与CH4通量呈相关性。凋落物碳含量及分解速率、纤维素分解率、凋落物C/N与土壤CH4排放通量呈显著相关性；凋落物碳含量及碳分解速率、凋落物C/N、木质素含量、纤维素含量以及木质素分解率均与土壤CO2排放通量呈线性正相关；凋落物氮分解率、木质素含量、纤维素分解率均与土壤N2O排放通量呈线性正相关。土壤温度与5种凋落物处理的CO2通量、CH4通量呈指数正相关关系。土壤含水量与土壤CH4通量之间呈指数相关关系。本项目初步揭示了凋落物调节土壤湿地温室气体排放对CO2浓度升高的响应模式，为湿地生态系统对全球变化的生态适应提供一定科学依据。