红树林土壤温室气体的排放规律及影响因素研究——以海南东寨港为例

来源 :海南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dawancha2010
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随着人们对全球变暖的关注,温室气体尤其是甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)的排放越来越受到重视,而关于温室气体排放的研究也在不同领域相继展开。海南东寨港红树林是我国种类最为丰富,保存最为完整的红树林生态系统。本文选取海南东寨港红树林保护区内4种常见群落,即海莲群落、角果木群落、秋茄群落、无瓣海桑群落,以及裸露滩涂,设置温室气体收集样地,从2013年11月至2014年10月,通过1年连续监测各个样地土壤甲烷和二氧化碳排放速率,并进行比较和分析,探究红树林土壤温室气体排放的规律以及影响其排放速率的各种因素。实验中采用静态箱—气相色谱法对样地内土壤 CH4通量进行原位采样,采用GC7890A气相色谱仪进行实验室内测定;利用 LI-8100A土壤碳通量自动测量仪对群落内土壤CO2通量进行原位测定,计算排放速率;每一类型样地设置三组重复样方,每个样方内设置四种不同处理,包括A处理(同时去根和凋落物)、B处理(去根)、C处理(去凋落物)、D(不处理),同时测定土壤温度、大气温度、土壤理化性质,包括TN、TP、SOC,以及凋落物量和凋落物分解速率等因子,分析上述因子与土壤CH4和CO2排放速率的相关性,进一步分析影响二氧化碳和甲烷温室气体排放的因素。结果表明:  (一)二氧化碳排放  1、在二氧化碳排放方面,红树林湿地土壤二氧化碳全年排放通量均值为1.489μmol·m-2·s-1;其中二氧化碳全年排放的最大峰值出现在6月份的无瓣海桑群落中,数值为12.70μmol·m-2·s-1。  2、不同群落土壤CO2排放通量全年平均值大小顺序为:无瓣海桑群落>角果木群落>海莲群落>秋茄群落>滩涂,其数值分别为3.9687μmol·m-2·s-1、1.6879μmol·m-2·s-1、1.3381μmol·m-2·s-1、0.6709μmol·m-2·s-1、-0.1842μmol·m-2·s-1,滩涂总体均值表现为吸收CO2.。差异显著性分析显示,除角果木群落和海莲群落的CO2排放通量呈现差异不显著(P>0.05),海莲群落与秋茄呈现显著差异(P<0.05),其他群落之间以及群落与滩涂之间的CO2排放通量均呈现极显著差异(P<0.01);  3、全年红树林土壤CO2排放在3月~8月有较大排放通量,9月~2月排放通量较低且平稳;红树林土壤CO2排放与气温(P<0.01,R2=0.748)和土壤温度(P<0.01,R2=0.204)均呈现极显著的正相关性。  4、各个红树林群落样地土壤中A和B、C、D四个处理之间CO2排放通量差异极显著(P<0.01),其通量大小顺序为A(去根去凋落物)>B(去根)>C(去凋落物)>D(未处理),相对应的均值分别为3.5828μmol·m-2·s-1、2.946μmol·m-2·s-1、2.1595μmol·m-2·s-1、1.91μmol·m-2·s-1。在有红树林植被覆盖的土壤下,破坏根系,会导致土壤之前通过绿色植物固定大气中的碳重新被分解释放到大气中去,造成土壤碳流失,红树植物根系对于土壤碳固定和减少土壤碳流失有重要作用。  5、通过比较人工群落(无瓣海桑群落)、天然群落(海莲群落、秋茄群落和角果木群落)、滩涂土壤 CO2排放的差异,发现:人工林>天然群落>滩涂(P<0.01),相应数值为3.9637μmol·m-2·s-1、1.2323μmol·m-2·s-1、-0.1842μmol·m-2·s-1。无瓣海桑群落作为外来引进种其土壤CO2排放最大,极显著大于天然群落和滩涂的CO2排放。天然群落土壤CO2排放通量极显著大于滩涂。  (二)甲烷排放  1、在甲烷排放方面,红树林土壤甲烷排放全年均值为0.56μmol·m-2·s-1。其中甲烷全年排放峰值出现在9月份的无瓣海桑群落,数值为2.34μmol·m-2·s-1。  2、几种不同类型红树林群落中其土壤CH4排放通量大小顺序为秋茄群落>无瓣海桑群落>角果木群落>海莲群落>滩涂,其数值分别为0.6553μmol·m-2·s-1、0.5849μmol·m-2·s-1、0.5605μmol·m-2·s-1、0.4995μmol·m-2·s-1、0.4703μmol·m-2·s-1;秋茄群落的土壤CH4排放通量极显著大于海莲群落和滩涂(P<0.01)。角果木群落和滩涂之间土壤CH4排放通量差异性极显著(P<0.01)。无瓣海桑群落土壤 CH4排放通量显著大于滩涂土壤CH4排放通量(P<0.05)。海莲与角果木、无瓣海桑之间土壤CH4排放通量差异不显著(P>0.05)。  3、全年CH4排放呈现波动的增强趋势,在5月CH4排放主要由土壤温度决定,在7月主要受超强台风带来的大量凋落物以及凋落物全年分解速率的影响,9月甲烷排放是由较长的淹水时间导致厌氧呼吸增强所致;土壤温度与甲烷排放呈显著相关(P<0.05,R2=0.183)。  4、四个红树林群落样地土壤中四种不同处理土壤CH4排放通量大小顺序为A(去根去凋落物)>D(未处理)>B(去根)>C(去凋落物),其相应数值为0.5868μmol·m-2·s-1、0.5926μmol·m-2·s-1、0.545μmol·m-2·s-1、0.4618μmol·m-2·s-1。处理A、D处理分别与B处理、C处理之间土壤CH4排放差异极显著(P<0.01),B处理和C处理之间土壤CH4排放差异极显著(P<0.01)。  5、通过比较人工群落(无瓣海桑群落)、天然群落(海莲群落、秋茄群落和角果木群落)、滩涂土壤CH4排放的差异,发现:土壤 CH4排放大小顺序为天然群落>人工群落>滩涂,相应数值为0.5863μmol·m-2·s-1、0.5711μmol·m-2·s-1、0.4687μmol·m-2·s-1,天然群落与人工群落之间差异不显著(P>0.05),天然林与滩涂之间土壤CH4排放通量差异极显著(P<0.01)。人工林与滩涂之间土壤CH4排放通量差异显著(P<0.05)。
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