论文部分内容阅读
氧化亚氮(N2O)是一种重要的温室气体，在全球气候变化、臭氧层破坏以及酸沉降方面起到了很关键的作用。河岸带沼泽湿地在调节大气中N2O浓度方面起着重要作用。本研究采用静态暗箱-气相色谱法，于2015年10月～2016年10月沿着三江平原河岸带小叶章沼泽化草甸湿地(Calamagrostis angustifolia swamp meadow marsh，CASMM)，交错带湿地(Ecotone wetland，EW)和臌囊苔草湿地(Carex Schmidtii Meinsh.Marsh，CSMM)，在非生长季（2015年10月～2016年4月）、生长季（2016年5月～10月）、冻融循环期（FTCs，2016年3月～4月）以及全年（2015年10月～2016年10月）期间在三江平原河岸带CASMM，EW和CSMM系统考察了N2O通量的源汇、时空变化特征及其影响因素。主要研究结果如下:
(1)阐释了河岸带沼泽湿地N2O通量在不同时期的变异规律。在非生长季，三种河岸带沼泽湿地呈现出从2015年10月底～2016年3月所有采样时间内均为N2O吸收通量的特点，而在2015年10月中旬和2016年3月～4月采样期间则为N2O排放通量的特点。三种河岸带沼泽湿地整体N2O通量的最大排放峰值和最大吸收峰值分别在秋季和冬季的CASMM中被观测到。在非生长季，三种河岸沼泽湿地N2O平均通量表现为CASMM(-18.58μg m-2h-l)＞EW(-10.39μg m-2h-1)＞CSMM(-2.72μg m-2h-1);统计分析显示在非生长季，CASMM，EW和CSMM三种河岸带沼泽湿地N2O通量的变化的差异性显著(P＜0.001，n=33，2000迭代)。在生长季，三种河岸带沼泽湿地N2O平均通量表现为CASMM(17.32μg m-2h-1)＞EW(15.47μg m-2h-1)＞CSMM(-8.03μg m-2h-1)，并且三种湿地N2O通量的变异性为显著性差异（P＜0.001，n=33，2000迭代）。在三种河岸带沼泽湿地中，生长季N2O通量的最大排放峰值和最大吸收峰值都在2016年秋季被观测到，分别发生在CASMM和CSMM中。在FTCs过程中，三种河岸带沼泽湿地N2O平均通量总体上呈现出CSMM（27.35±27.44μg m-2h-1）＞EW(23.36±27.94μg m-2h-1)＞CASMM(11.67±47.81μg m-2h-1）;在FTCs过程中，三种河岸带沼泽湿地N2O的最大排放峰值和最大吸收峰值分别在CASMM中的3月和4月被监测到。统计分析表明，在FTCs过程中，三种不同类型河岸带沼泽湿地N2O通量差异性显著(P＜0.001，n=15，10000迭代)。在全年，三种河岸带湿地N2O年平均通量表现为CSMM（-5.60±11.30μg m-2h-1)＞EW(2.39±18.57μg m-2h-1)＞CASMM(-0.88±11.26μg m-2h-1)，并且三种河岸带湿地N2O通量差异性不显著(P＞0.05，P=0.858，n=22)。
(2)探究了河岸带沼泽湿地N2O通量在不同时期的影响因子。在非生长季，CASMM，EW和CSMM中N2O通量的影响因子分别是大气温度和0-10cm土壤NH4+-N含量;大气温度;大气温度和10～20cm土壤体积含水率。在生长季，CASMM中N2O通量的影响因子是30-40cm土壤NH4+-N含量;EW中N2O通量受到多种环境变量交互影响:CSMM湿地N2O通量的影响因子是20～30cm土壤NH4+-N含量和0-10cm土壤NO3--N含量。在FTCs过程中，土壤NH4+-N和土壤NO3--N含量是CASMM中N2O通量的主要影响因子;然而，EW和CSMM在FTCs过程中N2O通量的影响因素是不确定的，可能受到多种环境变量的交互作用，需要进一步研究。在全年，大气温度、30-40cm土壤NH4+-N含量是CASMM中N2O通量变化的主要影响因子;大气温度是EW中N2O通量变化的主要影响因子;然而，CSMM中N2O通量变化可能受到多种环境要素的交互作用影响。
(3)揭示了河岸带沼泽湿地在不同时期的N2O通量源汇问题。在非生长季，整个河岸带沼泽湿地三种湿地呈现为N2O的汇;在生长季，整个三种河岸带沼泽湿地表现为N2O的源。CASMM和EW在非生长季成为N2O的汇，在生长季却转化为N2O的源;CSMM在非生长季和生长季均呈现为N2O的汇。在FTCs过程中，三种河岸带沼泽湿地均表现为N2O通量潜在的源。三种河岸带沼泽湿地整体在全年和冬季均是N2O的汇，在春、夏、秋季均为N2O的源。然而，在全年，CASMM和CSMM是N2O的汇，EW是N2O的源;但是，三种河岸带沼泽湿地随季节变化呈现N2O通量源汇的变化。
(4)在三种河岸带湿地中，CASMM，EW和CSMM在非生长季N2O排放通量在全年N2O排放通量的影响率分别为43.33％，41.27％和77.22％。CASMM，EW和CSMM在生长季N2O排放通量在全年N2O排放通量的影响率为56.67％，58.73％和22.78％。另外，冻融循环期间CASMM、EW和CSMM N2O排放通量在全年N2O排放通量的影响率分别达到28.47％，29.42％和62.46％。
本研究依托中国最大的淡水沼泽湿地-三江平原河岸带沼泽湿地，系统全面的揭示了三江平原河岸带湿地N2O通量在非生长季、生长季、土壤冻融循环过程和全年的时空变化规律及源汇问题;明确不同时期不同河岸带湿地类型N2O通量变化的影响因子。本研究为今后三江平原河岸带N2O通量的研究奠定了基础，并可为湿地的开发与保护提供科学的依据。
(1)阐释了河岸带沼泽湿地N2O通量在不同时期的变异规律。在非生长季，三种河岸带沼泽湿地呈现出从2015年10月底～2016年3月所有采样时间内均为N2O吸收通量的特点，而在2015年10月中旬和2016年3月～4月采样期间则为N2O排放通量的特点。三种河岸带沼泽湿地整体N2O通量的最大排放峰值和最大吸收峰值分别在秋季和冬季的CASMM中被观测到。在非生长季，三种河岸沼泽湿地N2O平均通量表现为CASMM(-18.58μg m-2h-l)＞EW(-10.39μg m-2h-1)＞CSMM(-2.72μg m-2h-1);统计分析显示在非生长季，CASMM，EW和CSMM三种河岸带沼泽湿地N2O通量的变化的差异性显著(P＜0.001，n=33，2000迭代)。在生长季，三种河岸带沼泽湿地N2O平均通量表现为CASMM(17.32μg m-2h-1)＞EW(15.47μg m-2h-1)＞CSMM(-8.03μg m-2h-1)，并且三种湿地N2O通量的变异性为显著性差异（P＜0.001，n=33，2000迭代）。在三种河岸带沼泽湿地中，生长季N2O通量的最大排放峰值和最大吸收峰值都在2016年秋季被观测到，分别发生在CASMM和CSMM中。在FTCs过程中，三种河岸带沼泽湿地N2O平均通量总体上呈现出CSMM（27.35±27.44μg m-2h-1）＞EW(23.36±27.94μg m-2h-1)＞CASMM(11.67±47.81μg m-2h-1）;在FTCs过程中，三种河岸带沼泽湿地N2O的最大排放峰值和最大吸收峰值分别在CASMM中的3月和4月被监测到。统计分析表明，在FTCs过程中，三种不同类型河岸带沼泽湿地N2O通量差异性显著(P＜0.001，n=15，10000迭代)。在全年，三种河岸带湿地N2O年平均通量表现为CSMM（-5.60±11.30μg m-2h-1)＞EW(2.39±18.57μg m-2h-1)＞CASMM(-0.88±11.26μg m-2h-1)，并且三种河岸带湿地N2O通量差异性不显著(P＞0.05，P=0.858，n=22)。
(2)探究了河岸带沼泽湿地N2O通量在不同时期的影响因子。在非生长季，CASMM，EW和CSMM中N2O通量的影响因子分别是大气温度和0-10cm土壤NH4+-N含量;大气温度;大气温度和10～20cm土壤体积含水率。在生长季，CASMM中N2O通量的影响因子是30-40cm土壤NH4+-N含量;EW中N2O通量受到多种环境变量交互影响:CSMM湿地N2O通量的影响因子是20～30cm土壤NH4+-N含量和0-10cm土壤NO3--N含量。在FTCs过程中，土壤NH4+-N和土壤NO3--N含量是CASMM中N2O通量的主要影响因子;然而，EW和CSMM在FTCs过程中N2O通量的影响因素是不确定的，可能受到多种环境变量的交互作用，需要进一步研究。在全年，大气温度、30-40cm土壤NH4+-N含量是CASMM中N2O通量变化的主要影响因子;大气温度是EW中N2O通量变化的主要影响因子;然而，CSMM中N2O通量变化可能受到多种环境要素的交互作用影响。
(3)揭示了河岸带沼泽湿地在不同时期的N2O通量源汇问题。在非生长季，整个河岸带沼泽湿地三种湿地呈现为N2O的汇;在生长季，整个三种河岸带沼泽湿地表现为N2O的源。CASMM和EW在非生长季成为N2O的汇，在生长季却转化为N2O的源;CSMM在非生长季和生长季均呈现为N2O的汇。在FTCs过程中，三种河岸带沼泽湿地均表现为N2O通量潜在的源。三种河岸带沼泽湿地整体在全年和冬季均是N2O的汇，在春、夏、秋季均为N2O的源。然而，在全年，CASMM和CSMM是N2O的汇，EW是N2O的源;但是，三种河岸带沼泽湿地随季节变化呈现N2O通量源汇的变化。
(4)在三种河岸带湿地中，CASMM，EW和CSMM在非生长季N2O排放通量在全年N2O排放通量的影响率分别为43.33％，41.27％和77.22％。CASMM，EW和CSMM在生长季N2O排放通量在全年N2O排放通量的影响率为56.67％，58.73％和22.78％。另外，冻融循环期间CASMM、EW和CSMM N2O排放通量在全年N2O排放通量的影响率分别达到28.47％，29.42％和62.46％。
本研究依托中国最大的淡水沼泽湿地-三江平原河岸带沼泽湿地，系统全面的揭示了三江平原河岸带湿地N2O通量在非生长季、生长季、土壤冻融循环过程和全年的时空变化规律及源汇问题;明确不同时期不同河岸带湿地类型N2O通量变化的影响因子。本研究为今后三江平原河岸带N2O通量的研究奠定了基础，并可为湿地的开发与保护提供科学的依据。