亚热带季风气候区湿地生态系统碳循环机理研究

碳循环是自然界生态系统重要的物质循环过程，指碳元素在地球生物圈、地圈、水圈和大气中交换。湿地生态系统是陆地生态系统中仅次于森林生态系统的最大碳库，湿地生态系统碳循环在全球碳循环中起着重要作用，对全球气候变化表现出较高的敏感性。本项目拟选取三种亚热带季风气候区典型湿地（城市次生湿地、人工湿地、湖滨滩涂湿地）作为研究对象，通过实验室模拟和野外实地试验，分析比较我国亚热带季风气候区三种典型湿地剖面的CO2、CH4垂直分布通量，明确CO2、CH4排放动态机理；分析各剖面中有机碳的积累、组成及结构特征，并通过实验室模拟，探索水分、温度等条件对其中有机碳矿化的影响，从而揭示湿地系统中有机碳变化对碳循环影响的机理；运用箱式法比较研究湿地生态系统中土地利用方式的转变对其中CO2、CH4通量的影响，从而阐明人为因素对湿地碳循环的影响机理。研究结果将为准确评价湿地生态系统对全球碳循环的贡献提供理论依据。

湿地生态系统是陆地生态系统中仅次于森林生态系统的最大碳库，在全球碳循环中起着重要作用，对全球气候变化表现出较高的敏感性。本项目选取三种亚热带季风气候区典型湿地（城市次生湿地、人工湿地、湖泊湿地）作为研究对象，系统研究了湿地生态系统碳循环机理。主要研究结果如下：①通过连续三年的野外观测，对湿地生态系统CO2、CH4排放通量进行了较为系统的研究，初步评估了三种典型湿地对大气碳排放或碳固定的贡献，基本阐明了湿地生态系统土壤剖面CO2、CH4垂直分布规律及排放机理，明确了土壤温度和含水量是影响土壤呼吸及温室气体排放的主要环境因素。②可溶性有机碳（DOC）是微生物分解产生CO2/CH4 的主要物质来源，课题研究明确了湿地土壤 DOC 含量的分布特征及其影响因素，揭示了土壤表面的孔隙结构是决定土壤吸附能力的关键因素，证实了DOC 与土壤矿物羟基之间的配位体交换这一化学吸附机制。③室内模拟了湿地表层土壤有机物在好氧、厌氧条件下分解过程，揭示了CO2/CH4的释放规律及其影响因素，结果表明土壤CO2的释放量与SOC、TN含量呈显著正相关关系；而土壤CH4释放量与C/N呈负相关关系。④探明了湿地系统ANAMMOX菌和N-DAMO菌的群落结构特征、数量分布特征及其活性和相对作用强度。结果表明，ANAMMOX反应可去除湿地系统平均外源氮负荷的10.3%~48.1%，是湿地重要的无机氮汇，可大大减缓河流、湖泊和近海等水体环境的富营养化进程；而湿地系统中由N-DAMO反应所致的甲烷氧化量为0.5~2.0 gCH4m-2 year-1，是湿地系统中被忽视的重要的温室气体甲烷的汇。通过上述研究，发表了5篇标注的 SCI 论文和 2篇国内一级刊物论文。