三江平原湿地系统演变过程中碳收支功能空间分异特征及预测研究

三江平原是中国最大的以淡水沼泽为主的湿地分布区，随着农业用地的扩张，对湿地的不合理开发利用导致自然湿地日益减少，湿地生态系统服务功能的研究日益受到关注。但已有研究中缺乏基于较长时空序列的湿地系统碳收支功能动态变化过程研究，揭示湿地演变过程（自然湿地－旱田－人工湿地）中的碳收支功能空间分异特征并预测其未来变化的研究尚薄弱。本项目选择完达山以北的"小三江平原"为研究区，运用空间替代时间方法，构建30年来湿地系统演变过程序列；通过样品采集、测试分析和资料收集等手段，阐明基于湿地系统演变过程的碳收支功能转移状况；应用ArcGIS克里格法及STELLA软件平台，揭示湿地系统碳收支功能的空间分布特征，构建碳收支功能模型并预测其未来变化。本项目的执行，将有助于在方法上为湿地生态系统服务功能评估提供借鉴，也为自然湿地保护及生态系统管理提供一定的科学依据。

三江平原是中国最大的以淡水沼泽为主的湿地分布区，近30年间，三江平原湿地率（沼泽湿地面积占整个区域土地利用总面积的比例）呈下降趋势，由16.29%降低为5.80%。沼泽湿地垦殖及其环境问题是三江平原湿地研究的热点问题之一，从1982-2010各年间沼泽、水田和旱田的演变过程可以看出，不同年份沼泽湿地持续萎缩。1982-1995年为沼泽湿地持续垦殖等湿地人为陆化过程与旱田改水田等陆地人为湿化过程共同慢速作用阶段；1995-2000年则接近湿地人为陆化平衡；2000-2005年则是湿地人为陆化的快速阶段，2005-2010年次之，湿地恢复工程等陆地湿化策略在某种程度上减缓了这一阶段的沼泽湿地减少速率。沼泽湿地、水田和旱田表层土壤0-30cm分析表明，沼泽湿地土壤各层土壤有机质含量均高于水田和旱田，表层土壤有机质含量高于水旱田总和达95.7%。对于减缓温室效应的贡献而言，沼泽湿地转化为水田估计是45.53t CO2eq/ha，沼泽湿地转化为旱田是23.95t CO2eq/ha，沼泽湿地转化为水田减缓温室效应大于其转化为旱田。1982-2010年间，三江平原典型区域每年58个气象数据进行距平分析，表明宝泉岭、建三江气象站年均温正负距平差值分别为3.1℃和2.4℃，而年降水量正负距平差值分别为583.1mm和486.1mm。三江平原沼泽湿地温室气体交换价值的变化范围在1358.77156×108-1368.82534×108元。通过STELLA软件构建动态模型，预测2020年湿地固碳能力及温室气体排放的变化，结果表明，截止2020年，三江平原沼泽湿地生态系统碳收支达5.78×1012 t。按项目计划，完成以上的项目成果并发表标注SCI收录论文5篇，国内授权专利1项。