火干扰对小兴安岭草丛、灌丛、阔叶林湿地温室气体排放的影响

摘要

湿地是温室气体重要的源和汇,全球平均每年大约有1％的森林遭受火干扰的影响,在中高纬地区,林火更是出现频繁,火是森林湿地一个重要的干扰因子。本文以小兴安岭4种森林湿地类型:修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽、油桦-修氏苔草(Betulaovalifolia-Carex schmidtii)灌丛沼泽、毛赤杨(Alnus sibirica)沼泽、白桦(Betulaplatyphylla)沼泽为研究对象,利用静态暗箱-气相色谱法,研究火干扰对生长季森林湿地甲烷、二氧化碳和氧化亚氮排放的影响。结果表明:
　　 火干扰对各类沼泽生长季节空气、土壤温度以及水位均具有显著影响。毛赤杨火烧样地、白桦重度火烧样地的空气和各层土壤温度,草丛、灌丛火烧样地的空气和0～10cm各层土壤温度,白桦轻度火烧样地空气和地表温度较对照样地均有提高。火干扰使各类沼泽水位下降,且白桦沼泽重度火干扰较轻度火干扰下降幅度更大。
　　 火干扰对各类型沼泽湿地CH4排放通量的季节变化规律具有一定影响。除白桦沼泽重度火烧样地外,其他各样地CH4通量的季节变化格局一致,均呈现春季吸收、夏秋季排放,秋季大于夏季的季节变化规律；重度火干扰使白桦沼泽CH4排放通量由弱排放转变为弱吸收,并改变了其季节分布格局,呈现春夏季弱吸收、秋季弱排放的季节变化规律。火干扰改变了土壤CO2排放通量的季节分布格局,未火烧样地CO2排放通量春秋较低且相近,夏季排放最高,火干扰使其则转化为夏季>秋季>春季的季节分布格局。各类型沼泽火干扰前后N2O排放季节变化规律性不明显,其通量较小但变化幅度较大。
　　 火干扰对白桦沼泽生长季CH4排放与环境因子关系的影响较弱。仅草丛沼泽对照样地、毛赤杨沼泽、白桦轻度火烧样地甲烷通量与个别土层土壤温度显著相关(P<0.05)。土壤温度和地下水位是影响CO2排放的主控因子,火干扰提高了CO2排放通量与深层土壤温度的相关性。火干扰对生长季N2O排放环境因子的影响较小。仅灌丛沼泽火烧样地、白桦沼泽对照样地N2O通量与个别土层土壤温度显著相关(P<0.05)。各类型沼泽水位与CH4、N2O排放的相关性均不显著,与CO2显著负相关。
　　 火干扰对CH4排放的影响与火干扰强度有关,白桦沼泽重度火烧后由CH4排放源转变为CH4的弱吸收汇,其他类型沼泽经火烧以及白桦沼泽经轻度火烧后,CH4排放源的强度均增强。火干扰削弱了各类型沼泽生长季节N2O、土壤CO2的排放,且白桦沼泽轻度火干扰减弱幅度大于重度火干扰。
　　 火干扰增强了灌丛沼泽温室气体全球变暖潜势值33.9％,削弱了其他类型沼泽温室气体全球变暖潜势值(12.7％～38.1％),且白桦沼泽轻度火干扰减小幅度大于重度。因此从控制温室气体排放角度考虑,湿地管理实践中可以适当开展计划火烧。