土柱模拟农业漫滩湿地温室气体排放对水位波动的响应

  • 摘要: 湿地作为关键碳库,在全球碳循环平衡中具有重要地位。近年来,气候变化与人类活动导致湿地水位波动加剧,其碳汇功能受到削弱,碳源功能相对增强。由于农业用地的人工水文调控的特殊性,该现象在农业漫滩湿地中尤为明显。然而,水位波动对湿地土壤碳排放的影响机制尚不明确。本研究选取长江下游八卦洲两类典型农业漫滩湿地:长期淹水的水田和干湿交替的圩田,作为土壤采集对象,以模拟不同农业利用下的水位调控模式。通过室内土柱模拟实验,结合水体总有机碳(TOC)数据、三维荧光光谱(3D-EEM)分析技术、静态箱观测技术、常规水质监测分析技术等,系统探讨了在水位波动下漫滩湿地的温室气体(GHGs)排放规律。实验周期为105天,将6根土柱设置为持续淹水组(C组)与水位波动组(W组),分别模拟了农业漫滩湿地中水田的长期淹水与圩田受季节影响的干湿交替过程。结果表明:(1)水位波动显著改变GHGs排放特征,CH4排放整体降低了32%,而CO2和N2O排放分别增加了23%与338%;(2)GHGs浓度在水位波动下垂向分异明显,CH4浓度随深度递增,CO2浓度随深度递减,N2O浓度随深度递减;(3)孔隙水水质指标受水位波动调控,反应了GHGs碳源的转化效率,与碳封存直接相关;(4)溶解性有机质(DOM)丰度变化影响GHGs排放。C1(富里酸类)的分解促进CH4生成,C3(腐殖质及少量蛋白质等微生物副产物)、C2(胡敏酸类)分别从生物、化学过程角度影响CO2的生成。总体而言,研究揭示了农业漫滩湿地GHGs排放对水位波动的响应规律,为农业类型土地双碳目标实现提供理论支持。

     

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