黄河三角洲滨海湿地生态试验站
新闻公告
黄河三角洲站在滨海湿地碳交换影响机制研究中取得系列进展
作者: 黄河三角洲站 更新时间: 2020-06-11

      滨海湿地由于具有较高初级生产力,较低的有机碳分解速率和甲烷生成率,是全球“蓝碳”资源的重要贡献者,在全球碳循环中发挥重要作用。然而,全球气候变化改变了滨海湿地的潮汐水文过程,比如海平面上升导致滨海湿地地下水位的上升,增加了干湿交替和极端淹水的频率,这些水文过程的改变会进一步影响滨海湿地碳循环。另外,潮汐输入和大气氮沉降引起的氮添加也影响滨海湿地碳储存能力。

      依托黄河三角洲滨海湿地生态试验站,通过野外长期定位观测和原位控制实验,揭示了滨海湿地生态系统碳交换对水文过程和氮输入的响应机制。研究发现,潮汐过程在多日尺度(8-16天)和季节尺度(64-128天)上显著影响了盐沼湿地的净生态系统CO2交换(Estuarine, Coastal and Shelf Science, 238, 106727)。同时,滨海湿地生态系统CO2和CH4交换随着潮汐淹水不同阶段的交替进行而发生变化(Estuarine, Coastal and Shelf Science, 232, 106512)。另外,地表淹水深度在一定程度上可以促进了植物生长和生物量增加,进而增强滨海湿地的碳汇功能(Plant and Soil, 2020,接收)。研究还发现,地下水位波动影响土壤碳排放过程。地下水位上升会导致土壤CO2排放减少,土壤CH4排放则与之相反,其中土壤表层盐分和水分共同影响了土壤碳排放过程(Journal of Cleaner Production, 2020, 122316)。

      海平面升高导致干湿交替频率增加改变了土壤有机碳流失的模式。其中CO2排放随干湿交替频率增加而降低,CH4排放则与之相反;同时,干湿频率增加也促进了土壤可溶性有机碳的流失(Wetlands, 2020)。连续6年的氮添加实验发现,氮添加显著提高了植物生物量,增强了土壤碳输入;但是,氮添加同时也提高了土壤微生物量,促进了土壤的有机碳分解速率。其中,与氨氮和硝氨氮相比,硝氮对土壤有机碳分解的促进作用最为显著(Catena, 2020, 104672)。干湿交替和氮添加耦合对土壤有机碳流失具有较强的交互作用,氮输入降低了干湿交替过程对土壤有机碳流失的控制力,氮素输入水平升高后,不同干湿频率间土壤有机碳流失量差异大大缩小(Estuarine, Coastal and Shelf Science, 2020, 106878)。

      以上研究得到了中国科学院战略性先导科技专项(XDA23050202),国家自然科学基金项目(41671089)和山东省林业科技创新项目(2019LY006)的资助。



图1盐沼湿地生态系统CO2和CH4交换对不同潮汐淹水阶段的响应



图2地下水位对滨海湿地土壤CO2和CH4通量的影响



图3干湿交替频率和氮输入对潮汐盐沼湿地有机碳流失的影响


论文链接:


[1]Li JY, Qu WD, Han GX*, Lu F, Zhou YF, Song WM, Xie BH, Eller F, 2020. Effects of drying-rewetting frequency on vertical and lateral loss of soil organic carbon in a tidal salt marsh. Wetlands. https://doi.org/10.1007/s13157-020-01286-5


[2]Li JY, Han GX*, Zhao ML, Qu WD, Nie M, Song WM, Xie BH, Eller F, 2020. Nitrogen input weakens the control of inundation frequency on soil organic carbon loss in a tidal salt marsh. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 106878. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2020.106878


[3] Qu WD, Han GX*,Eller F, Xie BH, Wang J, Wu HT, Li JY, Zhao ML, 2020. Nitrogen input in different chemical forms and levels stimulates soil organic carbon decomposition in a coastal wetland. Catena, 104672. https://doi.org/10.1016/j.catena.2020.104672


[4] Wei SY, Han GX*, Jia X, Song WM, Chu XJ, He WJ, Xia JY, Wu HT, 2020. Tidal effects on ecosystem CO2exchange at multiple timescales in a salt marsh in the Yellow River Delta. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 238, 106727.https://doi.org/10.1016/j.ecss.2020.106727


[5] Wei SY, Han GX*, Chu XJ, Song WM, He WJ, Xia JY, Wu HT, 2020.Effect of tidal flooding on ecosystem CO2and CH4fluxes in a salt marsh in the Yellow River Delta. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 232, 106512. https://doi.org/10.1016/j.ecss.2019.106512


[6] Zhao ML, Han GX*, Li JY, Song WM, Qu WD, Eller F, Wang JP, Jiang CS*, 2020. Responses of soil CO2 and CH4 emissions to changing water table level in a coastal wetland. Journal of Cleaner Production, 122316. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122316 


[7] Zhao ML, Han GX*, Wu HT, Song WM, Chu XJ, Li JY, Qu WD, Li XG, Wei SY, Eller F, Jiang CS*, 2020. Inundation depth affects ecosystem CO2and CH4exchange by changing plant productivity in a freshwater wetland in the Yellow River Estuary. Plant and Soil.接收


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