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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 14 期摇 摇 2012 年 7 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
海滨沙地砂引草对沙埋的生长和生理适应对策 王摇 进,周瑞莲,赵哈林,等 (4291)……………………………
外源 K+和水杨酸在缓解融雪剂对油松幼苗生长抑制中的效应与机理 张摇 营,李法云,严摇 霞,等 (4300)…
钱塘江中游流域不同空间尺度环境因子对底栖动物群落的影响 张摇 勇,刘朔孺,于海燕,等 (4309)…………
贡嘎山东坡非飞行小型兽类物种多样性的垂直分布格局 吴永杰,杨奇森,夏摇 霖,等 (4318)…………………
基于斑块的红树林空间演变机理分析方法 李春干,刘素青,范航清,等 (4329)…………………………………
亚热带六种天然林树种细根养分异质性 熊德成,黄锦学,杨智杰,等 (4343)……………………………………
浙江省植被 NDVI动态及其对气候的响应 何摇 月,樊高峰,张小伟,等 (4352)…………………………………
亚热带 6 种天然林树种细根呼吸异质性 郑金兴,熊德成,黄锦学,等 (4363)……………………………………
亚高山 /高山森林土壤有机层氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度特征 王摇 奥,吴福忠,何振华,等 (4371)………
耕作方式对紫色水稻土轻组有机碳的影响 张军科,江长胜,郝庆菊,等 (4379)…………………………………
火烧对长期封育草地土壤碳固持效应的影响 何念鹏,韩兴国,于贵瑞,等 (4388)………………………………
闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比 王维奇,曾从盛,仝摇 川,等 (4396)………………………
2010 年夏季珠江口海域颗粒有机碳的分布特征及其来源 刘庆霞,黄小平,张摇 霞,等 (4403)………………
新疆冷泉沉积物葡萄糖利用细菌群落多样性的稳定同位素标记分析 楚摇 敏,王摇 芸,曾摇 军,等 (4413)……
土壤微生物群落多样性解析法:从培养到非培养 刘国华,叶正芳,吴为中 (4421)………………………………
伊洛河河岸带生态系统草本植物功能群划分 郭屹立,卢训令,丁圣彦 (4434)…………………………………
濒危植物蒙古扁桃不同地理种群遗传多样性的 ISSR分析 张摇 杰,王摇 佳,李浩宇,等 (4443)………………
强潮区较高纬度移植红树植物秋茄的生理生态特性 郑春芳,仇建标,刘伟成,等 (4453)………………………
冬季高温对白三叶越冬和适应春季“倒春寒冶的影响 周瑞莲,赵摇 梅,王摇 进,等 (4462)……………………
中亚热带细柄阿丁枫和米槠群落细根的生产和死亡动态 黄锦学,凌摇 华,杨智杰,等 (4472)…………………
欧美杨水分利用效率相关基因 PdEPF1 的克隆及表达 郭摇 鹏,金摇 华,尹伟伦,等 (4481)……………………
再力花地下部水浸提液对几种水生植物幼苗的化感作用 缪丽华,王摇 媛,高摇 岩,等 (4488)…………………
无致病力青枯雷尔氏菌对烟草根系土壤微生物脂肪酸生态学特性的影响
郑雪芳,刘摇 波,蓝江林,等 (4496)
………………………………………
……………………………………………………………………………
基于更新和同化策略相结合的遥感信息与水稻生长模型耦合技术的研究
王摇 航,朱摇 艳,马孟莉,等 (4505)
………………………………………
……………………………………………………………………………
温度和体重对克氏双锯鱼仔鱼代谢率的影响 叶摇 乐,杨圣云,刘摇 敏,等 (4516)………………………………
夏季西南印度洋叶绿素 a分布特征 洪丽莎,王春生,周亚东,等 (4525)…………………………………………
大沽排污河生态修复河道水质综合评价及生物毒性影响 王摇 敏,唐景春,朱文英,等 (4535)…………………
李肖叶甲成虫数量及三维空间格局动态 汪文俊,林雪飞,邹运鼎,等 (4544)……………………………………
专论与综述
基于景观格局的城市热岛研究进展 陈爱莲,孙然好 ,陈利顶 (4553)……………………………………………
沉积物质量评价“三元法冶及其在近海中的应用 吴摇 斌,宋金明 ,李学刚,等 (4566)…………………………
问题讨论
中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策 胡新军,张摇 敏,余俊锋,等 (4575)……………………………………
研究简报
稻秸蓝藻混合厌氧发酵沼液及其化学物质对尖孢镰刀菌西瓜专化型生长的影响
刘爱民,徐双锁,蔡摇 欣,等 (4585)
………………………………
……………………………………………………………………………
佛山市农田生态系统的生态损益 叶延琼,章家恩,秦摇 钟,等 (4593)……………………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*314*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*33*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄07
封面图说: 噶龙山南坡的高山湖泊———喜马拉雅山南坡的嘎龙山光照强烈、雨量充沛,尽管是海拔 4500 多米的高寒地区,山上
的草甸依然泛着诱人的翠绿色,冰川和雪山的融水汇集在山梁的低洼处形成了一个又一个的高山湖泊,由于基底的
差别和水深的不一样,使得纯净清澈的冰雪融水在湖里呈现出不同的颜色,湖面或兰或绿、颜色或深或浅,犹如一块
块通体透明的翡翠镶嵌在绿色的绒布之中。 兰天下面,白云落在山间,通往墨脱的公路像丝带一样随随便便地缠绕
着,一幅美丽的自然生态画卷就这样呈现在你的面前。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 14 期
2012 年 7 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 14
Jul. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31000209; 40671174);福建省公益类研究所专项 (2011R1037鄄 5);福建省教育厅资助项目( JB11030);
福建师范大学优秀青年骨干教师培养基金(fjsdky2012007)
收稿日期:2011鄄07鄄15; 摇 摇 修订日期:2011鄄12鄄13
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: cszeng@ fjnu. edu. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201107151052
王维奇,曾从盛,仝川,王纯.闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比.生态学报,2012,32(14):4396鄄4402.
Wang W Q, Zeng C S, Tong C, Wang C. Stoichiometry of carbon dioxide and methane emissions in Minjiang River estuarine tidal wetland. Acta Ecologica
Sinica,2012,32(14):4396鄄4402.
闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比
王维奇1,2,曾从盛1,2,*,仝摇 川1,2,王摇 纯3
(1. 福建师范大学地理研究所,福州摇 350007;2. 福建师范大学亚热带湿地研究中心,福州摇 350007;
3. 福州市金桥高级中学,福州摇 350004)
摘要:为了阐明河口潮汐湿地碳源温室气体排放的化学计量比特征,对闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放进行了测定与分
析。 结果表明:芦苇湿地和短叶茳芏湿地二氧化碳与甲烷排放均呈现正相关;涨潮前、涨落潮过程和落潮后芦苇湿地和短叶茳
芏湿地 CO2 颐CH4 月平均值分别为 55. 4 和 185. 0,96. 3 和 305. 5,68. 7 和 648. 6,3 个过程芦苇湿地和短叶茳芏湿地 CO2 颐CH4 差
异均不显著(P>0. 05),2 种植物湿地 CO2 颐CH4 对潮汐的响应并不一致,但均在涨潮前表现为最低;涨潮前、涨落潮过程和落潮
后均表现为芦苇湿地 CO2 颐CH4 低于短叶茳芏湿地(P<0. 05);河口潮汐湿地 CO2 颐CH4 为空间变异性>时间变异性,潮汐、植物
和温度均对 CO2 颐CH4 的变化具有一定的调节作用。
关键词:二氧化碳;甲烷;化学计量比;潮汐湿地;闽江河口
Stoichiometry of carbon dioxide and methane emissions in Minjiang River
estuarine tidal wetland
WANG Weiqi1,2, ZENG Congsheng1,2,*, TONG Chuan1,2, WANG Chun3
1 Institute of Geography, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
2 Research Center of Wetlands in Subtropical Region, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
3 Fuzhou Jinqiao Senior Middle School, Fuzhou 350004, China
Abstract: Gas exchange between soils and the atmosphere is an important contributory factor to global climate change due to
increasing release of greenhouse gases (N2O, CO2, CH4, etc. ) . CO2 and CH4 are the principal gases. Wetland is one of
the important ecosystems for carbon cycle, especially for the CO2 and CH4 exchange. Wetland ecosystem emits CO2 and CH4
through aerobic and anaerobic respiration and fixes carbon (CO2) through photosynthesis. So the ratio of CO2 to CH4 is
important to reveal the greenhouse gas emissions of carbon sources and to mediate their emissions.
An amount of approximately 18,000 km of coastline in China is covered by an estimated 12,000 km2 of tidal estuary
wetlands. These tidal wetlands are generally rich in animal and plant diversity and appear to have important biogeochemical
roles within the entire estuary ecosystem. One of these important tidal wetland ecosystems is found within the Minjiang River
estuary in southeast China, which is located at the transition of mid鄄 and southern subtropical climate zones in China.
Vegetation and tide are two important factors influencing the biochemistry process of estuarine wetland and thereby
controlling CO2 and CH4 emissions. Most of the previous studies have been showed that plants act as a key control on the
spatial variability of CO2 and CH4 emissions due to their influence on the formation and transportation. Tidal systems are
likely to be affected by tidal processes including time of inundation and salinity. Flooding is known to reduce CO2 and CH4
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emissions, probably by blocking the pathway of CO2 and CH4 release. However, the effects of vegetation and tide on
CO2 颐CH4 values are not clear.
This study was conducted in the Shanyutan wetland (119毅34忆12义—119毅40忆40义E, 26毅00忆36义 —26毅03忆426义N), which
is the largest tidal wetland (nearly 3120 hm2) in the Minjiang River estuary. The climate is warm and wet, with a mean
annual temperature of 19. 6益 and a mean annual precipitation of 1346 mm. The Shanyutan wetland is belt鄄shaped. The
sediment surface at the study site is submerged for 3—3. 5 hours during each tidal inundation. The vegetation mainly
occupies two zones: a 150—200 m wide Scirpus lacustris zone close to the sea, and a 150 m wide Phragmites australis and
Cyperus malaccensis var. brevifolius zone which extends from the intertidal zone to near the bank.
Here we examined the stoichiometry characteristics of carbon鄄source greenhouse gas emissions in Minjiang River
estuarine tidal wetland. The results showed that the emission fluxes of CO2 in both Phragmites australis wetland and Cyperus
malaccensis var. brevifolius wetland were positively correlated with the emission fluxes of CH4 . The monthly average
CO2 颐CH4 values in P. australis wetland and C. malaccensis wetland were 55. 4 and 185. 0, 96. 3 and 305. 5, and 68. 7
and 648. 6 in the stages of before high tide, during tidal fluctuation, and after ebb, respectively. But the monthly average
CO2 颐CH4 values were not significantly different in the three different stages for both P. australis wetland and C.
malaccensis wetland (P > 0. 05). The lowest CO2 颐CH4 values were found before high tide in both wetlands but with
different responses to tide. The monthly average CO2 颐CH4 values in the three stages for P. australis wetland were lower
than those for C. malaccensis wetland (P<0. 05). Our results indicated that the spatial variation of CO2 颐CH4 values was
greater than the temporal one in estuarine tidal wetland, and tide, vegetation type and temperature were the key factors
controlling the variation of CO2 颐CH4 .
Key Words: carbon dioxide; methane; stoichiometry; tidal wetland; Minjiang River estuary
湿地土壤与大气之间的碳交换主要为光合作用从大气中固定二氧化碳,并通过生态系统呼吸将部分碳
(二氧化碳和甲烷)返还到大气中,关于湿地碳汇的功能现在已达成共识,但作为生态系统呼吸中(二氧化碳
和甲烷 2 种碳产物)释放的碳的主要类型尚不确定,因湿地环境差异而不同[1]。
生态化学计量学为研究元素的生物地球化学循环和生态学过程提供了一种新思路[2],并受到生态学家
的关注,在植物组织、土壤和枯落物元素生态化学计量学研究领域均取得了丰硕的成果[3鄄6],关于生态系统初
级生产(二氧化碳固定)和甲烷排放的化学计量学特征国外开展了一些研究,已有研究主要是对水稻田、高纬
度的泥炭地和低纬度沼泽为研究对象[7鄄9],据作者了解,以河口潮汐湿地为对象的研究国际上尚未见专门报
道,对生态系统呼吸过程中 2 种碳产物(二氧化碳和甲烷)的化学计量比及其影响因子的深入探讨也未见报
道。 实际上,开展相关研究,对建立生态系统碳交换模型和估算碳源温室气体的排放是十分有效的[9],因此,
加强该领域的研究很有必要。
闽江河口湿地受潮汐水位周期性变化的影响,植物和土壤淹没或出露于大气,这将影响着湿地碳的固定
和释放。 芦苇(Phragmites australis)和短叶茳芏(Cyperus malaccensis var. brevifolius)是分布于闽江河口湿地最
为典型的优势植物,芦苇(禾本科)和短叶茳芏(叶退化,莎草科)在光合特征和呼吸特征均有所差异,其碳释
放产物化学计量比存在着怎样的差异,还不清楚。
基于此,本研究选择闽江河口芦苇湿地和短叶茳芏湿地为研究对象,对河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷 2
种碳释放产物排放特征及其相关性、化学计量比月动态及其对潮汐、植物等因子的响应作以分析,并对不同植
物湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比是否存在着内稳性(或高度变异性)进行了探讨,为增加湿地碳固定,
减少碳源温室气体排放提供重要的理论依据。
1摇 材料与方法
1. 1摇 研究区与采样点
摇 摇 选择闽江河口鳝鱼滩湿地作为研究区域[10]。 芦苇和短叶茳芏是鳝鱼滩湿地的主要优势沼泽植物,分布
7934摇 14 期 摇 摇 摇 王维奇摇 等:闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比 摇
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于鳝鱼滩湿地的中高潮滩,面积大,范围广,常组成单优势种群落。 芦苇,植株高大,地上茎每节生 1 个叶片,
叶片披针形或宽条形,有明显的地下根状茎,比较粗大,中空,春季为分蘖期和生长发育期,成熟期株高约为 2
m;短叶茳芏,成簇生长,茎呈三棱形,叶着生于地上茎基部,地下茎匍匐横生表土层,成熟期株高约为 1. 5
m[11鄄12]。 采样点选择在鳝鱼滩湿地中西部五门闸附近(119毅37忆31义E, 26毅01忆46义N),芦苇和短叶茳芏 3 月初进
入生长期,芦苇地上最大生物量((1524. 8依78. 9) g / m2)高于短叶茳芏(1062. 4 g / m2) [11鄄12];芦苇枯落物的分
解速率要慢于短叶茳芏[13],芦苇湿地土壤(0—60 cm)理化特征与短叶茳芏湿地相比,具有较低的 pH 值
(6郾 01 和 6. 14)和容重(0. 86 g / m3 和 1. 00 g / m3)、较高的盐度(0. 86 mS / cm 和 0. 77 mS / cm)和有机碳含量
(22郾 06 mg / g和 19. 71 mg / g) [14]。 基于芦苇湿地和短叶茳湿地植物形态特征、生物量、枯落物分解速率以及
湿地土壤特性的差异,为探讨不同湿地植物群落湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比及其影响因子提供了理
想的实验地。
1. 2摇 气样采集和测定分析
2009 年 1 月—12 月,在每月阴历初三或初四(中潮日)的 9:00—16:00,在涨潮前、涨落潮过程和落潮后 3
个不同潮汐阶段采用静态箱法(暗箱)进行取样(涨潮前 1 h、涨潮开始 30 min 和完全落潮后 1 h 分别开始相
应的第 1 次抽气取样,取样量 100 mL),每种植物样地各设置 3 个静态箱重复。 气样带回实验室立刻采用
Shimadzu GC鄄2010 气相色谱仪测定,具体方法描述参见文献[15]。
3 个不同潮汐阶段湿地排向大气环境的二氧化碳和甲烷排放计算公式[16]为:
F= H
V
·dc
dt
· 273273+
æ
è
ç
ö
ø
÷
T
式中,F为二氧化碳和甲烷排放(mmol m-2 h-1));V为标准状态下的气体摩尔体积;dc / dt 为静态箱内二氧化
碳和甲烷浓度变化率;T为静态箱内温度(益);H为静态箱内气体部分高度(涨潮前和落潮后为 170 cm,即中
箱高度+顶箱高度)。 以涨落潮过程中 3 次抽气时测定的箱外潮水水位的平均值近似地作为涨落潮过程中静
态箱内水体的平均高度值 Hwater,则涨落潮过程中静态箱内上部气体的高度为 170 cm-Hwater,并以此近似表征
涨落潮过程中静态箱内上部气体部分的高度。 静态箱内二氧化碳和甲烷含量变化率通过对每次采集的 3 个
气样二氧化碳和甲烷含量测定值进行线性回归分析获得[17]。
1. 3摇 环境因子测定
芦苇和短叶茳芏样地开始涨潮前 1 h和完全落潮后 1 h土壤表层(10 cm 深度)的温度、Eh、pH 值和盐度
分别采用 IQ150 便携式 pH /氧化还原电位 /温度计(IQ Scientific Instruments, USA)和 2265FS便携式电导盐分
计(Spectrum Technologies Inc, USA)原位同步测定,气温采用便携式气象仪(Kestrel鄄 3500, USA)测定。
1. 4摇 数据处理
数据分析处理采用 Excel 2003 及 SPSS13. 0 软件。 芦苇湿地和短叶茳芏湿地二氧化碳和甲烷排放的
化学计量比的差异性检验采用成对样本 T 检验,二氧化碳和甲烷排放的化学计量比和环境因子的相关
性分析采用 Pearson相关分析。 CO2 颐CH4 采用的物质的量之比。
2摇 结果与分析
2. 1摇 二氧化碳和甲烷排放特征
芦苇湿地涨潮前、涨落潮过程中和落潮后二氧化碳和甲烷排放月变化平均值分别为 12. 81 mmol m-2
h-1 和 0. 48 mmol m-2 h-1,5. 23 mmol m-2 h-1 和 0. 13 mmol m-2 h-1,11. 50 mmol m-2 h-1 和 0. 28 mmol m-2
h-1,变异系数分别为 70. 5%和 148. 4% ,78. 0%和 126. 5% ,54. 9%和 116. 0% ;短叶茳芏湿地涨潮前、涨
落潮过程中和落潮后二氧化碳和甲烷排放月变化平均值分别为 7. 69 mmol m-2 h-1 和 0. 06 mmol m-2 h-1,
3. 52 mmol m-2 h-1 和 0. 01 mmol m-2 h-1,10. 35 mmol m-2 h-1 和 0. 06 mmol m-2 h-1,变异系数分别为
69郾 8%和 86. 9% ,118. 8%和 89. 9% ,71. 8%和 114. 8% 。 芦苇湿地和短叶茳芏湿地二氧化碳和甲烷排放
均表现为非涨潮阶段>涨落潮阶段,二氧化碳排放高于甲烷,2 种植物湿地二氧化碳和甲烷排放均为芦苇
8934 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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湿地>短叶茳芏湿地(图 1)。
图 1摇 芦苇湿地和短叶茳芏湿地 CH4 和 CO2 排放月动态
Fig. 1摇 Monthly dynamics of CO2 and CH4 emissions in P. australis wetland and C. malaccensis wetland
2. 2摇 二氧化碳和甲烷排放的关系
二氧化碳和甲烷是湿地生态系统土壤碳分解的 2 种主要产物,同时,在湿地土壤环境中,分解产生的
二氧化碳经过氢还原可以生成甲烷,厌氧分解产生的甲烷可被甲烷氧化菌氧化生成二氧化碳,因此,2 种
产物理论上应存在一定的联系。 本研究对闽江河口芦苇湿地和短叶茳芏湿地涨潮前、涨落潮过程和落
潮后二氧化碳和甲烷排放的关系进行线性、对数和指数模型拟合。 研究结果表明,除短叶茳芏湿地落潮
后二氧化碳和甲烷排放之间指数拟合程度较好外,其他均为线性拟合程度最佳(表 1),并呈现显著或极
显著相关。
表 1摇 CO2 和 CH4排放的相关关系
Table 1摇 The relationship of CO2 and CH4 emission
湿地类型
Wetland types
潮汐过程
Tidal stages
拟合方程
Fitting equation R
2 P
芦苇湿地 涨潮前 Before flood y=0. 0617x-0. 3133 0. 6134 0. 002
P. australis wetland 涨落潮 Flood and ebb y=0. 025x-0. 0002 0. 3824 0. 020
落潮后 After ebb y=0. 0424x-0. 2091 0. 6789 0. 001
短叶茳芏湿地 涨潮前 Before flood y=0. 0077x-0. 0013 0. 6739 0. 001
C. malaccensis wetland 涨落潮 Flood and ebb y=0. 0024x+0. 0042 0. 8311 0. 000
落潮后 After ebb y=0. 0068e0. 1279x 0. 3101 0. 046
2. 3摇 二氧化碳和甲烷排放化学计量比月动态
芦苇湿地和短叶茳芏湿地在涨潮前、涨落潮过程和落潮后 3 个不同潮汐阶段 CO2 颐CH4(碳源温室气体排
放化学计量比或称为生态系统呼吸产物化学计量比)均具有明显的季节变化(图 2),但 2 种植物 CO2 颐CH4 的
变化模式并不一致。 涨潮前阶段,芦苇湿地和短叶茳芏湿地 CO2 颐CH4 分别在 6 月(138. 9)和 12 月(605. 6)
达到峰值,低值分别出现在 8 月(5. 0)和 6 月(42. 6),月平均值分别为 55. 4 和 185. 0;在涨落潮过程,芦苇和
9934摇 14 期 摇 摇 摇 王维奇摇 等:闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比 摇
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短叶茳芏湿地 CO2 颐CH4 分别在 9 月(443. 0)和 4 月(841. 0)达到峰值,低值均出现在 12 月(7. 6)和(56. 3),
月平均值分别为 96. 3 和 305. 5;落潮后阶段,芦苇和短叶茳芏湿地 CO2 颐CH4 分别在 1 月(117. 8)和 3 月
(3105. 0)达到峰值,低值分别出现在 8 月(8. 8)和 10 月(46. 0),月平均值分别为 68. 7 和 648. 6,峰值和低值
的出现与潮汐性质和植物生长状态密切相关,但其机理性的研究有待今后进一步深入开展。 从月平均值看,
芦苇湿地 CO2 颐CH4 表现为涨落潮过程>落潮后>涨潮前(P>0. 05),短叶茳芏湿地 CO2 颐CH4 表现为落潮后>涨
落潮过程中>涨潮前(P>0. 05),2 种植物湿地 CO2 颐CH4 对潮汐的响应并不一致,但均在涨潮前表现为最低。
涨潮前、涨落潮过程、落潮后均表现为芦苇湿地 CO2 颐CH4 低于短叶茳芏湿地(P<0. 05)。
图 2摇 芦苇湿地和短叶茳芏湿地 CO2: CH4月动态
Fig. 2摇 Monthly dynamics of CO2: CH4 in P. australis wetland and C. malaccensis wetland
除潮汐和植物因子外,气温、土温和 pH值等环境因子均在不同程度上影响着二氧化碳和甲烷的排放(即
对微生物活性的影响而调节二氧化碳和甲烷排放),因此也将对 CO2 颐CH4 产生深刻地影响。 本研究中,对淹
水阶段的涨落潮过程 CO2 颐CH4 与平均潮汐水位作以相关发现,芦苇湿地和短叶茳芏湿地 CO2 颐CH4 与平均潮
汐水位均呈现负相关(R= -0. 457,P>0. 05;R = -0. 303,P>0. 05)。 与此同时,对非淹水阶段(涨潮前和落潮
后)CO2 颐CH4 与气温、土温和 pH值等因子作以相关分析,结果表明,芦苇湿地涨潮前 CO2 颐CH4 主要受到多因
子的影响,落潮后则表现为与气温、土温、pH值和 Eh的显著或极显著相关,短叶茳芏湿地则表现为涨潮前与
落潮后均受到气温和土温的显著影响,综合来看,气温和土温是影响非淹水阶段湿地 CO2 颐 CH4 的主要因子
(表 2),落潮后 CO2 颐CH4 受到环境的调节作用明显,与潮水性质的月变化差异较大导致落潮后土壤理化特征
的高度变异,涨潮前土壤的理化特征维持在相对稳定范围有关。
表 2摇 CO2 颐CH4 与环境因子的相关关系
Table 2摇 Correlation of CO2 颐CH4 and environmental factors
芦苇湿地 P. australis wetland
气温 Air
Temeperature
土温 Soil
Temperature pH Eh
盐度
Salinity
短叶茳芏湿地 C. malaccensis wetland
气温 Air
Temeperature
土温 Soil
Temperature pH Eh
盐度
Salinity
涨潮前 Before flood -0. 506 -0. 428 0. 290 -0. 316 0. 462 -0. 618* -0. 658* 0. 269 -0. 226 0. 183
落潮后 After ebb -0. 748** -0. 715** 0. 633* -0. 721** 0. 471 -0. 541* -0. 543* 0. 493 -0. 575* 0. 785**
摇 摇 * 表示显著相关(P<0. 05);** 表示极显著相关(P<0. 01)
2. 4摇 不同研究尺度二氧化碳和甲烷排放化学计量比的变异性
芦苇和短叶茳芏湿地月平均的 CO2颐CH4 潮汐变异系数分别为 177. 0%和 157. 5%,涨潮前、涨落潮过程以及
落潮后的月平均的 CO2颐CH4 植物变异系数分别为 206. 6%、200. 3%、185. 1%,涨潮前、涨落潮过程以及落潮后芦
苇湿地和短叶茳芏湿地月平均的温度和植物生长条件等导致的 CO2 颐CH4 月变异系数分别 111郾 4%、192. 3%、
104. 7%;169. 7%、162. 5%、128. 9%。 植物差异导致的空间 CO2颐CH4 变异系数大于潮汐导致的 CO2 颐CH4 日变异
系数和温度和植物生长状态导致的 CO2颐CH4 月变异系数,即空间变异性>时间变异性(图 3),同时也说明对于同
一植物湿地而言,对其 CO2颐CH4 变异性具有一定的调节作用,形成了相对较低的 CO2 颐CH4 变异系数,植物种类
0044 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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的差异使得光合作用、呼吸作用等均发生改变,其之间的 CO2颐CH4 变异性相对较高。
图 3摇 湿地 CO2 颐CH4变异系数
Fig. 3摇 CO2 颐CH4 variation coefficient of wetland
3摇 结论与讨论
潮汐是闽江河口湿地水位变化的最为重要的因子,从月平均值看,芦苇湿地 CO2 颐CH4 表现为涨落潮过程
>落潮后>涨潮前,短叶茳芏湿地 CO2 颐CH4 表现为落潮后>涨落潮过程>涨潮前,2 种植物湿地 CO2 颐CH4 对潮
汐的响应并不一致,但均在涨潮前表现为最低,说明受潮汐的影响(涨落潮过程和落潮后)CO2 颐CH4 升高。 作
者认为主要是由于以下几方面原因造成的:第一,在潮水淹没地表之前,实际上地下水位也在升高,并以垂直
流为主[18],使得土壤中残存的氧气被排挤到大气中,生态系统呼吸的有氧呼吸二氧化碳产物逐渐减少,厌氧
呼吸甲烷产物逐渐增加,CO2 颐CH4 较低;第二,涨落潮过程潮汐带来的富含硫酸盐等电子受体的海水入侵,抑
制了甲烷产生和排放(芦苇湿地和短叶茳芏湿地分别比涨潮前降低了 72. 9%和 83. 3% ),但二氧化碳的相对
改变程度不大(芦苇和短叶茳芏湿地分别比涨潮前降低了 59. 2%和 54. 2% ), 二氧化碳和甲烷的不等量变化
形成了较高的 CO2 颐CH4;第三,落潮后主要是因为潮流退去的过程中,以水平流动为主[18],使得氧气爆发式的
输入,土壤环境处于极度厌氧向氧含量增加的趋势过渡,这种复杂情形下甲烷存在瞬时减小或恢复到涨潮前
的潜势,二氧化碳排放则不断增加,在某一时刻可能超过涨潮前,直到最后达到涨潮前的水平,但落潮后二氧
化碳和甲烷排放的恢复速度因植物及其底栖微生物的差异而有所不同,综观落潮后湿地二氧化碳和甲烷排放
的变化趋势,势必会形成较高的 CO2 颐CH4。
摇 图 4摇 芦苇湿地和短叶茳芏湿地 CO2 颐CH4比较
Fig. 4摇 Comparision of CO2 颐CH4 in P. australis wetland and C.
malaccensis wetland
同一过程不同字母表示差异显著
此外,在涨潮前、涨落潮过程和落潮后均表现为芦
苇湿地 CO2 颐CH4 低于短叶茳芏湿地(图 4,采用的是月
平均值),这与植物导致的二氧化碳和甲烷产生与释放
机制的差异有关。 二氧化碳主要源于植物和土壤的呼
吸,受到植物体气体传输作用的影响较小,芦苇湿地和
短叶茳芏湿地生态系统呼吸中二氧化碳产物的大小关
系虽然为芦苇湿地>短叶茳芏湿地,但差异不显著(P>
0. 05)。 甲烷同样为芦苇湿地>短叶茳芏湿地,除涨潮
前差异不显著(P>0. 05),涨落潮过程中和落潮后差异
显著(P<0. 05),由此可知相对于二氧化碳排放,甲烷排
放的快速减小,是导致短叶茳芏湿地形成较高 CO2 颐CH4
的主要原因(短叶茳芏湿地较芦苇湿地涨潮前、涨落潮过程、落潮后二氧化碳和甲烷降低的比例分别为 40.
0%和 87. 5% 、32. 7%和 92. 3% 、10. 0%和 78. 6% )。 甲烷排放表现为短叶茳芏湿地低于芦苇湿地,这与甲烷
代谢过程密切相关,较低的甲烷产生潜力[19]和低效的甲烷扩散传输方式使得短叶茳芏湿地甲烷排放较低(芦
苇以对流传输方式为主) [20]。
1044摇 14 期 摇 摇 摇 王维奇摇 等:闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比 摇
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致谢:本研究在野外采样和室内样品分析过程中得到了福建师范大学黄佳芳、廖稷、姚顺、鄂焱、陈重安同学的
帮助,特此致谢。
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2044 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 14 July,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Growth and physiological adaptation of Messerschmidia sibirica to sand burial on coastal sandy
WANG Jin,ZHOU Ruilian, ZHAO Halin,et al (4291)
…………………………………………
……………………………………………………………………………
Alleviation effect and mechanism of exogenous potassium nitrate and salicylic acid on the growth inhibition of Pinus tabulaeformis
seedlings induced by deicing salts ZHANG Ying, LI Fayun, YAN Xia, et al (4300)……………………………………………
Influence of different spatial鄄scale factors on stream macroinvertebrate assemblages in the middle section of Qiantang River Basin
ZHANG Yong,LIU Shuoru,YU Haiyan,et al (4309)
……
………………………………………………………………………………
Species diversity and distribution pattern of non鄄volant small mammals along the elevational gradient on eastern slope of Gongga
Mountain WU Yongjie, YANG Qisen, XIA Lin, et al (4318)……………………………………………………………………
A patch鄄based method for mechanism analysis on spatial dynamics of mangrove distribution
LI Chungan,LIU Suqing,FAN Huangqing,et al (4329)
……………………………………………
……………………………………………………………………………
Nutrient heterogeneity in fine roots of six subtropical natural tree species
XIONG Decheng,HUANG Jinxue,YANG Zhijie,et al (4343)
………………………………………………………………
………………………………………………………………………
Variation of vegetation NDVI and its response to climate change in Zhejiang Province
HE Yue, FAN Gaofeng, ZHANG Xiaowei, et al (4352)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………
Heterogeneity in fine root respiration of six subtropical tree species
ZHENG Jinxing, XIONG Decheng, HUANG Jinxue, et al (4363)
……………………………………………………………………
…………………………………………………………………
Characteristics of ammonia鄄oxidizing bacteria and ammonia鄄oxidizing archaea abundance in soil organic layer under the subalpine /
alpine forest WANG Ao, WU Fuzhong, HE Zhenhua, et al (4371)………………………………………………………………
Effect of tillage systems on light fraction carbon in a purple paddy soil
ZHANG Junke, JIANG Changsheng,HAO Qingju,et al (4379)
…………………………………………………………………
……………………………………………………………………
Effects of prescribed fire on carbon sequestration of long鄄term grazing鄄excluded grasslands in Inner Mongolia
HE Nianpeng, HAN Xingguo, YU Guirui, et al (4388)
…………………………
……………………………………………………………………………
Stoichiometry of carbon dioxide and methane emissions in Minjiang River estuarine tidal wetland
WANG Weiqi, ZENG Congsheng, TONG Chuan, et al (4396)
……………………………………
……………………………………………………………………
Distribution and sources of particulate organic carbon in the Pearl River Estuary in summer 2010
LIU Qingxia, HUANG Xiaoping,ZHANG Xia, et al (4403)
……………………………………
………………………………………………………………………
The glucose鄄utilizing bacterial diversity in the cold spring sediment of Shawan, Xinjiang, based on stable isotope probing
CHU Min, WANG Yun,ZENG Jun, et al (4413)
……………
…………………………………………………………………………………
Culture鄄dependent and culture鄄independent approaches to studying soil microbial diversity
LIU Guohua, YE Zhengfang, WU Weizhong (4421)
……………………………………………
………………………………………………………………………………
The classification of plant functional types based on the dominant herbaceous species in the riparian zone ecosystems in the Yiluo
River GUO Yili, LU Xunling, DING Shengyan (4434)……………………………………………………………………………
Genetic diversity of different eco鄄geographical populations in endangered plant Prunus mongolica by ISSR Markers
ZHANG Jie, WANG Jia, LI Haoyu, ZHANG Huirong, et al (4443)
…………………
………………………………………………………………
Ecophysiological characteristics of higher鄄latitude transplanted mangrove Kandelia candel in strong tidal range area
ZHENG Chunfang, QIU Jianbiao, LIU Weicheng, et al (4453)
…………………
……………………………………………………………………
The effect of artificial warming during winter on white clover (Trifolium repens Linn): overwintering and adaptation to coldness
in late spring ZHOU Ruilian, ZHAO Mei, WANG Jin, et al (4462)……………………………………………………………
Estimating fine root production and mortality in subtropical Altingia grlilipes and Castanopsis carlesii forests
HUANG Jinxue, LING Hua, YANG Zhijie, et al (4472)
…………………………
…………………………………………………………………………
The cloning and expression of WUE鄄related gene (PdEPF1) in Populus deltoides伊Populus nigra
GUO Peng, JIN Hua, YIN Weilun,et al (4481)
……………………………………
……………………………………………………………………………………
The allelopathy of aquatic rhizome and root extract of Thalia dealbata to seedling of several aquatic plants
MIAO Lihua, WANG Yuan, GAO Yan,et al (4488)
……………………………
………………………………………………………………………………
Effect of the avirulent strain of Ralstonia solanacearum on the ecological characteristics of microorganism fatty acids in the rhizosphere
of tobacco ZHENG Xuefang, LIU Bo, LAN Jianglin, et al (4496)………………………………………………………………
Coupling remotely sensed information with a rice growth model by combining updating and assimilation strategies
WANG Hang, ZHU Yan, MA Mengli, et al (4505)
……………………
………………………………………………………………………………
Effects of water temperature and body weight on metabolic rates of Yellowtail clownfish Amphiprion clarkii (Pisces: Perciformes)
during larval developmen YE Le, YANG Shengyun, LIU Min, et al (4516)………………………………………………………
The distribution of chlorophyll a in the Southwestern Indian Ocean in summer
HONG Lisha, WANG Chunsheng, ZHOU Yadong, et al (4525)
…………………………………………………………
…………………………………………………………………
Evaluation of the effects of ecological remediation on the water quality and biological toxicity of Dagu Drainage River in Tianjin
WANG Min, TANG Jingchun, ZHU Wenying, et al (4535)
……
………………………………………………………………………
Quantitative dynamics of adult population and 3鄄D spatial pattern of Ceoporus variabilis (Baly)
WANG Wenjun, LIN Xuefei, ZOU Yunding, et al (4544)
………………………………………
…………………………………………………………………………
Review and Monograph
Studies on urban heat island from a landscape pattern view: a review CHEN Ailian,SUN Ranhao,CHEN Liding (4553)……………
Sediment quality triad and its application in coastal ecosystems in recent years WU Bin,SONG Jinming,LI Xuegang,et al (4566)…
Discussion
Food waste management in China: status, problems and solutions HU Xinjun, ZHANG Min, YU Junfeng, et al (4575)……………
Scientific Note
Effects of microchemical substances in anaerobic fermented liquid from rice straw and cyanobacteria on Fusaruim oxysporum f. sp.
niveum growth LIU Aimin, XU Shuangsuo, CAI Xin, et al (4585)………………………………………………………………
Ecological benefit鄄loss analysis of agricultural ecosystem in Foshan City, China
YE Yanqiong, ZHANG Jiaen, QIN Zhong, et al (4593)
………………………………………………………
……………………………………………………………………………
《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
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法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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第 32 卷摇 第 14 期摇 (2012 年 7 月)
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