大九湖亚高山泥炭湿地潜热通量特征及其对环境因子的响应

潜热通量的时空变化规律是分析和探讨湿地生态系统能量交换的前提和基础。基于涡度相关技术对大九湖亚高山泥炭湿地潜热通量进行为期一年的连续观测,研究潜热通量在多个时间尺度下的变化规律,计算年间潜热通量总量,通过逐步回归分析初步建立逐步回归方程,并使用主成分分析方法把环境因子归类排序,更深刻地认识大九湖亚高山泥炭湿地生态系统的能量特征。结果表明:①2017年大九湖亚高山泥炭湿地潜热通量总量为836.54 kW/m^2,其中1月潜热通量总量最低,7月潜热通量总量最高;湿地夏季日均蒸发分数最大,为55%,冬季日均蒸发分数最小,为22%。②湿地春夏秋3季潜热通量日均变化整体呈单峰型变化,其变化模式与净辐射类似,且主要表现为正值,表明水汽由空气向湿地输送;湿地冬季潜热通量日均波动程度较小且负值较多,表明湿地冬季水热交换弱,水汽主要由湿地向空气输送,湿地白天的潜热通量变化与饱和水汽压差的变化更相似,具有不断波动的变化趋势。③湿地潜热通量与所选环境因子相关性的拟合效果较好:温度越高,湿地潜热通量对净辐射和饱和水汽压差的响应越强;温度越低,饱和水汽压差的波动越大,与湿地潜热通量的相关性越差。该研究结果可为亚高山类湿地的能量循环及水热交互研究提供基础依据。

神农架大九湖亚高山泥炭湿地水汽通量特征及其与相关环境因子的关系

以神农架大九湖亚高山泥炭湿地为对象,采用涡度相关技术,通过采集湿地水汽通量的年际数据,并进行数据统计和分析,研究水汽通量特征及其与环境因子的关系。结果显示:(1)大九湖泥炭湿地全年蒸散量占降水量的58.59%,能够满足大九湖生态系统水汽循环的需要。(2)大九湖泥炭湿地的水汽通量全年各月份日均变化大多为正值,即释放水汽,表明该地区总体表现为水汽源;在季节尺度上,水汽通量最大值出现在夏季,夏季水汽通量日均变化幅度最大。(3)净辐射月均变化幅度较大,其中夏季净辐射最大,占全年的34.96%。各季节的净辐射与水汽通量均呈正相关,春季、夏季和秋季的拟合效果(R2)均超过0.7,夏季最高(0.8347),且高于其他同纬度6个地区。(4)除2018年1月外,各月份水汽通量与气温均呈显著正相关,特别是夏季最显著相关,这与夏季植物蒸腾和水分蒸发旺盛有关。(5)气温和净辐射对水汽通量的影响在各季节均显著,但各季节间有所差异。研究表明净辐射在大九湖泥炭湿地水汽循环中的作用大于气温对水汽通量的影响。

神农架大九湖亚高山泥炭湿地甲烷通量变化特征及其与产甲烷菌群落组成的关系

2018年12月~2019年11月,采用涡度相关法和高通量测序技术,以湖北省神农架大九湖亚高山泥炭湿地为研究对象,对甲烷(CH4)通量以及产甲烷菌群落组成进行相关研究。结果及分析表明:大九湖泥炭湿地研究期间表现为CH4的源,CH4总排放量为9333.26 mg·m^(-2),CH4日平均排放通量为18.50 nmol·m^(-2)·s^(-1),冬、春、夏、秋四季的CH4平均排放通量分别为6.46、4.62、36.81、25.92 nmol·m^(-2)·s^(-1),存在明显的季节变化;研究区产甲烷菌优势菌群为Methanoregula(66.73%)和Methanocella(21.99%);对样本中产甲烷菌的Shannon指数进行双因素方差分析发现,同一季节不同深度的样本中产甲烷菌多样性存在显著差异,随着深度的增加,产甲烷菌的多样性指数呈下降趋势;同一深度不同季节的样本中产甲烷菌多样性存在显著差异;夏季产甲烷菌群落组成与CH4排放通量为强正相关关系,春季产甲烷菌群落组成与CH4排放通量为强负相关关系,Methanothermus与CH4排放通量为显著正相关关系,Methanolinea与CH4排放通量为显著负相关关系。

南岭亚高山泥炭地现代有壳变形虫环境指示意义的初步研究——以湖南省大坪泥炭地为例

基于南岭亚高山泥炭湿地在维持华南亚热地区生态系统和区域水平衡中起关键作用,且这一区域的生物因子-古水位定量重建的工作还未有系统展开的现状,以南岭西部的湖南省大坪泥炭地为研究对象,初步开展了该地区现代有壳变形虫的种类组成鉴定工作;通过多元统计分析方法,确定地下水位埋深(Water-Table Depth,WTD)是影响本地区有壳变形虫群落结构变化的主要环境因子,并据此利用生物-环境因子转换函数模型,初步构建了大坪现代泥炭湿地有壳变形虫-地下水位埋深的转换函数关系.研究结果表明:转换函数预测的地下水位埋深与实测地下水位埋深呈一定的相关性,但受制于本次采用面积小、鉴定样本量较少和水位环境梯度较窄的条件下,转换函数预测性能的精度还较低.此次工作可为将来系统开展华南亚热带地区高山泥炭湿地的古水文定量重建工作奠定宝贵的基础数据.

神农架大九湖泥炭湿地CO_2通量特征及其影响因子

泥炭地在全球碳循环中起着重要作用,其碳源、碳汇功能的转变已成为研究全球气候变化的热点。为研究湖北省神农架林区大九湖亚高山泥炭湿地碳排放特征及影响因素,采用涡度相关法对大九湖泥炭湿地CO_2通量进行了观测,选取2016年6—8月作为生长季和2015年12月—2016年2月作为非生长季,对比分析泥炭湿地在不同生长季节CO_2通量的变化规律及其影响因子。结果表明,(1)大九湖泥炭湿地生态系统生长季CO_2通量的日变化规律明显,整体呈"U"型曲线,日变化范围为-6.84~6.65μmol·m^(-2)·s^(-1);非生长季CO_2通量变化趋势平缓,在-0.88~5.19μmol·m^(-2)·s^(-1)之间。(2)白天生长季与非生长季的CO2通量与光量子通量密度(PPFD)均符合直角双曲线关系,但生长季PPFD与CO_2通量的拟合效果(R^2=0.427 3,P<0.01)优于非生长季(R^2=0.045 6,P<0.01)。(3)生长季的气温(Ta)与CO_2通量呈二次曲线相关(R^2=0.248 6,P<0.01),CO_2通量随Ta的升高呈先增加后降低;非生长季Ta与CO_2通量(R^2=0.042 8,P<0.01)相关性显著,两者呈负相关,但Ta仅能解释CO_2通量4.28%的变异数据。(4)土壤温度(Ts)和土壤含水量(SWC)对CO_2通量的影响,主要体现在生态系统呼吸上。生长季夜间生态系统呼吸受Ts与SWC的共同影响(R^2=0.199 5,P<0.01),生态系统呼吸的温度敏感性Q10值为1.84;非生长季夜间生态系统呼吸与Ts、SWC的相关性均不显著(P>0.05)。