全 文 ：第 34卷 第 6期 东　北　林　业　大　学　学　报 Vo .l 34 No. 6
2006年 11月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UN IVERSITY Nov. 2006
乌拉苔草湿地土壤 CO2 和 CO的变化特征
　　　　　　　　　金研铭　　　　　 徐奇锋　　　　徐惠风
(吉林农业大学 ,长春 , 130118)　　(河南省洛阳市西工区上寨小学)　　(吉林农业大学)
　　摘　要　对乌拉苔草湿地生长季节内土壤 CO2和 CO的变化特征进行了模拟研究。结果表明:生长季节的乌拉苔草湿地土壤释放 CO2 , 并消耗 CO。化学反应 CO+H2O→CO 2 +H2对于 CO2和 CO的动态变化起主要作用 ,
CO 2和 CO之间存在显著的负相关。温度对 CO2和 CO体积分数的影响存在一定差异 ,但差异不显著。关键词　CO 2;CO;乌拉苔草;湿地土壤分类号　Q89. 155;S154. 36
Changing Feature of Carbon D iox ide and Carbon M onoxide in Carex meyerianaW etland Soil /Jin Yanm ing(Agri-
culture Departm ent, Jilin Ag ricultural University, Changchun 130118, P. R. China);Xu Q ifeng(Shangzhai P rim a ry
Schoo l o fW estW o rk A rea in Luoyang C ity, Henan P rov ince);Xu H uifeng ( Jilin Ag ricu ltu ra l University) / /Jou rna l o f
No rtheast Fo restry Un ive rsity. -2006, 34(6). - 29 ～ 30
An experiment w as conducted to sim ulate the chang ing fea ture o f CO2 and CO inCarexm eyeriana w e tland soil du ring
g row ing season. Re su lts showed tha t so il produces carbon dioxide and consum es ca rbon m onox ide inCarexm eyeriana we t-
land du ring grow ing season. The chem ica l reac tion, CO +H
2
O→CO
2
+H
2
, play s an important ro le in the dynam ic change
o f carbon d iox ide and carbon monox ide. Carbon d iox ide ha s a sign ificantly nega tive correla tion w ith carbon monoxide.
Effe ct of tem pe ra ture on ca rbon diox ide and carbon m onoxide has an insign ificant difference.
K ey words　Carbon d iox ide;Carbon m onoxide;Carexm eyeriana;W etland so il
　　CO2是大气中主要的温室气体。由于陆地生态系统碳贮
量是大气碳库的 3倍 , 其存在及变化在全球碳循环和大气
CO2体积分数变化中起着非常重要的作用 ,因而是全球气候
变化研究中的重要问题。陆地生态系统一方面通过植物光合
作用吸收大气中的 CO
2
,另一方面 , 又通过自氧呼吸和异氧呼
吸等过程将碳以 CO2、甲烷或 CO的形式返回大气。湿地由
于其特殊的生态特性 , 在植物生长 、促淤造陆等生态过程中积
累了大量的无机碳和有机碳 , 由于湿地环境中微生物活动弱 ,
土壤吸引和释放 CO2十分缓慢 , 形成了富含有机质的湿地土
壤和泥炭层 , 起到了固定碳的作用。全球有机碳储量为 1 600
G t[ 1 - 3] , 而湿地土壤储存有机碳达 455 G t, 占全球碳储量的
28. 44%。 CO 2是大气和湿地土壤间的主要交换方式之一 , 而
湿地土壤中的 CO体积分数通常是饱和的 [ 4 - 5] 。 CO2 与 CO
的动态变化对于湿地的碳循环具有重要意义。
CO2与 CO相互转换的化学反应式为:CO+H2O→CO2 +
H2 , 由乙酰辅酶 A的合成和分解来驱动 [ 6 - 7]及 CO脱氢酶来
催化 [ 8] 。 Jeremy关于厌氧环境中 CO的氧化也支持这一观
点 [ 9] 。乌拉苔草(Carex meyeriana)湿地是世界上主要的湿地
类型之一 , 为此 , 笔者选取乌拉苔草湿地为研究对象 , 探讨
CO2和 CO的动态变化 , 以揭示 CO 2和 CO的关系。
1　材料与方法
选择松花江冲积平原(44°31′42″N, 126°2′18″E)生长旺盛
的乌拉苔草湿地 , 采集土壤(图 1), 并置于聚乙烯容器中 , 在
室温下培养(22±5)℃ 。光照周期为 13 h /d, 与自然生境相
第一作者简介:金研铭 ,男 , 1962年 7月生 ,吉林农业大学园艺学
院 ,副教授。
通讯作者:徐惠风。
收稿日期:2005年 11月 21日。
责任编辑:李金荣。
似。进行 1周预培养。用 IAQ( Indoor A ir Qua lity M onito ring
Sy stem)(Ze llwege r Ana ly tica l L im ited, C olepa rme r Company,
UK)来进行 CO2和 CO的监测。
图 1　试验设计　　
仪器每 15 m in自动采集一次数据。取 4次平均值 ,即为
每小时的体积分数值。然后用 EXCEL2000和 ORIGON进行
分析。
2　结果与分析
2. 1　CO 2与 CO的动态
在培养过程中 , CO2和 CO变化显著(图 2), 在起初的两
天中 CO 2快速增加 ,从 3. 70×10- 4增加到 3. 48 ×10- 3 , 然后
缓慢降低。在第一天中 , CO快速降低 , 以至降至 1. 0 ×10- 6 ,
随后一直保持这一体积分数值。微生物呼吸和根呼吸是 CO2
DOI牶牨牥牣牨牫牱牭牴牤j牣cnki牣dlxb牣牪牥牥牰牣牥牰牣牥牨牨
体积分数增加的主要原因 , 而在相对厌氧的环境中 , CO 2和
CO之间的相互转化是 CO体积分数降低的主要原因。 Jerem y
和 G ary的研究结果也支持这一观点 [ 9 - 10] 。两天后 CO 2体积
分数的降低可能是因为土壤中活性碳已经分解完全 , 因此微
生物生长受到短暂抑制 , CO2体积分数表现为一定程度的降
低。真正的原因有待进一步研究。
图 2　培养过程中 CO
2
、CO体积分数及温度随时间的变化
2. 2　CO2与 CO的关系
CO2与 CO呈显著负相关 , 为幂指数关系(图 3)。在初始
阶段 , CO快速降低 , 当降到 1 ×10- 6以后保持稳定。土壤中
利用 CO作为能源的一些微生物的呼吸作用是导致 CO2体积
分数增加的另一原因 [ 9] 。
图 3　CO 2与 CO的关系
2. 3　CO2、CO及温度的相关性分析
表 1列出了 CO2、CO及温度间的相关性。 CO2与 CO呈
极显著负相关 , CO与温度呈极显著负相关 , CO2与温度间呈
显著正相关 , 这表明温度对 CO 2和 CO的影响作用是有差别
的 ,但差异不显著。
表 1　CO
2
、CO及温度的相关性分析结果
因子 CO 2 CO 温度
CO 2 1　　 - 0. 687** 0. 080*
CO - 0. 687** 1 -0. 166**
温度 0. 080* - 0. 166** 1
　　注:**表示 0. 01水平上显著相关(2尾检验);*表示 0. 05水平上
显著相关(2尾检验), N =864。
3　小结
乌拉苔草湿地土壤在生长季产生 CO2 ,并消耗 CO。化学
反应式 CO +H2O→CO2 +H2对于 CO2和 CO的动态变化起
着主要作用 , CO
2
与 CO存在极显著的负相关。 温度对 CO
2
和 CO体积分数的影响存在一定差异 , 但差异不显著。
参　考　文　献
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