全球变化与湿地有机碳循环的研究

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湖泊碳循环研究进展及研究方法

湖泊碳循环研究进展及研究方法
3 6 p v 即 近 10年 内 增 长 了 大 约 2 % [ 。从 2 6pm , 5 8 2 3 0世 纪
化研究 的中的热点 。
1 湖泊 碳 循 环 研 究 现 状
11 国外 湖 泊碳 循 环研 究现 状 .
初至今 , 全球 地面气温 已经上升 了 0 3~ . ℃ , 1 . 0 6 近 0年 已成为 自 16 80年 以来 最 暖的时期 。随着温室 气体 和 温室效应 等各种气候与环境问题的 日益 突出和国际气候
谈 判 中对 碳 源 、 汇 评 价 的客 观 需要 , 循 环 问题 日益 受 碳 碳
湖泊生态系统 的碳库分为永久性 和活动性碳 库。一 般认 为 , 沉积物 1 以下 的碳储存 被称 为永久性 碳库 , m 其 碳含量不随时 间变化而改变。永久碳库 的深度并无 完全
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关 键 词 : 湖泊 ; 循 环 ; 究 方 法 碳 研
中国分类号 : X 1 2
文献标识码 : A
文章 编号 : 10 0 7 (0 2 2— 0 — 4 0 7— 30 2 1 ) 2 1 0
RESEARCH PRoGERS S AND ETHoDS oF M LAKE CARBoN CYCLE
水排放 , 及生物活体 分泌 。P C分为外 源输入 和内源 降 O
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碳循环知识:碳循环与全球变化——多学科探究

碳循环知识:碳循环与全球变化——多学科探究

碳循环知识:碳循环与全球变化——多学科探究碳循环是一个复杂而系统的过程,涉及到大气、植物、土壤、海洋等多个领域。

在这个过程中,碳元素从一个环境转移到另一个环境,不断地被吸收、释放、转化。

碳循环对全球变化起着至关重要的作用,因为它可以影响全球气候、生态系统和人类的生存。

碳循环是什么?碳循环是指地球上碳元素从一个环境转移到另一个环境的过程。

这个过程包括了大气中的CO2、植物的光合作用、土壤中的微生物分解和吸附、以及海洋中的碳交换等环节。

这些环节之间相互作用,形成一个复杂而动态的碳循环系统。

大气中的CO2是碳循环的一个重要组成部分。

当化石燃料、植物和土壤的有机物燃烧时,它们会释放CO2到大气中。

世界各地的森林和草原通过光合作用吸收大气中的CO2,并将其存储在植物体内。

此外,海洋中的微生物也可以通过光合作用吸收CO2。

当有机物分解时,土壤中的微生物会将其中的碳元素转化为CO2并释放到大气中。

此外,植物腐烂和烧毁也会导致碳元素释放。

这些过程中释放的CO2可以再次被吸收到植物体内或海洋中。

海洋是碳循环的另一个重要环节。

大气中的CO2可以通过海表层的溶解和生物吸收进入海洋。

海洋中的生物通过光合作用和吸收CO2来生长,同时也会将其中的碳元素释放回海洋。

此外,海洋中的化学作用也可以将CO2转化为碳酸盐或用于生物矿化。

碳循环对全球变化的影响碳循环对全球气候、生态系统和人类的生存产生了深远影响。

全球变暖、海平面上升、极端天气事件等都与碳循环过程有关。

CO2是全球变暖的主要促进因素之一。

大气中CO2的浓度越高,地球表面的温度也会越高。

目前,全球CO2浓度已经达到了工业化前的两倍以上,这使地球面临着日益严重的气候变化。

这种气候变化不仅对自然生态系统产生了不良影响,也对人类健康、粮食安全和供雨等方面造成了严重的负面影响。

碳循环对全球生态系统的健康和稳定也有着至关重要的作用。

植物通过吸收大气中的CO2来生长,这进一步支持了陆地上的其他生物群落。

全球碳循环的变化及影响

全球碳循环的变化及影响

全球碳循环及其变化和影响***(西北大学地质学系地质学基地班;2009110***)摘要全球碳循环研究是全球变化科学中的研究重点之一,尤其是随着近些年温室效应的加强及人类活动对碳循环的影响,全球碳循环体系中,已经发生了初步的变化,作为全球主要碳库的大气、海洋、陆地的作用也在发生变化,主要表现在:(1)陆地由最初的碳汇逐渐转变成现在的弱碳源;(2)大洋作为全球碳循环中最主要的碳汇的作用在减弱;(3)大气中的CO2明显增多,其成为了主要的碳汇。

这些变化对自然界的演化、对人类的生存、对环境等都有着严重的影响,为了了解这些变化产生的原因及减缓这些变化,我们有必要对全球碳循环作进一步的了解,本文将分别从草地、森林、海洋、气候等几个方面去探讨引起碳循环及其变化的原因,并对减缓碳循环变化提出几点看法及建议。

关键词碳库;碳循环;碳源;碳汇;气候变暖为了研究碳循环,我们首先要了解一下地球上的碳库。

在碳循环过程中,我们所计算的是碳参与的数量而不是二氧化碳的数量。

地球上总共约1017吨的碳,他们中的大部分都以化石燃料和石灰岩等碳酸盐岩石的形式存在。

碳、煤、石油和天然气等化石燃料含有4×1012吨的碳,他们大部分由植物的遗骸分解后形成。

甲烷水合物含有的碳为8×1012吨,它们主要存在于冰晶结构之中,分布于海底和部分的陆地沉积岩中。

岩石、化石燃料、和甲烷水合物组成了地质碳库。

大气中的碳库含量也达到了7300亿吨(受四季气候波动),主要是二氧化碳。

其实,地球上大部分的碳还是贮存在海洋中。

空气中的二氧化碳溶解于水后形成溶解的无机碳(DIC)。

另外,水中的微生物、植物和动物的身体组织里也含有碳。

它们所产生的废物及死后的遗骸等也含有碳并溶解于水,被称为溶解的有机碳(DOC)。

河水将无机碳和有机碳带入海洋,所以海洋中的碳库大约是3.8万亿吨。

此外,陆地上的碳库由土壤和有机物组成,其中土壤中的碳含量为1.5万亿吨(一部分是有机物死亡后分解产生的碳;另一部分是土壤颗粒间的空隙容量所吸收的大气中的二氧化碳),有机物所含的碳为5000亿吨,其中大部分来自于植物。

陆地和海洋生态系统碳循环研究最新进展

陆地和海洋生态系统碳循环研究最新进展

陆地和海洋生态系统碳循环研究最新进展近年来,随着全球气候变化问题的日益凸显,生态学领域对于陆地和海洋生态系统中的碳循环过程的研究也越发重要。

陆地和海洋生态系统不仅是碳循环的重要组成部分,也是地球生态系统的重要调节者。

在这篇文章中,将介绍陆地和海洋生态系统碳循环研究的最新进展。

首先,我们从陆地生态系统的角度来看。

陆地生态系统中碳循环的过程主要包括植物光合作用,植物呼吸和腐殖质分解。

最新的研究表明,全球变暖对陆地生态系统中的碳循环过程产生了显著影响。

随着气温升高,植物的生长季节延长,植物呼吸增加,导致植物对大气中的二氧化碳吸收减少。

同时,全球变暖还加剧了地表土壤的碳分解速率,导致土壤中的有机碳释放到大气中增加。

此外,研究还发现,植被类型的变化和人类活动对陆地生态系统的碳循环也产生了影响。

例如,森林砍伐和土地利用变化导致土壤有机碳的丧失,进一步增加了碳排放。

海洋生态系统中的碳循环过程也备受关注。

海洋是地球上最大的碳汇之一,通过吸收和贮存大量的二氧化碳来调节全球气候。

然而,最近的研究表明,人类活动对海洋生态系统的碳循环产生了不利影响。

海洋温度上升和酸化加剧导致浮游植物的生理活动受到抑制,从而减少了二氧化碳的吸收。

此外,海洋生态系统中藻类和浮游动物的死亡会导致大量有机碳向海底沉积,并在长时间尺度上固定碳。

然而,过度捕捞和海洋污染等人类活动破坏了海洋生态系统的稳定性,不利于碳循环过程的顺利进行。

除了以上的研究进展,近年来,科学家们还在陆地和海洋生态系统碳循环研究中采取了一些新的方法和技术。

例如,通过利用遥感数据和全球定位系统(GPS)追踪植被变化和植物碳吸收量,可以更准确地估计陆地生态系统中的碳储量和年碳汇。

此外,引入基因测序和分子生物学技术可以对土壤中的微生物群落和土壤有机碳的分解过程进行研究。

同样地,利用海洋观测站点和遥感技术可以监测海洋生态系统中的碳吸收和释放。

总结起来,陆地和海洋生态系统碳循环的研究取得了一些重要的进展。

地球化学中的碳循环与全球变化

地球化学中的碳循环与全球变化

地球化学中的碳循环与全球变化碳是生命中不可缺少的元素之一,它在地球上的循环过程被称为碳循环。

在碳循环中,碳通常以三种形式存在:二氧化碳、甲烷和生物有机体。

这三种形式的转化和循环直接影响着地球的气候和生态系统。

碳循环的过程可以概括为碳固定、碳蓄积、碳交换和碳释放四个环节。

碳固定是指将二氧化碳通过光合作用转化为植物有机物的过程,该过程在陆地和海洋上都有发生。

碳蓄积指的是碳在地球上的不同储存方式,如化石燃料、土壤有机质、海洋或湖泊沉积物等。

碳交换是指碳储存在不同储存体中的转移过程,如大气二氧化碳的吸收和排放、植物有机物的分解等。

碳释放是指各种储存体向大气中释放碳的过程。

碳循环与全球变化密切相关。

人类活动通过燃烧化石燃料、大规模砍伐森林、过度畜牧和大规模排放温室气体等活动,改变了地球上的碳循环过程。

导致了全球气候变化和生态系统变化,如海平面上升、气温上升和降水模式变化等。

碳固定是碳循环的重点和基础。

光合作用可以将二氧化碳转化为植物有机物,并在此过程中将光能转化为生物能。

植物有机物的转化可以通过呼吸作用、分解、火灾等过程释放二氧化碳。

因此,光合作用和植物有机物的转化是碳循环中的关键过程,这也是植物与气候变化相关的重要因素。

然而,由于过度的人类活动和气候变化,碳固定过程正在受到威胁。

全球变暖和极端气候事件的频繁发生,如干旱和洪涝灾害,已经对植物的生长和分布产生了显著影响。

同时,各种自然和人为的干扰因素,如土地利用变化、生物入侵、污染物等都会影响植物的生态效应和碳固定过程。

碳释放是碳循环的另一个关键环节。

因为碳在各种储存体中的含量和形式不同,导致了碳释放的形式也多种多样。

例如,化石燃料的燃烧是二氧化碳向大气中排放的主要来源。

另外,土壤有机碳的过度耕作和作物收割、森林的大规模砍伐,也会导致二氧化碳的释放。

此外,甲烷的释放也是全球变化的一个重要因素,尤其是森林和湿地。

为了应对全球变化和减缓碳排放,许多国家和地区都在采取行动。

碳循环与全球变化研究

碳循环与全球变化研究

碳循环与全球变化研究随着全球化的加剧,全球变化已成为当今世界的重要议题之一。

其中,碳循环是全球变化的重要组成部分,其研究对于了解和应对气候变化具有重要意义。

碳循环是指碳在地球上的循环过程,包括碳的吸收、释放、转化和存储等过程,涉及大气、生物圈和地球表层等多个层面。

本文将探讨碳循环与全球变化的关系,以及相关的研究成果与应用。

碳循环是地球上生物圈与大气圈之间相互作用的结果。

地球上的大气中,主要含有二氧化碳(CO2)等温室气体。

这些温室气体的增加直接导致地球变暖和气候变化。

植物通过光合作用吸收二氧化碳,并释放出氧气,从而将大气中的碳转化为有机物质。

而动物通过呼吸作用释放出二氧化碳,并将有机物质转化为能量。

此外,地球表层的碳库也会与大气中的碳发生交换,例如海洋中的水生生物和陆地上的植物和土壤。

这些过程共同组成了碳循环,维持着地球上的生命和气候的稳定。

随着人类活动的不断增加,人类对碳循环的干扰也越来越大。

工业化、能源消耗和森林砍伐等因素导致了大量的二氧化碳和其他温室气体排放到大气中,使地球气候发生了显著的变化。

全球变暖、海平面上升、极端气候事件的增多等现象的背后,都与碳循环和人类活动密切相关。

为了更好地理解和应对全球变化,科学家们进行了大量关于碳循环的研究。

他们通过测量和监测大气中的二氧化碳浓度、植被生长情况以及土壤碳储量等指标,建立了全球碳循环模型。

这些模型能够预测碳循环的变化趋势,评估不同因素对碳循环的影响,并为制定减少温室气体排放的政策和措施提供科学依据。

此外,碳循环研究也为全球变化的应对提供了一些解决方案。

例如,植物吸收二氧化碳的能力被广泛利用,发展了碳汇林和碳交易市场等机制。

通过种植更多的树木和保护现有的森林,可以增加植物对二氧化碳的吸收量,从而减少大气中的温室气体浓度。

同时,还可以通过开发清洁能源和提高能源利用效率来减少碳排放,减缓气候变化的进程。

总之,碳循环与全球变化紧密相关,研究碳循环对于了解和应对全球变化具有重要意义。

全球碳循环论文

全球碳循环论文

《低碳经济的工程科学》课程期末大作业全球碳循环在我们的生活当中,到处都在上演着碳循环。

例如,我们呼吸着新鲜空气,这个过程就是把氧气吸进体内,经过一系列化学反应,将二氧化碳排出体外。

再例如,植物将我们呼出的二氧化碳吸收,再放出氧气,这些都是碳循环。

1碳循环碳循环,地球上有五个碳库,最大的两个碳库是岩石圈和化石燃料,但是这两个库中的碳活动缓慢,实际上起着贮存库的作用。

还有三个碳库:大气圈库、水圈库和生物库。

这三个库中的碳在生物和无机环境之间迅速交换,容量小而活跃,起着交换库的作用。

碳在岩石圈中主要以碳酸盐的形式存在,在大气圈中以二氧化碳和一氧化碳的形式存在,在水圈中以多种形式存在,在生物库中则存在着几百种被生物合成的有机物。

根据生态学原理,一个系统中的自然过程总是有利于系统的结构稳定和功能最大化,而非自然过程总是降低或破坏生态系统的稳定性,增加系统的不确定性。

显然,大量开采化石燃料以及开采森林等活动都是非自然过程。

这些活动导致了大气二氧化碳浓度的不断上升。

鉴于大气二氧化碳上升可能引起的严重生态后果,科学家对于全球碳循环进行了广泛的研究。

具体内容包括地球各部分(大气、海洋和森林等)碳储量估算,森林生态系统与其它部分碳的交换量(流)的估算,以及人类干扰对各个库和流的影响。

在陆地生态系统中,森林是最大的有机碳的贮库,占整个陆地碳库的56%。

因此了解森林生态系统在碳循环中的作用,对于研究陆气系统的碳循环乃至全球碳循环都是一个基础,具有重要的意义。

大气中的二氧化碳被陆地和海洋中的植物吸收,然后通过生物或地质过程以及人类活动,又以二氧化碳的形式返回大气中。

绿色植物从空气中获得二氧化碳,经过光合作用转化为葡萄糖,再综合成为植物体的碳化合物,经过食物链的传递,成为动物体的碳化合物。

植物和动物的呼吸作用把摄入体内的一部分碳转化为二氧化碳释放入大气,另一部分则构成生物的机体或在机体内贮存。

动、植物死后,残体中的碳,通过微生物的分解作用也成为二氧化碳而最终排入大气。

生态环境中的碳循环研究

生态环境中的碳循环研究

生态环境中的碳循环研究碳是地球上最重要的化学元素之一,它在自然界中存在于大气、水、植物和土壤中,随着全球气候变化的引发,人类对于碳循环的研究越来越重要,因为碳是全球变化的一个重要驱动器。

在这篇文章中,将介绍生态环境中的碳循环及其研究进展。

一、碳循环的基本概念碳循环是指碳在生物圈、大气圈和地球圈中的运动与交换。

碳从大气和水中被树木和其他植物吸收,通过光合作用转化为有机物。

这些有机物被动物和微生物消耗,释放出二氧化碳和水。

碳还通过生物死亡、腐烂和土壤有机物分解返回土壤及其生物圈。

二、碳循环的影响因素碳循环的影响因素包括大气CO2浓度、生物数量和质量、土地利用以及人类活动。

随着全球变暖及森林砍伐等人类活动的影响,CO2的浓度不断增加,导致温室效应的加重。

生物数量和质量对碳循环也有很大的影响。

植物的吸收和排放直接影响了大气和土壤中的碳储量。

而土地利用则改变了生态系统中的碳循环,例如森林砍伐和草原转化为农田会导致碳的释放,从而加剧温室气体的排放。

三、碳循环的研究方法通过研究碳交换速率、气候变化、土地利用以及生物圈损失等指标,能够更好地理解碳循环的变化趋势及其驱动因素。

科学家们借助遥感技术和实地观察,对生物圈中的碳状况进行动态监测。

而生态系统模型则是通过模拟和预测来寻找碳循环中的关键影响因素。

四、碳循环的研究进展在过去的几十年中,生态学和气候变化领域共同推动了碳循环的研究,丰富了我们对全球变化的理解。

研究人员不仅可以追踪大气、水、土壤中的碳变化,同时也能研究碳与氮、硫、氧等元素间的相互作用,以及碳在不同地质年代中的循环过程。

然而,碳循环的研究仍然存在挑战,例如计算精度低、数据收集困难等问题,同时科学家也发现了碳循环的许多细节和未知因素。

因此,研究人员需要更多的实地研究以及开发新的技术和模型来解决这些挑战。

五、未来碳循环研究展望未来的碳循环研究将继续探索碳在不同生态系统中的变化规律,从长期和地域范围进一步研究气候变化对生态系统的影响,以及人类活动对碳循环的影响。

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全球变化与湿地有机碳循环的研究雷霄(华东师范大学资源与环境科学学院环科系,上海)摘要:湿地生态系统的碳循环正在成为全球变化与陆地生态系统碳循环研究中的一大热点。

由于湿地独特的水文条件,使得湿地碳循环具有与其他生态系统不同的特点。

植被、气候条件及水文状况共同决定湿地生态系统的碳收支。

系统地研究湿地生态系统碳循环有助于加深对全球碳循环变化的理解。

本文通过研究湿地生态系统的碳循环以及影响湿地碳循环的因素进行了总结和归纳,对于了解湿地土壤有机碳的储存特点及其与陆地生态系统碳循环的关系,为评价和保护湿地生态系统提供依据具有重要的科学意义。

关键词:全球气候变化湿地生态系统碳循环引言随着人类活动的加剧,大气中CO2、CH4等主要温室气体的浓度比工业革命前分别增加了约28%、118% , 全球平均气温升高了约0. 3 ~0. 6 ℃。

全球变暖是世界经济可持续发展和国际社会所面临的最为严峻的挑战。

全球碳循环和碳收支是当前气候变化和区域可持续发展研究的核心之一。

湿地在化学元素循环中,特别是在CO2和CH4等温室气体的固定和释放中起着重要的“开关”作用,被称之为“转换器”。

湿地生态系统是陆地生态系统的重要碳库,约占全球陆地生态系统碳库的10%。

CO2和CH4是引起温室效应的主要气体,其增温效应分别占70%和23%。

有关碳的全球生物地球化学循环研究就显得格外重要。

碳汇、源及通量的研究也受到重视。

湿地碳通量研究主要关注这两种气体的排放问题以及影响它们蓄积或者排放的因素。

由于湿地生态系统的复杂性,当前的湿地碳循环研究工作仍有许多困难。

但不可否认的是,考虑到湿地生态系统对大气碳循环的可能贡献及对全球气候变化的可能影响,湿地碳循环研究工作将是全球生态环境问题的重要组成部分。

1湿地生态系统中碳循环的研究1.1 湿地碳循环机制碳循环是指碳元素在大气、水体、动植物、土壤等圈层中的迁移和转变的一系列物理化学和生物过程。

湿地碳循环的过程主要表现为:植物吸收大气中的CO2与水分,通过光合作用生成有机物和O2,有机物经过食物链传递被动物吸收,生物死亡后在好氧条件下腐蚀在土壤中的有机质经微生物分解成CO2又释放到大气中,在厌氧环境下则生成CH4释放到大气中,同时植物在呼吸过程中也会释放出CO2(图1)。

湿地碳循环影响着CO2和CH4的平衡:湿地植物吸收大气中的CO2经光合作用产生有机质供植物吸收并通过食物链传递给各级高级消费者,动植物残体在微生物的分解下形成腐殖质储藏于土壤中,起到固碳作用;同时湿地植物呼吸释放CO2,微生物在产生腐殖作用的同时也在使有机质发生矿化,释放CO2与CH4,由此可知,湿地土壤既是碳汇又是碳源,由于人类的开垦利用,自然界中CO2、CH4严重失衡,因此要增强湿地碳汇功能,发挥湿地在温室气体减排中的作用。

图 1 湿地土壤温室气体循环1.1 湿地土壤的碳储量有关湿地碳的研究成果大多都来自于泥炭地(peatland)。

另外,也有关于矿养泥炭沼泽( fen)、雨养泥炭沼泽( bog)、木本植物沼泽( swamp )的研究。

后来,由于温室效应的增加,关于人工湿地的碳排放也引起了重视。

湿地中的碳主要储存在土壤和植物体内。

同其它陆地生态系统相比,湿地的生物生产量较高。

例如,泥炭沼泽和沼泽等湿地生态系统的净初级生产量(NPP) 一般为300~1 000 g ·m-2·a-1。

由于植物残体在湿地多水、厌氧的环境下分解缓慢,形成富含有机质的湿地土壤和泥炭。

因而,湿地土壤比其他类型土壤能储存更多的碳(表1)。

表1 各类型土壤碳储量生态系统面积(106hm2)碳储量/Gt 单位面积碳储量/(t·hm-2) 植被土壤总计植被土壤总计热带森林1755 212 216 428 121 123 244 温带森林1038 59 100 159 57 96 153 北方森林1372 88 471 559 64 343 407 热带草原2250 66 264 330 29 117 146 温带草原1250 9 295 304 7 236 243 荒漠半荒漠4550 8 191 199 2 42 44 苔原950 6 121 127 6 128 134 湿地350 15 225 240 43 643 686 农田1600 3 128 131 2 80 82 总计15115 466 2011 2477 331 1808 21391.2 湿地的固碳作用和森林、海洋一样,湿地也具有吸纳碳的作用,而且湿地吸纳碳的能力远远强于森林和海洋。

湿地由于水分过饱和具有厌氧的生态特性,微生物活动相对较弱,植物残体分解释放二氧化碳的过程十分缓慢。

因此,形成了富含有机质的湿地土壤和泥炭层,积累了大量的无机碳和有机碳,起到了固定碳的作用。

据国际上典型科学研究,单位面积湿地的固碳作用是森林、海洋的9倍。

全球湿地面积约占陆地面积的6%,土壤有机碳储量却达到225-377Pg,约占全球陆地土壤碳库的1/3。

在各种类型生态系统中湿地土壤平均碳密度较高。

全球湿地土壤单位面积碳密度达到723 t/m2,Prentice采用模型计算全球湿地土壤密度也达到643t/hm2。

而全球森林、草原、荒漠和农田土壤密度分别只有189 t/m2、160 t/m2、39 t/m2、80 t/m2,相比于其他陆地生态系统,湿地具有更好的固碳潜能。

1.3 湿地碳循环的特点湿地生态系统的季节性变化是和大气气候条件的变化分不开的,温暖的春季和湿润的夏季会导致二氧化碳释放量的增加。

目前,较为一致的看法是,热带湿地生态系统是大气主要来源。

但北部高地湿地由于其巨大的碳贮量,同时对气候条件的变化相当敏感,因此,对大气碳循环的贡献巨大,目前已经成为湿地碳循环的焦点。

沿海滩涂湿地也具有很高的固碳能力,全球沿海湿地的分布面积大约为20. 3万km2,而沿海湿地的碳的积累速度为C ( 210 ±20) g/ (m2 ·年,要远远高于泥炭湿地。

沿海湿地每年碳的固定量为C (42. 6 ±4. 0) Tg, 并且沿海湿地大量存在的SO2- 离子阻碍了甲烷的产生量,从而降低了甲烷的排放量。

高的碳积累速率和低的甲烷排放量使沿海湿地对大气温室效应的抑制作用更加明显。

土壤对有机碳的固定作用实际上应该是易变形态成为难变形态,生物可利用形态成为不可利用形态。

因此,土壤中有机碳与土壤粒子的结合可能受土壤中有机- 无机- 生物的相互作用特点所制约。

土壤有机碳固定中团聚体保护机制可能说明有机碳的固定效应。

因此,需要从微团聚体水平的有机碳转化与结合机制上研究土壤对有机碳的固定机制,并探讨促进其固定的技术措施。

2 湿地碳循环的影响因素2.1 气候条件气候条件决定湿地水文的季节变化、净初级生产力、化学活动能力、有机质的获得及沉积量等,是湿地碳循环的生物地球化学过程的重要驱动因素。

大气环境中日益升高的二氧化碳浓度可以促进植物地上部分及地下部分的生物量产出,同时使土壤的碳循环速率加快。

温度的变化也是影响全球碳循环的重要因素。

研究表明,高地湿地的碳动态与温度密切相关,温度升高,土壤中有机物分解加快,产生的二氧化碳或者甲烷释放到大气中去,直接参与了大气的碳循环进程。

由于寒冷的气候有利于碳的积累,因此,科研工作者推测,逐渐升高的大气温度有可能加速原有碳库中碳的释放。

在冻原地带的湿地生态系统中,这一现象已有报道。

对于其它的湿地生态类型,温度则通过增加植物种群的初级生产力来增加土壤碳库的贮备。

2.2 水文条件湿地水文状况是影响湿地碳通量的主要因素。

水文条件不仅能直接改变湿地的理化性状,如养分的有效性、基质的缺氧程度、基质盐度、沉淀性质和pH等,而且也是最终选择系统生物群落的主要因素之一,进一步影响到湿地的微生物群落。

2.3 湿地植被Verville J H 等发现,湿地CO2释放的最重要的调节因素是植被组成,而不是土壤和空气温度或者水位深度。

同时,湿地植被在CH4排放中也起到了不可忽视的作用,主要包括3方面: ①释放根系分泌物和凋落物等,为产CH4菌提供底物; ②为CH4排放提供通道; ③通过根系释放O2,从而在根际形成微氧化环境,氧化内源CH4。

3 湿地温室气体排放影响因素近年来湿地排放到大气中的CO2、CH4、N2O 量日益增多,其影响因素颇多,主要涉及气温变化、水位高度等因素,且因素多同时作用,影响机理较为复杂。

3.1 湿地CO2排放的影响因素湿地土壤CO2排放量占全球排放量很大比例,其影响因素主要有植物根系呼吸、微生物分解、土壤温度、土壤水分含量。

植物在生长旺期根系呼吸旺盛CO2排放量较大,而在生长后期根系生长缓慢,CO2排放也减少。

微生物在一定的水热条件下会分解土壤有机碳,使有机碳无机化,也是湿地CO2排放的原因之一。

湿地CO2排放量的多少还受土壤温度与水位高低的限制,已有研究表明:温度越高,土壤中有机质分解越剧烈,CO2排放量越大。

在土壤水分达到饱和之前,土壤湿度大,促进土壤呼吸作用,湿度增加CO2产生量也增加,饱和之后由于缺少O2,土壤呼吸减缓,CO2产生量减少。

3.2 湿地CH4排放的影响因素CH4是土壤有机质在厌氧环境下被分解生成,湿地水分含量高,具备缺氧条件,因此成为CH4的主要源,全球湿地CH4排放量为115×1012 g/ a。

CH4排放量主要受到土壤水分、土壤温度、土壤氧化还原电位(Eh)、土壤pH值的影响。

3.3 湿地N2O排放的影响因素大气中的N2O 有70%来自土壤,湿地N2O的排放主要源于土壤中的硝化和反硝化作用。

土壤中温度、水分、植物、碳源等是N2O 排放变化的主要因素。

土壤中N2O的排放量随温度升高呈指数增长,一定范围内,温度升高会提高土壤中硝化和反硝化细菌的活性,从而促进N2O 的大量排放。

水分对N2O 的释放有重要的影响,干燥的土壤会阻碍微生物的反硝化作用,硝化作用成为N2O 的主要源,灌溉后以反硝化作用为主,但长期淹水后N2O 排放量又会趋于零,因此频繁的干湿交替会促进N2O 的产生和释放,但过高的水分不与N2O 呈显著相关性。

研究表明,土壤含水量在45%-75%时,硝化和反硝化作用同时处于旺盛时期,共同产生大量的N2O。

4 结语由此可以看出,湿地土壤有机碳储量与温室气体排放具有紧密的内在联系,特别是在人类开垦农业利用下,湿地土壤碳储量明显降低,温室气体排放量却急剧增加,湿地土壤已经由原先的碳汇逐渐过渡到了碳源,致使全球气温变暖,严重影响到人来的生存。

湿地碳循环研究,作为全球碳循环研究工作的重要部分,应充分考虑湿地生态系统与其它周围生态系统之间的碳流及其相互影响,将湿地碳循环过程与全球碳循环结合起来。

湿地生态系统是陆地生态系统的重要组成部分,在维护区域生态平衡和生物多样性保护等方面具有重要作用。

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