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青藏高原东缘的若尔盖地区发育有世界上最大的一片高寒泥炭湿地,这些泥炭湿地是重要的碳库,同时也是青藏高原地区的主要CH4排放源。但由于观测技术和气候条件的限制,对该区泥炭地的CO2和CH4排放规律和年排放量仍知之甚少。红原泥炭地是若尔盖地区典型的未退化泥炭地,使用开路式涡度相关法和自动箱法,我们对红原泥炭地2013年至2015年的CO2和CH4排放行为进行了连续监测,同时还对该泥炭的地下水位、土壤温度、土壤湿度和降雨量等环境因子进行了高频连续的监测,旨在准确提取该泥炭地CO2和CH4排放通量的时间变异性,计算CO2和CH4的排放量,并找出控制该泥炭地CO2和CH4排放的主要环境因子。 在碳排放量的时间异质性上,红原泥炭地的净生态系统交换NEE(NetEcosystem Exchange)、生态系统呼吸ER(Ecosystem Respiration)、总初级生产力GPP(Gross Primary Productivity)和CH4通量都具有明显的季节和日变化特征:在非生长季期间,NEE、ER、GPP和CH4通量都没有较为明显的日变化特征,日均NEE、ER和GPP都维持在较低水平,绝大多数的日均通量都分布在0-1μmolCO2/m2/s之间,而日均CH4通量都在0-0.05μmol CH4/m2/s之间;在生长季期间,日均NEE都为负值,最小值为-4.647μmol CO2/m2/s,出现在7月份,NEE的日变化呈单谷状,最低值出现在12:00-15:00之间,但随着植物生长状态的变化,NEE的日变化范围会发生一定改变。日均ER和GPP都在1μmol CO2/m2/s之上,最大的日均ER和GPP分别为5.78和8.69μmol CO2/m2/s,都出现在7月份,ER的日变化特征呈正弦波状,最大值和最小值分别处在在14:00和10:00;日均CH4通量都在0.05-0.25μmol CH4/m2/s之间,且在5月份期间就由0.05μmol CH4/m2/s上升到0.2μmol CH4/m2/s以上,6-9月份期间绝大部分的日均CH4通量都在0.2μmol CH4/m2/s以上,10月份和11月份,日均CH4通量从0.2μmol CH4/m2/s以上下降到0.05μmol CH4/m2/s以下,CH4通量的日变化特征呈单峰状,最大值和最小值分别出现在17:00左右和1:00左右。 结合实测数据和根据环境因子拟合的模型,并使用累加法,对红原泥炭地的碳排放量进行了更为精准的估算。红原泥炭地的年NEE、ER、GPP和CH4通量分别为-286.2 g C/m2、599.98 g C/m2、843.99 g C/m2和47.04 g CH4/m2,其中生长季的NEE、ER、GPP和CH4通量分别为-347.7 g C/m2、468.61 g C/m2、778.27gC/m2和35.36 g CH4/m2,分别占全年总量的121%、78%、92%和75%,表明非生长季的碳排放也是不容忽视的。扣除CH4排放之后,红原泥炭地仍然是碳汇,碳积累速率为250.92 g C/m2。若尔盖地区的为退化泥炭地面积为3179 km2,其年CO2固定量为0.91×1012 g C,年CH4排放量0.15×1012 g CH4,年净碳累积量为0.80×1012 g C。综合红原泥炭地的CO2和CH4排放量,红原泥炭地每平方米的全球增温浅势GWP(Global Warming Potential)为-1002.4。表明若尔盖地区的未退化泥炭地既是巨大的碳汇,也能对全球温室气体浓度增加导致的增温趋势有减缓作用。 影响不同类型碳排放的主要环境因子随着排放的产生机理和位置的不同而各有差异。土壤10 cm处的温度和湿度变化是影响该泥炭地NEE的关键环境因子(R2=0.70);而土壤25 cm处温度和土壤10 cm处湿度的变化是影响该泥炭地CH4排放通量变化的主控因子(R2=0.87);而且,涡度相关法和自动箱法的观测都发现,水位的变化对红原泥炭地的CO2和CH4通量并没有明显关系,表明ER主要受控于微生物的有氧分解,NEE主要受控于植物的生长活动,CH4排放则主要受控于微生物的无氧分解。CH4通量与NEE之间有明显的负相关关系(R2=0.70),与GPP之间存在正相关关系(R2=0.82),各种碳排放方式都与植物的生长活动密切相关。虽然使用夜间有效CO2通量进行ER与温度相关的回归方程能较好反映ER的变化趋势(R2=0.92),但会较自动箱法的观测值高估约1μmolCO2/m2/s,以后的涡度相关法观测还应结合箱法或浓度梯度法进行适当校正。