湿地生态系统的碳循环研究进展

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摘 要：湿地生态系统是陆地生态系统的重要碳库。该文详细阐述了气候、水文、生物群落、人类行为等因素对湿地碳循环的影响。并对现有湿地碳循环的研究方法进行了概括和总结，同时，对湿地生态系统碳循环的研究前景进行了展望。

关键词：湿地生态系统；碳循环；研究进展

中图分类号 S511 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2017）06-0121-05

Research Progress of Carbon Cycle in the Wetland Ecosystem

Liu Zhaowen

（School of Resource and Environment，Anqing Normal University，Anqing 246011，China）

Abstract：Wetland ecosystem is one important carbon stock of the terrestrial ecosystem.In this paper，there was a detailed summarization of influence on carbon cycle in wetland ecosystems on those factors，such as the climate，hydrology，biological communities and human behaviors.Meanwhile，existing research methods of carbon cycle in the wetland ecosystem was introduced in detail and an outlook of carbon cycle in wetland ecosystem was also given here.

Key words：Wetland ecosystem；Carbon cycle；Research progress

引言

湿地生态系统的碳循环是指由湿地生态系统所吸收的碳量及所制造和排放的碳量，其主要体现在二氧化碳、甲烷、土壤有机碳含量、可溶性有机碳含量等方面。湿地生态拥有强大的碳库存储能力并且因此成为碳循环的重点研究对象。通常来说，湿地生态系统由于较低的有机质分解速率和较高的生产力成为了重要的碳汇。但是在对其进行大尺度评估的过程中却存在着显著的不确定性。湿地生态系统当中的植物利用光合作用可吸收外界二氧化碳变为自身能量，而通过调节气孔行为，植物可实现与大气环境的气体交换，从而影响周边环境的水分及碳循环。甲烷主要来源于湿地，不同研究报道中所的湿地生态系统中CH4的释放量存在显著的差异，导致这一差异的原因就是在于不同地理位置、不同类型的湿地对于CH4的排放有着很大的影响。湿地甲烷的释放量主要取决于水体或是土壤的溶氧量，且环境含氧量越高，甲烷的释放量越少。湿地土壤的有机碳含量较高，极大地影响了全球大气碳循环，同时巨大的有机碳汇量也会对温室气体的排放产生影响。此外，可溶性有机碳也是湿地生态系统碳循环的重要组成部分。然而，在当前气候变化、水文条件改变的情况下，其对湿地生态系统碳循环过程有着什么影响？要研究这一问题就需要对湿地碳循环的特点、湿地水文过程与碳的输入输出，湿地碳循环及其影响因素以及湿地碳收支的研究方法进行研究。

1 湿地碳循环

1.1 湿地类型 湿地生态系统复杂多样，湿地碳循环特征的描述很难统一[1-4]。湿地碳循环示意图如图1，

湿地与森林海洋并列为全球三大生态系统[5]。湿地是大气中二氧化碳等温室气体的重要碳汇[6-7]。湿地面积虽然只占据全球陆地面积的4%～6%，但是其却包含着全球30%左右的碳[8]，是全球最大的碳库[9]。泥炭地是湿地当中最常见的地型，也是当前研究较多的湿地类型。泥炭型湿地主要分布于北半球的中高纬度地区，其面积约为全球湿地的50%～70%，总面积超过4×106km2，其碳储备占全球土壤碳储备的33%左右。北半球泥炭型湿地的碳积累约为每年20g/m2，低于其他类型湿地。但因泥炭型湿地拥有巨大的碳储备，若气候条件发生改变，其可能会成为大气环境碳的主要来源[10]。按照国际上的《湿地公约》分类，湿地一般分为海岸/海洋湿地、内陆湿地、人工湿地三大类，其碳循环情况如表1所示。

海岸/海洋湿地一般分布在海陆相交区域，在不同气候带，因温度、降水、蒸发、风等因素不同，风化作用的表现有所差异，进而影响到海岸你的发育演化，并使海岸发育具有一定的地带性；内陆湿地分布范围较广，像高山与平原，大陆与岛屿，湿润区与干旱区等，其因分布在不同的地理位置气候条件存在较大差异。淡水水体湿地是另一种重要湿地类型。通常来说，淡水水体湿地有湖泊、池塘、河流沿岸、水库等。据较早研究表明，湖泊属净碳汇，而据近些年研究发现，湖泊也属碳源。据相关研究表明，湖泊所贮存的有机碳大概为每年0.036Gt，全球湖泊所沉积的有机碳大概为0.051Gt，其中有0.035Gt源于大气二氧化碳[11]；人工湿地分布范围也比较广，其气候温和，一般适宜人居和人工养殖等。

1.2 时空化 湿地生态系统的变化受气候条件变化的影响，在春季及夏季，湿地生态系统的二氧化碳排放量会增加，而在冬季，对于冻原区的很多苔原湿地生态系统而言，二氧化碳的排放极其重要，但就目前研究状况，对于冬季二氧化碳的排放机理仍存在很多未解之迷。因地下径流、大气平衡及呼吸与光合比率之间存在差异，所以生态系统的生物地球化学特征也存在诸多不同之处，不同地区的湿地对大气碳所作出的贡献也不同。季节与时空变化对不同湿地的碳循环也存在着不同程度的影响。

大气中碳的来源主要源于热带湿地生态系统[12]。然而因北方高地湿地的碳贮量较大，且其对气候条件变化的响应非常迅速，现此地区湿地生态系统已成为湿地碳循环研究的重点。与湿地生态系统相邻的生态系统也会在很大程度上影响湿地碳循环的进程，如海岩带湿地，其不仅受湿地生态系统影响，同时还受海洋生态系统影响，海洋可使湿地的盐度发生变化，影响植物的生长，在一定程度上改变湿地的植被结构，进而对湿地生态系统产生影响[13]。但若湿地与河流相邻，则可利用引入淡水的方式来减小海洋给湿地碳循环所带来的影响。