大兴安岭多年冻土区两种水体温室气体浓度动态与冬季储存特征

北方内陆水体是温室气体排放的热点,对量化区域碳收支起重要作用,但其排放的季节变化尚不清楚。观测了大兴安岭多年冻土区府库奇河及其改道形成的牛轭湖(演替晚期)冻结期冰层中储存的二氧化碳(CO_(2))和甲烷(CH_(4))浓度,并比较了两种水体中CO_(2)和CH_(4)浓度在三个不同时期(冻结期、非冻结期、春季融化)的差异。结果表明:两种水体CO_(2)和CH_(4)浓度季节变化存在差异。牛轭湖在冻结期水体中CO_(2)和CH_(4)浓度最高,有明显的冰下积累现象,其中CH_(4)浓度平均值为(2.21±0.54)μmo/L,分别是非冻结期和春季融化期水体CH_(4)浓度的5倍和14倍。河流水体中CO_(2)和CH_(4)浓度最高出现在春季融化期,显著高于非冻结期和冻结期(P<0.05)。水中CO_(2)和CH_(4)浓度受多种环境因子的影响,与可溶性有机碳(DOC)正相关(P<0.05),与溶解氧(DO)、水温为负相关(P<0.05)。冻结期冰层形成后,温室气体会以冰气泡的形式存储在冰层中,气泡的主要成分是CO_(2)和CH_(4),其中CO_(2)占90%以上。由于冰气泡中CO_(2)和CH_(4)浓度约为冰下水体浓度的1%—30%,忽略冰层中储存的温室气体将会增加北方水体碳排放的不确定性。研究明确了大兴安岭多年冻土区两种水体溶解性CO_(2)和CH_(4)的季节变化特征与冬季温室气体储存能力,为深入认知该区域水体碳循环过程提供重要数据支持。

大兴安岭多年冻土区河流湿地生长季温室气体排放特征

河流湿地温室气体排放对全球气候变化有着重要的影响.以大兴安岭多年冻土区河流湿地为研究对象,采用静态暗箱-气相色谱法,于2021年6—10月对河流湿地河心区、河滨植被区、灌丛沼泽区以及森林沼泽区的主要温室气体(CH_(4)、CO_(2)、N_(2)O)通量进行观测,对比分析温室气体通量的动态变化特征及其关键影响因子.结果表明:河流湿地不同采样点3种温室气体生长季平均通量都为CH_(4)、CO_(2)、N_(2)O的“源”,且各个采样点CO_(2)通量与N_(2)O通量都呈现出随温度降低而下降的趋势,而CH_(4)通量生长季期间并未发现相似动态变化.经分析,不同采样点生长季平均CH_(4)通量差异显著(p<0.01),作为水陆混合采样点的河滨植被区CH_(4)通量明显高于其他采样点;生长季平均N_(2)O通量差异显著(p<0.05),距离河流水体较远的灌丛沼泽区和森林沼泽区N_(2)O通量高于河心区和河滨植被区;而不同采样点间生长季平均CO_(2)通量并未发现差异性(p>0.05).河心区生长季CH_(4)通量变化与气温呈显著负相关(p<0.05),原因可能是因为降雨的稀释与CH_(4)氧化共同作用导致的.除河心区生长季CO_(2)通量变化未发现与气温存在相关性,河滨植被区、灌丛沼泽区、森林沼泽区生长季CO_(2)通量变化与气温呈显著正相关(p<0.01).河心区生长季N_(2)O通量变化除了与水温呈显著正相关关系(p<0.01),与溶解氧(DO)和可溶性有机碳(DOC)呈显著负相关关系(p<0.01),其他采样点生长季N_(2)O通量变化未发现与环境因素存在相关性.在气候变暖的背景下,河流湿地主要温室气体除河心区CH_(4)之外,排放都会随着温度的升高而增加.