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地势对热带雨林土壤N2O与CH4通量具有显著影响

时间:2021-02-25  来源:科技外事处  浏览次数:   作者:周文君,张一平     打印  字体: 关闭

  暖湿热带的森林土壤对区域温室气体(GHG)排放有重要贡献。然而,因土壤温室气体受底物和温湿度影响显著,故温室气体通量的空间异质性可能对其排放具有显著影响,但是通常在排放评估中被忽略。 

  为探明热带雨林地势对重要的土壤温室气体N2OCH4排放的影响,中科院西双版纳热带植物园全球变化研究组与暨南大学地下水与地球科学研究所开展合作研究,在西双版纳热带雨林典型小流域开展了地势对土壤N2OCH4影响的研究。根据地势在坡顶(upper hillslope),坡地(foot of hillslope),汇水区(flat groundwater discharge zone) 设置了观测点,分别进行土壤N2OCH4和土壤理化性状的观测,通过对观测数据的分析,研究发现:从坡顶到汇水区,N2O通量随着土壤孔隙含水量的增加而减少。这与随着土壤孔隙含水量增加,反硝化作用增强,氮转化为N2 有关。在排水良好的坡地土壤中,厌氧微孔或瞬态含水饱和条件下的反硝化作用是潜在的N2O来源,为此坡顶的N2O排放量最低。虽然自坡顶到汇水区的CH4为汇,但是由于大气CH4氧化受扩散限制,土壤CH4消耗速率与土壤孔隙含水量呈负相关,导致地势显著影响了土壤CH4排放通量。该集水区的CH4N2O的排放通量具有季节动态,表现为N2O在雨季(N2O17 ug N2O m-2 h-1)的排放大于干季(N2O< 10 ug N2O m-2 h-1);而CH4吸收(汇)为干季(83 ug CH4- C m-2 h-1)强于雨季(CH456 ug CH4- C m-2 h-1)。通过连续监测表明:长期干旱后,降雨将导致汇水区的N2O排放异常增加,可达(450 ug N2O- n m-2 h-1),这可能是由于干旱期间积累的活性有机碳冲刷累积造成的。西双版纳热带雨林小流域土壤N2O的全球增温潜势(GWP)抵消CH4碳汇的能力受地势影响显著,抵消最多的为汇水区。综上所述,地形对森林土壤N2OCH4通量具有重要的调节作用。为此,在全球变化的背景下,在未来的研究中,土壤温室气体排放对典型气候事件和地形地势的响应需予以密切关注。 

  文以Topography-related controls on N2O emission and CH4 uptake in a tropical rainforest为题,发表在Science of the Total Environment上。研究得到国家基金云南省基金中科院项目,以及中科院热带森林生态学重点实验室的支持。 

地势对热带雨林土壤N2OCH4排放的影响 A,坡顶,B,坡中,C 汇水区)

 

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