寒温带森林火灾后冻土释放二氧化碳监测研究

本项目以科技部内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站为研究平台，以实验生态学的方法为主要手段，采用定位观测技术，以野外观测为主、结合室内测定，监测寒温带多年冻土区森林火灾后冻土释放二氧化碳数量，揭示森林火灾扰动后冻土释放二氧化碳通量变化规律，监测森林火灾后冻土释放二氧化碳的通量值随时间的变化值，分析森林火灾后冻土释放二氧化碳的通量值随时间的变化规律。分析影响寒温带林区冻土二氧化碳通量的因素。揭示森林、冻土、火灾、二氧化碳之间的耦合关系。提醒人们关注中国大兴安岭环境变化问题。让人们认识寒温带森林火灾可能加剧冻土消融，反过来又产生更多的二氧化碳的问题的严重性。认识寒温带森林和冻土破坏后具有的毁灭性效应。

本项目研究地点设在内蒙古大兴安岭北部寒温带具有多年连续冻土的、以兴安落叶松林为主的火烧迹地区域（内蒙古大兴安岭根河林业局）。采用静态箱-气相色谱仪法、Li-6400-09土壤呼吸仪法对不同年份、不同程度的森林火灾后冻土CO2通量、森林火灾后冻土释放CO2的通量值随时间变化值、森林火灾后温度、湿度和CO2交换关系等进行了研究，结果表明：. （1）森林火灾发生后经历的年份不同，冻土CO2通量不同，表现出2012年>2008年>2003年>未过火区的特征。森林火灾明显干扰了当地冻土释放CO2的通量值。森林火灾发生后8年，轻度火烧迹地的CO2通量才与未过火区接近；冻土CO2通量受火烧程度差异的影响比较大，其通量值表现为重度火烧迹地>轻度火烧迹地>未过火区。对于2012年火烧迹地，在林火发生后立即监测，结果发现不同程度火烧迹地冻土CO2通量差异较小，但林火发生3年、8年后冻土CO2通差异较大。. （2）所有样地内冻土CO2通量的日变化均呈单峰曲线规律，最高值出现在14:00左右。其通量值排序为：未过火区<2003年轻度火烧迹地<2008年轻度火烧迹地<2003年重度火烧迹地<2008年重度火烧迹地；各样地内冻土CO2通量的月变化均呈单峰曲线规律，且峰值出现在7月下旬；未过火区冻土CO2通量始终保持在相对较低的水平，而2003年和2008年火烧迹地冻土CO2通量比未过火区分别提高了36.7%和29.7%。轻度和重度火烧迹地的动态规律比较一致，且重度火烧迹地冻土CO2通量相对轻度火烧迹地高；春季冻土消融期CO2通量规律呈波动上升规律，秋季冻土冻结期冻土CO2通量变化呈波动下降规律。. （3）土壤温度、大气温度、大气湿度是影响冻土CO2通量的主要因素，基本为正相关关系。地表温度、5cm土壤温度在不同火烧程度条件下差异显著，而在更深的土层中，土壤温度差异不显著；当土壤含水率较低时（<30%），土壤含水率与CO2通量之间为正相关关系；当土壤含水率较高时（>40%），两者之间为负相关关系。. 本项目的研究揭示了寒温带大兴安岭不同年份、不同程度森林火灾后冻土CO2通量的动态规律，分析了环境因子对火烧迹地冻土CO2通量的影响，初步揭示了森林火灾、冻土、环境因子、冻土CO2通量之间的耦合关系，对林火干扰加剧冻土融化而增加CO2通量进行了论证。