农业垦殖对三江平原农田周边湿地温室气体排放的影响

摘要

三江平原是我国面积最大、分布最为集中的湿地，是全球湿地及其生物多样性保护的最关键地区之一，同时也是我国重要的粮食生产基地和储备基地。近年来，由农业开垦、放牧等一系列人类活动引发的土地利用变化，已使该地区由典型的自然湿地景观转变为镶嵌着自然湿地的农业耕作景观，致使该地区湿地生态过程改变、湿地生态功能下降、湿地生物多样性降低，农业生态环境脆弱化和农业环境污染等各种生态环境问题突出。
　　本研究以三江平原农田周边湿地为研究对象，研究该地区农业垦殖在不同开垦强度（开垦时间1~5年、6~15年和16年以上）下对湿地温室气体排放及环境因子的影响，阐明农田周边湿地在维持区域生态环境中的作用，揭示大规模垦殖活动所导致的湿地源--汇功能变化及其对三江平原地区全球气候变化的贡献作用，对加强现有湿地的保护与恢复，促进区域生态环境的持续、健康发展具有重要的科学意义。具体研究结果如下：
　　（1）不同干扰强度农田周边湿地与天然湿地TER、土壤CO2排放通量具有明显的季节动态，表现为单峰模式。垦殖干扰导致湿地TER和土壤呼吸速率增强，且随开垦时间增加而增加。不同干扰强度湿地生态系统CH4排放通量表现为单峰模式，而天然湿地生态系统CH4排放通量表现为双峰模式。垦殖干扰导致农田周边湿地CH4排放通量显著降低，且随开垦时间的增加急剧减少。不同干扰强度湿地与天然湿地生态系统N2O排放基本呈双峰型，土壤N2O排放通量则均表现为单峰型，且不同干扰强度湿地土壤N2O排放通量峰值时间早于天然湿地。垦殖干扰使湿地生态系统N2O通量和土壤N2O通量增加。
　　（2）垦殖使得农田周边湿地土壤温度增加，土壤含水量下降，土壤pH值降低，土壤酸性增加。垦殖干扰导致农田周边湿地土壤有机质、全氮、碱解氮和硝态氮含量表现为天然>中度>轻度>重度。铵态氮含量表现为中度>轻度>重度>天然，但差异不显著。随着干扰强度增加，湿地土壤微生物碳含量表现为轻度>天然>重度>中度，湿地土壤微生物氮含量表现为轻度>重度>天然>中度。随着干扰强度增加，农田周边湿地植被地上生物量逐渐降低，地下生物量除中度干扰湿地增加外，其他干扰湿地地下生物量逐渐减小。
　　（3）三种温室气体排放通量与土壤温度具有显著相关性，其中CO2通量与-5cm地温相关系数最高，CH4通量与-20cm地温相关系数最高，N2O通量与-5cm地温相关系数最高。垦殖导致的环境因子变化，对温室气体排放产生了影响。其中土壤微生物量氮含量与CO2排放量成极显著正相关。土壤有机质、土壤全氮、碱解氮、土壤微生物量碳/氮含量与N2O排放量成显著正相关。CO2、CH4、N2O排放量均随植被地上生物量的增加而增加。
　　（4）随着干扰强度增加，农田周边湿地NEE逐渐增大，生态系统净碳交换量增加，由负值逐渐变为正值，农田周边湿地由碳汇变为碳源，增加了全球增温潜势。

目录

1绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3研究的目的和意义

1.4研究内容

2研究区域概况及研究方法

2.1 研究区域自然概况

2.2研究方法

3垦殖对湿地温室气体排放通量的影响

3.1生态系统温室气体排放

3.2土壤温室气体排放

3.3讨论

3.4本章小结

4垦殖对湿地环境因子的影响

4.1垦殖对土壤条件的影响

4.2垦殖对植被生物量的影响

4.3环境因子与温室气体排放的相关性

4.4讨论

4.5本章小结

5农田周边湿地碳源汇特征及温室效应

5.1生态系统CO2净交换量估算

5.2生态系统净碳（CO2、CH4）交换量估算

5.3全球增温潜势估算

5.4讨论

5.5本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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