青海湖流域河源湿地生态系统碳交换对模拟增温的响应

为了探究河源湿地生态系统碳交换过程对增温的响应,2017年9月采用LI-6400便携式光合仪和静态箱法对生长季末期的河源湿地生态系统碳通量各组分进行测定。结果表明,河源湿地生态系统表现为碳汇,增温处理降低了生态系统净交换(NEE)的碳吸收能力。增温处理促进了河源湿地生态系统呼吸(ER),且对生态系统总初级生产力(GEP)的日变化速率具有重要影响。NEE主要受控于土壤温度且与不同深度土壤温度具有极显著的正相关关系,ER主要受控于土壤体积含水量且与不同深度土壤体积含水量具有显著的正相关性。土壤体积含水量可能是生长季末期河源湿地生态系统碳源汇转换的关键因子。在未来全球气候变化背景下,可能会导致河源湿地生态系统碳吸收和碳排放的转变。

青海湖流域泥炭湿地地气系统不同时间尺度上CO_(2)交换特征

为了定量分析2017年青海湖流域泥炭湿地地气系统不同时间尺度上的碳交换的变化特征及影响机制,利用涡动相关技术对其不同时间尺度上的碳通量进行了测定,结果表明:(1)青海湖流域泥炭湿地地气系统在2017年表现为“碳源”,全年合计排放209.312 gC·m^(–2)。(2)生态系统总初级生产量(GPP)和生态系统总呼吸(Re)年变化均呈倒V型,而净生态系统碳交换(NEE)年内变化则呈双峰型。(3)NEE和GPP与各环境要素(气温、土壤温度、月平均降水量、土壤含水量)呈现负相关关系,而Re与之呈显著的正相关关系(P<0.01)。(4)NEE受温度因子影响较大,主要受控于气温。(5)GPP和Re与各水热因子都有较大的相关性,但GPP受温度因子影响较显著,而水、热季节变化及其协调程度对Re有更大的影响。

青海湖流域两种不同高寒湿地类型CO_(2)、CH_(4)和N_(2)O排放通量对模拟降水的响应

以青海湖流域两种不同类型高寒湿地(鸟岛湖滨湿地、瓦颜山河源湿地)为研究对象,探究模拟降水(增雨50%处理、减雨50%处理以及自然处理)对高寒湿地温室气体(CO_(2)、CH_(4)、N_(2)O)排放通量的影响。于2019年8月,使用静态箱–气相色谱法对两地温室气体进行观测。结果表明:(1)模拟降水对鸟岛湖滨湿地、瓦颜山河源湿地CO_(2)排放通量作用明显,鸟岛减雨、增雨处理下平均排放通量为105.176、128.984 mg·m^(-2)·h^(-1),瓦颜山减雨、增雨处理下平均排放通量为201.761、174.000 mg·m^(-2)·h^(-1)。(2)模拟降水装置对鸟岛湖滨湿地CH_(4)排放通量作用明显,减雨、增雨处理下平均排放通量为1.014、3.840μg·m^(-2)·h^(-1),对瓦颜山河源湿地CH_(4)排放通量影响不明显,减雨、增雨处理下平均排放通量为–5.261、–5.485μg·m^(-2)·h^(-1)。(3)增雨处理对鸟岛湖滨湿地N_(2)O排放通量有抑制作用,减雨、增雨处理下平均排放通量为0.382、–1.216μg·m^(-2)·h^(-1),增雨处理下瓦颜山河源湿地N_(2)O排放通量反而增加,减雨、增雨处理下平均排放通量为–0.893、1.725μg·m^(-2)·h^(-1)。(4)鸟岛湖滨湿地10 cm土壤温度和温室气体排放通量呈不相关,瓦颜山河源湿地10 cm土壤温度与CO_(2)排放通量呈显著相关,与其余气体排放通量无显著相关性。(5)高寒湿地模拟降水对鸟岛湖滨湿地铵态氮(NH_(4)^(+)-N)以及硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量都有较明显的增加。瓦颜山河源湿地的铵态氮(NH_(4)^(+)-N)含量有降低趋势,硝态氮(NO_(3)^(-)-N)含量呈增长趋势。

降水变化驱动下的高寒湿地产甲烷菌群落特征变化

高寒湿地土壤微生物对全球气候变化十分敏感。为研究青藏高原高寒湿地土壤产甲烷菌群落对降水变化的响应,本研究设置了5种降水梯度,即自然降雨、减少自然降雨的25%和50%以及增加自然降雨的25%和50%。利用mcrA基因进行高通量测序分析土壤产甲烷菌的群落结构及多样性。高寒湿地产甲烷菌优势菌目为甲烷微菌目、八叠球菌目及甲烷杆菌目。增雨处理显著降低了产甲烷菌菌群的相对丰度以及多样性指数,减雨处理显著增加了产甲烷菌菌群的相对丰度以及多样性指数。产甲烷菌群落组成对增减雨50%处理的响应更显著,仅甲烷丝菌属和甲烷杆菌属分别对增雨25%处理及减雨25%处理较敏感;产甲烷菌群落的丰富度指数对增雨50%处理及减雨25%处理较为敏感,Shannon及Simpson多样性指数则与之相反。Lefse分析表明,不同降水梯度处理后,产生了16个差异菌群,以减雨50%处理下差异菌群最多,纲水平到属水平共有9个差异菌群。总之,降水变化显著影响对高寒湿地产甲烷菌的群落结构以及群落多样性。

青海湖不同类型高寒湿地产甲烷菌群落特征

湿地生态系统的甲烷排放过程中,产甲烷菌起着重要作用.为明确青海湖不同类型高寒湿地土壤产甲烷菌的群落特征及功能结构等规律,以青海湖流域的沼泽湿地、河源湿地及湖滨湿地3种高寒湿地为研究对象,通过高通量测序来探究不同类型高寒湿地产甲烷菌的物种组成、群落多样性并进行功能预测.结果表明,高寒湿地的土壤样品经97%相似度聚类为736个操作分类单元.3种类型高寒湿地的产甲烷菌群落组成相似,目水平上优势菌群均为甲烷微菌目、甲烷八叠球菌目以及甲烷杆菌目.不同类型高寒湿地产甲烷菌的显著差异在于群落丰富度指数(P<0.05),以沼泽湿地产甲烷菌群落丰富度指数最高,其次为湖滨湿地,河源湿地最低.秩和检验表明沼泽湿地和湖滨湿地存在5个差异物种,沼泽湿地科水平到种水平的甲烷八叠球菌的相对丰度均高于湖滨湿地.整体而言,青海湖高寒湿地产甲烷菌群落组成较为稳定,不同类型湿地的产甲烷菌群落丰富度指数差异显著.(图8参39)