探討濕地生態(tài)系統(tǒng)CO2排放通量影響因素研究進(jìn)展的論文
在天然濕地生態(tài)系統(tǒng)中，濕地植物吸收大氣中的CO2 并在光合作用參與下將其固定在植物體中。植物死亡后所形成的地表枯落物中的碳去向有兩種：一部分經(jīng)微生物分解和轉(zhuǎn)化以CO2 和CH4 的形式釋放到大氣中，另一部分以微生物量和其他形式被固定在土壤中。根據(jù)濕地生態(tài)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)特征可將濕地生態(tài)系統(tǒng)CO2 排放分為濕地地上植被CO2排放和濕地土壤CO2排放。濕地地上植被CO2 排放是綠色植物光合作用和呼吸作用的結(jié)果，濕地土壤CO2 主要來自土壤呼吸，即土壤微生物呼吸、根呼吸以及土壤動(dòng)物呼吸三個(gè)生物過程。本文對(duì)迄今為止國內(nèi)外關(guān)于濕地生態(tài)系統(tǒng)CO2 排放通量影響因素的一些研究進(jìn)行綜述，將影響因素總結(jié)為生物因素、非生物因素以及人類活動(dòng)三個(gè)方面，從以上三個(gè)方面分別分析了各影響因素對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)CO2 排放通量的影響及作用機(jī)理。
1 非生物因素
1.1 水文條件
水文條件影響著濕地的理化性質(zhì)，是選擇生物群落的主要因素之一，濕地生物群落進(jìn)一步影響濕地中微生物種類及分布，導(dǎo)致土壤中不同深度和不同區(qū)域有機(jī)質(zhì)的分解程度不同。濕地中水位和土壤含水量決定著濕地生態(tài)系統(tǒng)中土壤的氧化還原環(huán)境，同時(shí)也影響著植物的生產(chǎn)力和微生物對(duì)凋落物的分解以及濕地土層通透性，從而通過影響O2 的擴(kuò)散速率與CO2 的傳輸速率制約著濕地土壤呼吸。目前國內(nèi)外大多數(shù)研究得出，濕地生態(tài)系統(tǒng)CO2 排放通量與濕地水位存在明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系，但也有個(gè)別學(xué)者認(rèn)為CO2排放通量與濕地水位呈正相關(guān)關(guān)系。
1.2 溫度
溫度是植物生長過程的主要影響因子，直接決定著區(qū)域內(nèi)的植被類型及植被覆蓋率，其還通過影響暗反應(yīng)的酶促反應(yīng)來影響植物的'光合作用，這使其成為濕地CO2 排放通量的又一重要影響因素。已有研究表明一定溫度范圍內(nèi)，濕地土壤溫度升高會(huì)促進(jìn)土壤中微生物或根系的代謝活性，使根的呼吸增強(qiáng)，加速微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的分解，濕地生態(tài)系統(tǒng)CO2 排放通量增高;超過一定的溫度范圍，隨著土壤溫度的升高，土壤中微生物及酶的活性降低，土壤中有機(jī)質(zhì)的礦化作用和根系呼吸作用減弱，濕地CO2排放通量隨溫度的升高又呈減小趨勢(shì)。
1.3 土壤理化性質(zhì)
1.3.1 土壤pH值
土壤酸堿度通過影響著微生物及酶的活性、土壤有機(jī)質(zhì)含量及其空間分布，對(duì)微生物分解有機(jī)質(zhì)的能力及根系的呼吸強(qiáng)度產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響了CO2 的排放。絕大多數(shù)土壤微生物適應(yīng)中性或者堿性條件，并且對(duì)pH的變化較為敏感。同時(shí)，土壤酸堿度對(duì)土壤肥力及植物生長也有很大影響，土壤pH值過低會(huì)阻礙植物對(duì)微量元素的吸收，pH值過高則會(huì)阻礙植物對(duì)微量元素的吸收。
1.3.2 土壤鹽度
鹽分是限制植物生長和生產(chǎn)力的重要非生物因子，土壤含鹽量影響著植被的空間分布及植物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和傳輸，不同鹽沼植物對(duì)濕地土壤有機(jī)質(zhì)的分布有顯著影響。同時(shí)，土壤鹽度對(duì)濕地中微生物的活性也有一定的影響，不同菌種的耐鹽能力不同，土壤微生物一般表現(xiàn)出在無鹽或者低鹽的情況下數(shù)量和種類較多，土壤鹽度超過一定范圍時(shí)，土壤微生物的活性與鹽分含量呈負(fù)相關(guān)的特點(diǎn)。
2 生物因素
2.1 微生物
土壤微生物是土壤有機(jī)物質(zhì)的分解者和轉(zhuǎn)化者，其本身也是土壤活性碳庫之一，且直接參與土壤植物之間的碳素生物地球化學(xué)循環(huán)過程，是濕地生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分。微生物種類、數(shù)量和活性決定著呼吸強(qiáng)度，在濕地CO2 排放過程中發(fā)揮著重要作用。非生物因子對(duì)濕地CO2 排放通量的影響也是通過對(duì)微生物的活性、數(shù)量、和種類等來影響濕地CO2排放通量。易志剛等等發(fā)現(xiàn)微生物量高的土壤具有較高的土壤呼吸速率。
2.2 土壤動(dòng)物
土壤動(dòng)物本身的呼吸量微乎其微，但其作為濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要成員，在改良濕地基質(zhì)結(jié)構(gòu)、增加基質(zhì)肥力、分解枯枝落葉層以及促進(jìn)營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)等方面有著重要的作用，同時(shí)其在土壤微生物的調(diào)節(jié)、土壤理化性質(zhì)的改變方面也發(fā)揮著極其重要的作用，通過以上作用間接對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)CO2排放通量產(chǎn)生影響。
2.3 植被
植被對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)CO2 排放通量的影響一方面來自于地上部分植株自養(yǎng)呼吸，另一方面來自于植株的凋落物分解、根系分泌物及根際共生體的作用。陳四清等[5]研究表明土壤酶活性、土壤微生物活性、土壤微生物數(shù)量和生物量均與地上植株生物量成正相關(guān)，并且指出土壤CO2排放通量與地上生物量有明顯的關(guān)系。
3 結(jié)論
1) 水文條件和溫度是天然濕地生態(tài)系統(tǒng)CO2排放通量的主要影響因素。水文條件影響濕地生態(tài)系統(tǒng)中植物群落結(jié)構(gòu)及演替過程，同時(shí)決定著濕地的氧化還原條件;而溫度則是植物生長過程和微生物活性的主要影響因子，兩者相互作用，共同影響著濕地生態(tài)系統(tǒng)的CO2排放通量。
2) 濕地生態(tài)系統(tǒng)CO2 排放通量是多種環(huán)境因子綜合作用的反映。各影響因子間不是相互獨(dú)立的，而是共同作用影響著濕地CO2 排放，其中任何一方面發(fā)生變化都會(huì)引起響應(yīng)的一系列過程的發(fā)生和變化，導(dǎo)致CO2排放通量發(fā)生變化。
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