黄河三角洲滨海湿地生态试验站
新闻公告
黄河三角洲站揭示滨海湿地碳交换过程对降雨的响应机制
作者: 黄河三角洲站 更新时间: 2018-09-05

      滨海湿地富含土壤有机碳,同时其土壤有机质分解率和甲烷生成率较低,并且能够捕获和掩埋大量有机碳。因此,滨海湿地被认为是全球重要的碳汇,也是全球“蓝碳”资源的重要贡献者。在全球变暖背景下,极端气候发生频率与幅度的增加会造成地区降雨季节性分配的极大变异。降雨分配导致的干旱或者季节性积水会通过改变土壤及大气湿度环境,调控植被生理代谢过程,最终影响滨海湿地的蓝碳功能。另外,由于受浅层地下水位的影响,地下水可以通过毛细上升向上输送到根部,因而即使没有降水,滨海湿地的土壤水分相对较高。当降水发生时,滨海湿地土壤可能会迅速饱和,导致缺氧条件的发展;这种缺氧条件可能通过限制根系和微生物的氧利用度和生物活性减少土壤有机碳分解。因此,准确量化碳交换过程对降水事件的响应,对于理解湿地碳平衡动态和碳汇功能至关重要。

      近日,依托中科院黄河三角洲滨海湿地生态试验站,中国科学院烟台海岸带研究所韩广轩研究组基于连续4年的土壤呼吸自动化监测数据,揭示了降雨脉冲对滨海湿地土壤碳排放的影响机制。研究表明,即使小的降雨事件也会通过增加土壤水分而迅速降低土壤呼吸。降雨发生后,土壤呼吸与土壤水分呈显著负相关;降水后土壤呼吸的变化量与土壤水分的变化量有关。同时,降水后土壤水分的增加也改变了土壤呼吸的温度响应。此外,即使在缺氧条件下,大量硫酸盐和高盐度的存在抑制了滨海湿地土壤CH4的产生和排放。因此,降水事件可通过增加滨海湿地土壤水分和诱发土壤缺氧条件,抑制土壤有机碳分解。黄河三角洲降水减少和气温上升的暖干化趋势,可能会加速土壤有机碳分解,进而降低滨海湿地的蓝碳功能。相关研究成果以Precipitation events reduce soil respiration in a coastal wetlandbased on four-year continuous field measurements为题,在线发表在Agricultural and Forest Meteorology上。

另外,基于涡度相关连续观测数据,韩广轩研究组还探究了降雨季节性分配对滨海湿地净生态系统CO2交换(NEE)的影响机制。研究发现,在植被快速生长期,由于降雨少,蒸发量大,干旱导致的盐胁迫降低植被的光合强度,对NEE产生抑制作用;在植被生长中期,受降雨以及浅地下水位影响,强降雨导致的淹水胁迫降低植被光合作用和自养呼吸,最终对NEE产生抑制作用。该研究揭示了降雨分配对黄河三角洲滨海湿地碳源汇功能的双重影响机制,并为预测未来极端降雨事件对湿地碳收支的影响及其反馈机制提供数据支持和理论依据。相关研究成果发表以Dual effect of precipitation redistribution on net ecosystem CO2exchange of a coastal wetland in the Yellow River Delta为题,发表在Agricultural and Forest Meteorology上。

该研究得到了国家自然科学基金项目、中科院STS项目和研究所自主部署项目的资助。

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192318301011

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168192317303635


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图1 降雨对滨海湿地土壤呼吸的影响

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图2 降雨季节性分配对滨海湿地NEE的影响

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