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同位素 | 湿地土壤CO2和CH4排放及其碳同位素特征

发布时间:2022-04-06      点击次数:263

CO2和CH4排放增加是全球变暖的主要原因(IPCC,2013),人类活动导致大约44%和60%的CO2和CH4排放到大气中。人类活动如拦河筑坝干扰湿地的结构和功能,引发大量土壤CO2和CH4排放。然而,目前对湿地水库CO2和CH4排放及其碳同位素特征的影响机制知之甚少。


基于此,为了填补研究空白,在本研究中,来自云南大学和中科院武汉植物园的研究团队在三峡消落区原位条件下调查了4个海拔梯度(即不同淹水状态)(>175 m,160–175 m,145–160 m和<147 m)饱和和排干状态下CO2和CH4排放模式及其碳同位素特征,以及相关的控制因子。他们作出了如下假设:1)由于淹水下优势植物种的转变,土壤条件(例如土壤基质质量,土壤水分和温度)的变化将会改变CO2排放以及CO2的δ13C值;2)CH4排放模式及其同位素特征对淹水更敏感,反映了土壤厌氧环境的增加;3)不同淹水状态下(例如饱和和排干状态下)将会导致酶表达和微生物属性的改变,进而极大影响CO2和CH4排放。


【结论】三峡水库消落区土壤CO2和CH4排放及其碳同位素特征的变化受周期性淹水的强烈影响,可以确定其CO2和CH4的源/汇强度。与高地相比,消落区土壤环境适宜,酶活性较高,土壤基质质量较低,因此CO2排放量较高。土壤呼吸CO2的δ13C值进一步证实了,基质质量和酶活性变化是CO2排放的主要贡献者。随着高地CH4吸收,消落区CH4累积排放量从低海拔到高海拔地区增加。基于CH4的δ13C值,作者得到的初步结论是饱和状态下较高的CH4排放以较强的厌氧环境中乙酸盐裂解过程为特征。因此,结果强调了拦河筑坝引发了周期性淹水,导致土壤质量、酶表达和微生物利用C的策略,以及甲烷氧化过程的转变,潜在的改变了CO2和CH4排放及其碳同位素特征。


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