YIC-IR  > 中科院烟台海岸带研究所知识产出  > 学位论文
黄河三角洲盐沼湿地碳交换过程及其对潮汐淹水的响应
魏思羽
Subtype硕士
2020-05-22
Degree Grantor中国科学院研究生院
Place of Conferral北京
Degree Name工程硕士
Keyword生态系统碳交换,潮汐淹水,小波分析,盐沼,黄河三角洲
Abstract盐沼湿地作为“蓝碳”生态系统之一,其碳循环过程也是全球碳循环体系中的重要组成部分。周期性潮汐淹水作为盐沼湿地最基本的水文特征,也是盐沼湿地碳交换过程的关键性影响因素。潮汐淹水能够直接影响盐沼湿地生态系统CO2和CH4交换过程,同时也能改变碳交换对环境因子的响应。近年来,全球变暖引起的海平面上升,会直接改变盐沼湿地的潮汐水文状况,并进一步影响其碳循环过程,使得“蓝碳”生态系统的碳汇功能受到严重威胁。因此,阐明盐沼湿地碳交换过程对潮汐淹水的响应,能够为认知“蓝色碳汇”形成过程以及对未来气候变化的响应机制提供科学依据。在此背景下,本研究采用长期定位监测和原位控制实验相结合的方式,阐明黄河三角洲盐沼生态系统CO2交换动态变化规律,揭示多种时间尺度上潮汐作用对盐沼生态系统CO2交换的影响,解析盐沼生态系统CO2和CH4交换对潮汐淹水过程中不同阶段的响应。本研究的主要研究结果如下: (1)研究区域内的盐沼生态系统在2018和2019年生长季期间的日均碳吸收速率为-0.59 g C m-2 d-1,累计碳吸收量为-210 g C m-2,表现为碳汇。净生态系统CO2交换(net ecosystem CO2 exchange,NEE)具有显著的日动态和季节动态变化规律。生长季各月NEE的日动态均呈“U”型曲线,并且各月的变化幅度存在差异。研究期间,盐沼最大生态系统CO2吸收速率为-3.90 μmol m-2 s-1,盐沼夜间生态系统CO2排放最大值为0.45 μmol m-2 s-1。NEE的季节动态主要表现在生长季前中期与生长季末期之间NEE变化幅度的差异。此外,NEE的动态变化是在多种环境因子的共同影响下形成的。研究结果表明,日间NEE(NEEdaytime)主要受到光照的影响,但生长季各月的NEEdaytime光响应曲线存在差异。其中,Amax的变化范围为3.00 ± 0.14 μmol m-2 s-1到4.49 ± 0.27 μmol m-2 s-1。夜间NEE(NEEnighttime)与温度表现出统计学上极显著的回归关系(P < 0.001),但同时也受到了潮汐淹水的影响,使得NEEnighttime的温度响应曲线R2过小(R2 = 0.0282)。 (2)在多时间尺度上,小波分析表明潮汐淹水在多日尺度(8-16天)和季节尺度(64-128天)上显著影响了盐沼湿地的生态系统CO2交换。此外,潮汐淹水还改变了NEE对光温条件的响应。潮汐淹水抑制了盐沼夜间CO2释放,并将夜间生态系统呼吸的温度敏感性指数(Q10)从1.37降低到了1.16,这表明潮汐淹水削弱了盐沼湿地夜间生态系统呼吸对温度的响应。盐沼湿地的日间CO2吸收对潮汐淹水的响应较为复杂,在不同的月份具有不同的表现。总体上,Amax由于受到潮汐影响而从4.76 ± 0.20 μmol m-2 s-1降低到了4.45 ± 0.19 μmol m-2 s-1。 (3)在潮汐淹水过程中,盐沼生态系统CO2和CH4通量在不同的潮汐阶段出现明显波动,淹水水位和土壤盐度是控制碳通量的主要因素。在潮汐淹水期间,盐沼生态系统CO2吸收速率随着淹水深度的增加而显著降低;当潮水完全淹没植物时,盐沼生态系统的CO2吸收被完全抑制(涨潮阶段:0.54 ± 0.08 μmol m-2 s-1;潮汐淹水3 h:0.46 ± 0.10 μmol m-2 s-1;潮汐淹水22 h:0.44 ± 0.05 μmol m-2 s-1)。在涨潮前与落潮后,CO2吸收速率随着土壤盐度的升高而显著降低(P < 0.05,R2 = 0.70)。此外,盐沼生态系统CH4交换过程与土壤盐度以及淹水水位之间的关系均不显著,这可能是由于盐沼CH4交换过程对土壤氧化还原环境的改变更为敏感。在本实验中,落潮后的CH4排放速率高于涨潮前,并且这种差异在低水位和中水位处理中更为显著(低水位:0.56 ± 0.12 vs 0.38 ± 0.09 nmol m-2 s-1;中水位:0.79 ± 0.13 vs 0.40 ± 0.09 nmol m-2 s-1)。此外,随着淹水时间的延长,低水位、中水位和高水位处理的CH4排放速率均有所增加。 综上,本研究证明了潮汐淹水对盐沼湿地碳交换过程的重要影响,为评估全球气候变化背景下盐沼湿地的“蓝色碳汇”功能提供了科学依据。
MOST Discipline Catalogue工学 ; 工学::环境科学与工程(可授工学、理学、农学学位)
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.yic.ac.cn/handle/133337/24232
Collection中科院烟台海岸带研究所知识产出_学位论文
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GB/T 7714
魏思羽. 黄河三角洲盐沼湿地碳交换过程及其对潮汐淹水的响应[D]. 北京. 中国科学院研究生院,2020.
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