三江平原沼泽湿地不同水肥条件的CH4、N2O排放试验研究

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温室气体的增加导致全球气候变化,CH4、N2O是大气中浓度仅次于CO2的两种重要的温室气体。三江平原沼泽湿地堪称北方沼泽湿地的典型代表,近年来,由于人类大量利用地下水浇灌水田以及农田施肥量的增加,使得沼泽湿地水文条件发生极大变化,外源肥流入量增加,对湿地CH4、N2O排放量及排放规律带来一定程度的影响。本试验采用静态箱-气相色谱法,通过野外观测采样和实验室分析等方法,对三江平原沼泽湿地不同水位、施肥量、施肥方式等处理后CH4、N2O排放特征进行了研究,并讨论了影响三江平原沼泽湿地CH4、N2O排放的因素。得到以下结论:(1)三江平原沼泽湿地生长季CH4的排放通量以7月最高,8月、6月居中,9月最低;N2O排放高峰期在6月初到7月中旬,8月排放通量低,9月有所回升,出现一个小的峰值。(2)CH4排放通量由大到小的水位顺序依次为40>60>20>0cm,两年生长季均值为35.26、16.09、12.29、7.91mg·m-2h-1,表现为CH4的排放源。20、40、60cm水深处CH4生长季平均排放通量比0cm水深处分别升高55.5%,346.0%和103.5%。湿地CH4排放通量与地表积水深呈抛物线型。N2O排放通量随水位的升高逐渐减小,两年生长季均值分别为0.072,0.058,0.051,0.033mg·m-2·h-1,两年观测期内N2O气体仅有60cm水深处在9月下旬出现吸收的现象,其余各处理在各时期均为释放,从整个生长季节来看表现为N2O的排放源。与湿润区N2O排放相比,20、40、60cm水深处N20的排放通量分别减少了19.7%、28.5%、55.5%。湿地N2O的排放通量与地表水位呈线性关系。(3)三江平原沼泽湿地施用无机氮肥N20、N40、N60后,比自然对照条件下CH4的排放通量分别增加了66.6%、92.1%、123.5%,沼泽湿地CH4排放通量随氮肥施入量的增加而增大:Y20、Y40施肥处理相比对照组CH4排放通量分别增加了61.7%、67.0%。无机氮肥N20、N40、N60处理的试验区N2O排放通量与对照组相比,分别增加了57.1%、117.1%、137.1%;有机肥Y20、Y40施入后N2O排放通量降低了14.3%、25.7%。(4)CH4排放通量与40cm水深显著正相关,土壤温度是影响CH4、N2O排放的重要环境因子。施肥试验区小叶章植被株高、生物量与生长季CH4、N2O累积排放量呈极显著正相关。(5)比较沼泽湿地地表积水与施肥两种方式下CH4、N2O排放通量的改变程度,地表有积水及施用有机肥可降低N2O的排放通量,其余试验处理均可增加湿地CH4、N2O排放,且施肥试验区CH4、N2O排放增加量高于水位试验区。整体来说,沼泽湿地减排增汇措施最佳方案为地表保持一定水深,且水位在60cm以上效果更好。
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