三江平原沼泽湿地不同水肥条件的CH4、N2O排放试验研究

摘要

温室气体的增加导致全球气候变化，CH4、N2O是大气中浓度仅次于CO2的两种重要的温室气体。三江平原沼泽湿地堪称北方沼泽湿地的典型代表，近年来，由于人类大量利用地下水浇灌水田以及农田施肥量的增加，使得沼泽湿地水文条件发生极大变化，外源肥流入量增加，对湿地CH4、N2O排放量及排放规律带来一定程度的影响。
　　 本试验采用静态箱－气相色谱法，通过野外观测采样和实验室分析等方法，对三江平原沼泽湿地不同水位、施肥量、施肥方式等处理后CH4、N2O排放特征进行了研究，并讨论了影响三江平原沼泽湿地CH4、N2O排放的因素。得到以下结论：
　　 (1)三江平原沼泽湿地生长季CH4的排放通量以7月最高，8月、6月居中，9月最低；N2O排放高峰期在6月初到7月中旬，8月排放通量低，9月有所回升，出现一个小的峰值。
　　 (2)CH4排放通量由大到小的水位顺序依次为40>60>20>0 cm，两年生长季均值为35.26、16.09、12.29、7.91 mg·m-2h-1，表现为CH4的排放源。20、40、60 cm水深处CH4生长季平均排放通量比0cm水深处分别升高55.5％，346.0％和103.5％。湿地CH4排放通量与地表积水深呈抛物线型。N2O排放通量随水位的升高逐渐减小，两年生长季均值分别为0.072，0.058，0.051，0.033 mg·m-2·h-1，两年观测期内N2O气体仅有60cm水深处在9月下旬出现吸收的现象，其余各处理在各时期均为释放，从整个生长季节来看表现为N2O的排放源。与湿润区N2O排放相比，20、40、60 cm水深处N2O的排放通量分别减少了19.7％、28.5％、55.5％。湿地N2O的排放通量与地表水位呈线性关系。
　　 (3)三江平原沼泽湿地施用无机氮肥N20、N40、N60后，比自然对照条件下CH4的排放通量分别增加了66.6％、92.1％、123.5％沼泽湿地CH4排放通量随氮肥施入量的增加而增大；Y20、Y40施肥处理相比对照组CH4排放通量分别增加了61.7％、67.0％。无机氮肥N20、N40、N60处理的试验区N2O排放通量与对照组相比，分别增加了57.1％、117.1％、137.1％；有机肥Y20、Y40施入后N2O排放通量降低了14.3％、25.7％。
　　 (4)CH4排放通量与40cm水深显著正相关，土壤温度是影响CH4、N2O排放的重要环境因子。施肥试验区小叶章植被株高、生物量与生长季CH4、N2O累积排放量呈极显著正相关。
　　 (5)比较沼泽湿地地表积水与施肥两种方式下CH4、N2O排放通量的改变程度，地表有积水及施用有机肥可降低N2O的排放通量，其余试验处理均可增加湿地CH4、N2O排放，且施肥试验区CH4、N2O排放增加量高于水位试验区。整体来说，沼泽湿地减排增汇措施最佳方案为地表保持一定水深，且水位在60 cm以上效果更好。