全 文 ：黄河三角洲芦苇湿地生长季净生态系统
CO2交换及其环境调控机制
*
杨利琼1,2摇 韩广轩1**摇 于君宝1摇 吴立新3摇 朱摇 敏4摇 邢庆会1,2摇 王光美1摇 毛培利1
( 1中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境过程与生态修复重点实验室, 山东烟台 264003; 2中国科学院大学, 北京
100049; 3黄河三角洲国家级自然保护区管理局, 山东东营 257091; 4鲁东大学地理与规划学院, 山东烟台 264025)
摘摇 要摇 采用涡度相关法,对 2011 年生长季的黄河三角洲芦苇湿地净生态系统 CO2交换
(NEE)进行了观测,研究湿地 NEE的变化规律及其影响因子.结果表明: 不同月份芦苇湿地
的 NEE日变化均呈“U冶形曲线,CO2最大净吸收率和释放率的日均值分别为(0. 44依0. 03)和
(0. 16依0. 01) mg CO2·m-2·s-1;芦苇湿地 NEE、生态系统呼吸(Reco)、总初级生产力(GPP)
的季节变化均呈现生长旺季(7—9 月)较高、生长初期(5—6 月)和生长末期(10—11 月)较低
的趋势;Reco和 NEE在 8 月达到峰值,GPP在 7 月达到峰值.芦苇湿地生态系统的 CO2交换受
到光合有效辐射(PAR)、土壤温度(Ts)和土壤体积含水量(SWC)的共同影响. 白天 NEE 与
PAR呈直角双曲线关系;5 cm深处 Ts与夜间生态系统呼吸(Reco,n)呈指数关系,生态系统呼吸
的温度敏感性(Q10)为 2. 30,SWC和 Ts是影响芦苇湿地 Reco,n的主要因子. 在整个生长季,黄
河三角洲芦苇湿地生态系统是一个明显的 CO2的汇,总净固碳量为 780. 95 g CO2·m-2 .
关键词摇 净生态系统 CO2 交换摇 总初级生产力摇 生态系统呼吸摇 芦苇湿地摇 黄河三角洲
*“十二五冶国家科技支撑计划项目(2011BAC02B01)、中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2鄄YW鄄223)和中国科学院“百人计划冶项
目资助.
**通讯作者. E鄄mail: gxhan@ yic. ac. cn
2012鄄10鄄29 收稿,2013鄄06鄄18 接受.
文章编号摇 1001-9332(2013)09-2415-08摇 中图分类号摇 X171. 1摇 文献标识码摇 A
Net ecosystem CO2 exchange and its environmental regulation mechanisms in a reed wetland
in the Yellow River Delta of China during the growth season. YANG Li鄄qiong1,2, HAN Guang鄄
xuan1, YU Jun鄄bao1, WU Li鄄xin3, ZHU Min4, XING Qing鄄hui1,2, WANG Guang鄄mei1, MAO Pei鄄
li1 ( 1Key Laboratory of Coastal Zone Environmental Processes and Ecological Remediation, Yantai
Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003, Shandong, Chi鄄
na; 2University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3Management Bureau of
the Yellow River Delta National Nature Reserve, Dongying 257091, Shandong, China; 4College of
Geography and Planning, Ludong University, Yantai 264025, Shandong, China) . 鄄Chin. J. Appl.
Ecol. ,2013,24(9): 2415-2422.
Abstract: By using eddy covariance technique, this paper measured the net ecosystem CO2 ex鄄
change (NEE) in a reed (Phragmites australis) wetland in the Yellow River Delta of China during
the growth season of 2011, and investigated the variation patterns of the NEE and related affecting
factors. The average diurnal variation of the NEE in different months showed a U鄄type curve, with
the maximum net CO2 uptake rate and release rate being (0. 44依0. 03) and (0. 16依0. 01) mg CO2
·m-2·s-1, respectively. The NEE, ecosystem respiration (Reco), and gross primary productivity
(GPP) were all higher in vigorous growth season ( from July to September) and lower in early
growth season (from May to June) and late growth season (from October to November). Both Reco
and NEE reached their maximum values in August, while GPP reached its peak value in July. Dur鄄
ing the growth season, the ecosystem CO2 exchange was mainly dominated by photosynthetic active
radiation (PAR), soil temperature (Ts), and soil water content (SWC). There was a rectangular
hyperbolic relationship between the daytime NEE and PAR. The nighttime ecosystem respiration
(Reco,n) was exponentially correlated with the Ts at 5 cm depth, and the temperature sensitivity of
应 用 生 态 学 报摇 2013 年 9 月摇 第 24 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2013,24(9): 2415-2422
the ecosystem respiration (Q10) was 2. 30. SWC and Ts were the main factors affecting the Reco,n .
During the entire growth season, the reed wetland ecosystem in the Yellow River delta was an obvi鄄
ous carbon sink, with the total net carbon sequestration being 780. 95 g CO2·m-2 .
Key words: net ecosystem CO2 exchange; gross primary productivity; ecosystem respiration; reed
wetland; Yellow River Delta.
摇 摇 湿地是陆地生态系统的重要组成部分. 全球现
有湿地面积占陆地总面积的 2% ~ 6% [1],但是,储
存在湿地泥炭中的碳总量为 120 ~ 260 Pg,约占地球
碳总量的 15% [2] .湿地对全球碳平衡和气候变化起
着重要作用,研究不同类型湿地生态系统的碳循环
过程是认识陆地生态系统碳源 /汇机制的基础[3] .
近年来,随着涡度相关技术的发展,使得直接测定陆
地生态系统与大气间的 CO2 和水热通量成为可能.
涡度相关技术是对大气与森林、草原或农田等生态
系统间的 CO2、H2O 和热量通量进行非破坏性测定
的一种微气象观测技术[4] . 目前,该技术已广泛应
用于陆地生态系统 CO2 吸收与排放的测定中,所观
测的数据已成为检验各种模型估算精度的权威资
料[5] .
国外对湿地净生态系统 CO2 交换的研究已有
很多报道[6-8] .我国的湿地生态系统碳收支研究主
要集中在青藏高原的若尔盖高原草丛湿地[9-10]、三
江平原草丛湿地[11-12]等河口和内陆湿地,但是对滨
海湿地碳通量的研究相对较少[13-14] .滨海湿地是陆
地生态系统和海洋生态系统的交错过渡地带,是自
然保护和全球变化研究的重要对象. 黄河三角洲处
于海陆交错地带,受河海淡咸水双重影响,加之地貌
和人为作用,发育了多种多样的湿地生态系统,成为
陆鄄海相互作用研究的热点地区[15-17] . 前人对黄河
三角洲湿地生态系统的研究主要集中在生态系统植
物群落分布[15-16]、生态系统演变[17-18]以及人类活
动的影响[19-20] 上,对湿地净生态系统 CO2 交换
(NEE)的研究还鲜有报道. 因此,本研究采用涡度
相关法,通过研究黄河三角洲芦苇(Phragmites aust鄄
ralis) 湿地 NEE及其环境要素,分析芦苇湿地 NEE
的变化规律及其影响因素,旨在为揭示黄河三角洲
地区芦苇湿地生态系统 CO2 源 /汇功能提供数据支
持和理论依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
黄河三角洲位于山东省东营市东北部,是我国
天然湿地分布最集中的区域之一. 该区域属于温带
半湿润大陆性季风气候, 年均气温 11. 7 ~ 12. 8 益,
年均蒸发量 1900 ~ 2400 mm[15],年均降雨量 530 ~
630 mm,降雨量的季节和年际变化较大. 土壤类型
以潮土和盐碱土为主,质地多为轻壤土和中壤
土[16] .该区域滨海浅洼地及滩涂湿地植被类型主要
有:柽柳(Tamarix chinensis)群落、盐地碱蓬(Suaeda
salsa)、獐茅(Aeluropus littoralis var. sinensis)群落、
芦苇(Phragmites australis)群落和香蒲 ( Typha an鄄
gustifolia)群落等[17] .
研究样地设在中国科学院黄河三角洲滨海湿地
生态试验站(37毅45忆50义 N, 118毅59忆24义 E).试验站植
被类型以湿地植被为主,优势种为:芦苇、盐地碱蓬、
柽柳、白茅(Imperata cylindrical var. major)和獐茅,植
被覆盖度为 70% ~ 90% .涡度相关系统设在地势平
坦、植物生长茂盛的芦苇湿地中央部,在降雨集中的
8—10月,地面有较多积水,植被高度在 1. 0 ~1. 8 m.
1郾 2摇 研究方法
1郾 2郾 1 观测方法摇 运用开路式涡度相关设备与常规
气象观测仪器进行长期定位观测. 涡度相关系统包
括三维超声风速仪(CSAT鄄3, Campbell, USA)和开
路红外 CO2 / H2O分析仪(LI鄄7500, LI鄄COR, USA),
架设于距地表 3 m处,原始数据采样频率为 10 Hz.
微气象观测系统包括: 2 m 高处的风向和风速
(034B,Campbell,USA)、空气温度(HMP45C,Vaisa鄄
la,Finland)、净辐射(CNR4,Kipp & Zonen,the Neth鄄
erlands) 和降水量 ( TE525MM, Texas Electronics,
USA).土壤因子监测主要包括:5、10、20、30、50 cm
深处土壤温度(109SS,Campbell,USA)和 10、20、40、
60、80、100 cm 深处土壤体积含水量(EnviroSMART
SDI鄄12,EnviroScan,USA). 所有数据通过数据采集
器(CR1000,Campbell,USA)在线采集并按 30 min
计算平均值进行存储. 经由开路式涡度相关设备所
监测到的净生态系统 CO2 交换(NEE)数据,负值表
示生态系统吸收 CO2,正值表示生态系统释放 CO2 .
1郾 2郾 2 数据处理 摇 数据取自 2011 年 5 月 1 日—10
月 31 日所有微气象数据和通量数据,均进行数据质
量控制.在原始通量数据分析之前,需先进行数据的
预处理:野点去除、坐标旋转、WPL 校正、夜间通量
校正等.分析数据时进行以下处理:1)去除所有降
6142 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图 1摇 生长季芦苇湿地夜晚净生态系统 CO2 交换与摩擦风
速的关系
Fig. 1摇 Relationship between friction velocity and nighttime net
ecosystem CO2 exchange (NEEn) during the growing season.
雨时段对应的数据; 2 ) 去除生长季 | NEE | > 1
mg CO2·m-2·s-1 [9]的数据;3)去除夜间 NEE 为负
以及摩擦风速(U*)小于某一阈值 U*c对应的 NEE
数据.
对芦苇湿地下垫面进行分析,绘制夜间 NEE 和
U*的散点图(图 1). 当 U*达到 0. 15 m·s-1之后,
CO2 通量的变化基本处于稳定,故选择 U*c = 0. 15
m·s-1作为临界值.
摇 摇 对于夜间缺失的数据,利用夜间土壤温度(Ts)
与夜晚生态系统呼吸(Reco,n, mg CO2·m-2·s-1)的
指数关系插补[21] .用式(2)得到生态系统呼吸的温
度敏感性指数(Q10),代表温度每升高 10 益时生态
系统呼吸的相对增长量[21] . 对于白天缺失的 NEE
数据(净辐射>20 W·m-2 ),采用 Michaelis鄄Menten
方法[22]插补[式(3)].
Reco,n =aexp(bTs) (1)
Q10 =exp(10b) (2)
NEE=Re-
Amax伊a伊PAR
Amax+a伊PAR
(3)
式中:a 和 b 为拟合系数;Ts为土壤温度(益);PAR
为光合有效辐射(滋mol·m-2·s-1 );琢 和 Amax分别
为生态系统表观光量子效率 (mg CO2·滋mol-1pho)
和潜在最大 CO2 同化速率(mg CO2·m-2·s-1,即
PAR趋于极大时生态系统净光合速率);Re为白天
生态系统暗呼吸速率(mg CO2·m-2·s-1).
由于涡度相关系统观测的 CO2 通量为 NEE,白
天生态系统呼吸(Reco,d, mg CO2·m-2·s-1)依据
Reco,n与 Ts的函数关系外延来估算[9],Reco,d与 Reco,n
之和即可得到生态系统的总呼吸量(Reco). 生态系
统的总初级生产力(GPP)为 NEE与 Reco之差[23] .
GPP=NEE-Reco (4)
运用线性回归分析方法分析 Reco,n与 Ts的指数
关系和 Reco,n与土壤体积含水量的二次曲线关系;用
非线性拟合方法分析生长季各月白天 NEE 与 PAR
的直角双曲线关系. 所有数据分析均基于统计分析
软件 SPSS 16. 0 完成,相关的图形均基于 Sigmaplot
11. 0 软件完成.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 滨海湿地环境因子的季节变化
由图2可以看出,2011年5—10月,该地区平
图 2摇 生长季芦苇湿地的气温(Ta)、5 cm 土壤温度(Ts)、10
cm(SWC10)和 20(SWC20) cm土壤体积含水量、饱和水汽压
和降雨量的月变化
Fig. 2摇 Variations of air temperature (Ta), soil temperature at
5 cm depth (Ts), volumetric soil moisture at 10 cm (SWC10)
and 20 cm (SWC20) depth, vapor pressure deficit and precipita鄄
tion during the growing season in 2011.
71429 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨利琼等: 黄河三角洲芦苇湿地生长季净生态系统 CO2 交换及其环境调控机制摇 摇 摇 摇
均气温为 21. 1 益,月均最高(7 月)和最低气温(10
月)为 26郾 0 和 13. 6 益;5 cm 深处土壤温度平均为
22. 2 益 .在生长季的前期,降雨稀少,10 和 20 cm处
的土壤体积含水量(SWC)维持在一个较低的水平,
随着降雨量的增大,10 cm 处的 SWC 较 20 cm 处的
SWC先快速增高,而后维持在一个较高的水平. 饱
和水汽压差(VPD)有明显的季节差异,最大值出现
在 6 月中旬. 研究区 2011 年生长季的降雨量为
496. 2 mm,降水主要集中在 7—9 月,8 月降雨最多,
达 215. 3 mm,占整个生长季降雨量的 43% .
2郾 2摇 生长季湿地生态系统 CO2 交换的变化
2郾 2郾 1 净生态系统 CO2 交换的日变化摇 由图 3 可以
看出,在 2011 年生长季,芦苇湿地生长季净生态系
统 CO2 交换(NEE)的日变化整体呈“U冶形曲线:在
6:00 左右 NEE由正值(释放)转为负值(吸收),随
着光合有效辐射(PAR)的增加,中午前后达到 CO2
净吸收的最大值;然后吸收量减小,到 18:00 左右,
NEE由吸收转为释放. 其中,昼夜交替的月际变化
明显.在生长季的白天,芦苇湿地生态系统净 CO2
吸收的最大值一般出现在 12:00 左右,7 月湿地
NEE日平均值达到极值( -0. 44 依0. 03) mg CO2·
m-2·s-1,夜间湿地生态系统 CO2 排放最大值为
(0郾 16依0. 01) mg CO2·m-2·s-1 .
2郾 2郾 2 净生态系统 CO2 交换、生态系统呼吸和总初
级生产力的季节动态摇 在生长季中,芦苇湿地生态
系统 NEE、生态系统呼吸(Reco )和总初级生产力
(GPP)的季节变化均呈 7—9 月较高,5—6 月和
10—11 月较低的趋势. 进入生长季后,随着水热条
件的改变以及地上植被的生长,芦苇湿地的 NEE、
Reco、GPP均呈增长趋势;Reco和 NEE 分别在 8 月 9
日和8月17日达到峰值 ,GPP于7月11日达到峰
图 3摇 生长季芦苇湿地净生态系统 CO2 交换的日变化
Fig. 3 摇 Diurnal variation of net ecosystem CO2 exchange in a
reed wetland during the growing season in 2011 (mean依SE).
图 4摇 生长季芦苇湿地生态系统总初级生产力(GPP)、生态
系统呼吸(Reco)和净生态系统 CO2 交换(NEE)
Fig. 4 摇 Variations in the ecosystem gross primary production
(GPP), ecosystem respiration (Reco ) and net ecosystem CO2
exchange (NEE) in a reed wetland during the growing season in
2011.
值.进入 9 月以后,NEE、GPP 和 Reco均呈减小趋势.
在整个生长季,GPP总量高达 2022. 77 g CO2·m-2,
Reco为 1241. 82 g CO2·m-2,芦苇湿地生态系统总净
固碳量为 780. 95 g CO2·m-2(图 4).
2郾 3摇 净生态系统 CO2 交换的环境控制机制
2郾 3郾 1 光合有效辐射对白天 NEE 的影响 摇 将生长
季 5—10 月白天的 NEE与 PAR按照 Michaelis鄄Men鄄
ten模型进行拟合,NEE 和 PAR 之间呈直角双曲线
关系(图 5).生长季各月 NEE随 PAR增加都呈增加
趋势,且随着光照的增强,光饱和点也升高. 用模型
对生长季各月的参数进行了估计,Amax和 琢 均于 6
月达到最大值,分别为 1. 06 mg CO2 ·m-2 ·s-1和
0郾 0081 mg CO2·滋mol-1 pho(表 1).
2郾 3郾 2 土壤温度和体积含水量对夜晚生态系统呼吸
表 1摇 生长季芦苇湿地各月白天 NEE和 PAR基于 Michae鄄
lis鄄Menten模型模拟参数的比较
Table 1 摇 Comparison of analog parameters between day鄄
time net ecosystem CO2 exchange and photosynthetic active
radiation using a Michaelis鄄Menten model in a reed wetland
ecosystem during the growing season in 2011
月份
Month
最大光合速率
Amax
(mg CO2·
m-2·s-1)
表观光量子
产率 琢
(mg CO2·
滋mol-1 pho)
白天生态系统
暗呼吸速率 Re
(mg CO2·
m-2·s-1)
R2
5 0. 60 0. 0027 0. 33 0. 45
6 1. 06 0. 0081 0. 65 0. 47
7 0. 94 0. 0025 0. 31 0. 62
8 0. 83 0. 0021 0. 23 0. 60
9 0. 37 0. 0013 0. 12 0. 43
10 0. 29 0. 0018 0. 16 0. 30
8142 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
图 5摇 生长季芦苇湿地白天净生态系统 CO2 交换和光合有效辐射的拟合曲线
Fig. 5摇 Simulated curves of relationship between daytime NEE and PAR in a reed wetland during the growing season in 2011.
的影响摇 利用 U*>0. 15 m·s-1时的夜晚生态系统
呼吸(Reco,n)数据与不同深度(5、10、20、30 cm)土壤
温度(Ts)进行相关分析,其中 5 cm 深处的 Ts与
Reco,n的相关性最为显著(表 2).因此采用 5 cm深处
的 Ts分析温度对 Reco,n的影响. 回归分析表明,Ts与
Reco,n呈指数关系,随着土壤温度的升高,Reco,n增大
表 2摇 夜晚生态系统呼吸与土壤温度的相关系数
Table 2 摇 Correlation coefficients of nighttime ecosystem
respiration with soil temperature
月份
Month
土壤温度 Soil temperature (益)
5 cm 10 cm 20 cm 30 cm
5 0. 53** 0. 54** 0. 51** 0. 47**
6 0. 23** 0. 11** 0. 12** 0. 42**
7 0. 24** 0. 23** 0. 20** 0. 19**
8 0. 44** 0. 39** 0. 32** 0. 09
9 0. 36** 0. 34** 0. 31** 0. 23**
10 0. 39** 0. 40** 0. 41** 0. 08
生长季
Growing season
0. 66** 0. 65** 0. 60** 0. 58**
** P <0. 01
(图 6). 当 Ts>15 益时,Reco,n随着 Ts的升高而急剧
增加.根据式(2)得到该生态系统 Q10值为 2. 30.
摇 摇 回归分析表明,生长季 Reco,n与 20 cm处土壤体
积含水量( SWC)呈显著的二次曲线关系(图 7),
SWC可解释 Reco,n约 10%的变化.由表 3 可以看出,
当 SWC在 40% ~ 50%时,Q10值最大,随着 SWC 降
低或者增加,Q10均降低,表明土壤水分和温度共同
影响着 Reco,n .
表 3摇 不同水分条件下芦苇湿地夜晚生态系统呼吸(Reco,n,
y)与 5 cm深处土壤温度(Ts,x)的关系
Table 3摇 Relationships between nighttime ecosystem respi鄄
ration (Reco,n, y) and soil temperature ( Ts, x) at 5 cm
depth under different ranges of volumetric soil moisture in a
reed wetland during the growing season
土壤体积含水量
Volumetric soil
moisture (% )
Reco,n-Ts n R2 P Q10
<40 y=0. 0132e0. 0728x 904 0. 34 <0. 001 2. 07
40 ~ 50 y=0. 0150e0. 0815x 653 0. 63 <0. 001 2. 26
逸50 y=0. 0119e0. 0810x 608 0. 28 <0. 001 2. 24
91429 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨利琼等: 黄河三角洲芦苇湿地生长季净生态系统 CO2 交换及其环境调控机制摇 摇 摇 摇
图 6摇 生长季芦苇湿地夜晚生态系统呼吸与 5 cm土壤温度和 20 cm土壤体积含水量的关系
Fig. 6摇 Relationship between nighttime ecosystem respiration (Reco,n) and soil temperature at 5 cm depth, volumetric soil moisture
(SWC) at 20 cm depth in a reed wetland during the growing season in 2011.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 生长季湿地 NEE的变化特征
本研究表明,生长季芦苇湿地各月 NEE 的日均
值呈现“U冶形变化曲线,这与以往的研究结果一
致[13,24-26] .湿地净生态系统 CO2 交换的年际变化可
以反映特定生态系统的碳源 /汇功效.由于生态系统
覆盖的植被及气候环境的不同,各湿地生态系统的碳
收支状况往往表现不一(表 4).在本研究中,整个生
长季芦苇湿地为 CO2 的汇,生态系统总净固碳量为
780. 95 g CO2·m–2,与加拿大亚伯达地区适度营养
育林沼泽地的净固碳量相当[24];明显低于中国盘锦
芦苇湿地和加拿大渥太华流域的温带香蒲沼泽地的
净固碳量[8,25];高于青藏高原湿地生态系统生长季
(5—9月)的净固碳量[9]和中国三江源人工草地生态
系统的净固碳量[26],说明黄河三角洲是一个净固碳
量相对较高的地区.与此同时,特定的生态系统可能
由于降水格局等的改变而表现出碳源 /汇的不确定
性[5,27] .
3郾 2摇 NEE的环境控制机制
3郾 2郾 1 光合有效辐射摇 PAR是影响植物光合作用的
主要限制因子[29] . 当太阳辐射强度较低时,净生态
系统 CO2 交换随着 PAR的增加而增加,其变化趋势
符合直角双曲线方程[30] . 本研究采用 Michaelis鄄
Menten方程拟合得到,黄河三角洲湿地生态系统生
长季的初始光能利用率(琢)、最大光合作用速率
(Amax)、白天生态系统呼吸速率(Reco,d)均在 6 月达
到最大值,高于青海三江源区人工草地生态系统生
长季的 琢和 Amax最大值[31] . Zhou 等[25]认为,不同生
长阶段Amax的变化与植物生长及环境条件有关. 同
表 4摇 生长季不同湿地植被类型净生态系统 CO2 交换的比较
Table 4摇 Comparison of net ecosystem CO2 exchange (NEE) in different wetland vegetations during the growing season
地点
Location
主要植被类型
Main vegetation type
净生态系统 CO2 交换
NEE (g CO2·m-2)
观测时间
Observation time
文献
Reference
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Yangtze Estuary, China
芦苇湿地
Reed wetland
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Growing season
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Elymus nutans pasture
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高寒草甸草原
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Reed wetland
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Picea and Larix fen
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香蒲沼泽
Cattail marsh
-1194. 60 2005鄄05—10 [8]
中国黄河三角洲
Yellow River Delta, China
芦苇湿地
Reed wetland
-780. 95 2011鄄05—10 本研究
This study
- 吸收 Absorption.
0242 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷
小娟等[32]认为,夏玉米田生态系统月平均 琢、Amax和
Reco,d均随叶面积指数(LAI)增加呈指数增长.
3郾 2郾 2 土壤温度 摇 有研究表明,夜晚生态系统呼吸
速率(Reco,n)随着 Ts的升高而增加[9,33-34] . 本研究
中,生长季芦苇湿地 Reco,n与 5 cm 处 Ts呈指数关系
(图 6).这与徐玲玲等[35]对青藏高原高寒草甸生态
系统和吴力博等[26]对三江源区人工草地的研究相
一致. Q10是衡量生态系统呼吸对温度变化的敏感程
度.在 2011 年生长季,芦苇湿地生态系统的 Q10值为
2. 30,接近于盘锦芦苇湿地的年均 Q10值(2郾 38) [25],
但是远低于三江源地区人工草地生态系统的 Q10值
(4. 81) [26],说明黄河三角洲湿地生态系统呼吸对温
度变化的敏感性相对较低. 温度与水分对生态系统
CO2 通量起着重要作用[36-38] .
3郾 2郾 3 土壤水分摇 水分条件对生态系统 Reco,n的影响
仅次于温度[39] . 相对于其他陆地生态系统,湿地通
常不会因土壤水分过低而影响土壤呼吸,反而会由
于土壤水分过高,导致呼吸产物 CO2 的排放受到限
制[40] . Zhou 等[25]研究认为,在 7、8 月,土壤水分饱
和导致 Reco,n主要来自植被呼吸,从而影响 NEE 与
Ts的关系. 本研究中, Ts和土壤水分共同影响着
Reco,n .黄祥忠等[41]对锡林河流域羊草草原的研究表
明,土壤含水量和土壤温度控制着 NEE 的大小;王
俊峰等[42]也认为,5 cm 处 Ts和土壤水分与 CO2 排
放通量显著相关.除此之外,淹水时的水位也是影响
湿地 NEE的重要因素,高水位可能抑制湿地生态系
统呼吸和阻碍 CO2 的传输[13] .但是,宋涛[11]对三江
平原生态系统 CO2 通量的长期观测研究表明,尽管
在观测期间水位的变化范围很大(2 ~ 28 cm),但是
平均 Reco,n与水位并没有显著的相关性;Bonneville
等[8]也认为,CO2 通量和水位没有明显的关系.今后
应加强有关水分对湿地生态系统呼吸影响机制的
研究.
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作者简介摇 杨利琼,女,1987 年生,硕士研究生.主要从事滨
海湿地碳循环研究. E鄄mail: lqyang@ yic. ac. cn
责任编辑摇 李凤琴
2242 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 24 卷