高 欣,王 慧,李國爽,楊 洋

(黑龍江七臺河桃山湖國家濕地公園管理處,黑龍江七臺河 154600)

據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計調(diào)查發(fā)現(xiàn)，濕地面積占全球面積的4%～6%，雖說這一數(shù)據(jù)偏小，但是濕地系統(tǒng)碳儲量是全球陸地碳儲量的12%～24%，由此可以看出濕地系統(tǒng)對全球碳循環(huán)有著重要的影響作用。濕地生態(tài)系統(tǒng)具有一定的生產(chǎn)力水平，加之其特殊的還原環(huán)境，因此在碳儲存過程中，濕地碳匯功能較為突出。另外濕地也是甲烷重要排放源，故而濕地生態(tài)系統(tǒng)具有碳累計和碳排放雙重功能，這也就決定了濕地的碳源和碳匯功能。從上述分析可知，濕地碳源、碳匯功能對全球碳循環(huán)有著重要的影響，尤其是在全球變化驅(qū)動機(jī)制研究逐漸深入的今天，作為重要的碳源或者是碳匯，濕地研究越來越受重視，是當(dāng)前濕地科學(xué)中的研究重點和熱點之一。

1 濕地碳匯功能探討

濕地系統(tǒng)在溫室氣體二氧化碳和甲烷平衡關(guān)系中發(fā)揮著重要的作用。首先，濕地作為二氧化碳匯可以利用濕地植物的光合作用將大氣中的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)質(zhì)，待植物死亡后，其殘體通過腐殖化作用、泥炭化作用轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)和泥炭，以這種形式儲存在濕地系統(tǒng)中；其次存在于土壤中的有機(jī)質(zhì)通過微生物礦化分解作用可以產(chǎn)生二氧化碳，同時微生物在厭氧環(huán)境下也可以對有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解產(chǎn)生甲烷，這兩種溫室氣體都會釋放到大氣系統(tǒng)中去，因此濕地也可成為溫室的氣體“源”。濕地系統(tǒng)碳循環(huán)、溫室氣體排放受多方面因素的影響，例如植被類型、地下水位以及氣候等都會對其造成不同的影響，因而不同濕地系統(tǒng)的碳循環(huán)和溫室氣體排放是存在一定差異的。另外在植物進(jìn)行光合作用過程中存在碳吸收和呼吸作用產(chǎn)生的碳排放有一種平衡關(guān)系，溫度和水文周期會對這種平衡關(guān)系造成一定的影響，從這一方面分析可知濕地生態(tài)系統(tǒng)的源匯是處于一種動態(tài)變化過程中的。至于濕地系統(tǒng)究竟是溫室氣體的源還是溫室的氣體的匯，主要還是看二氧化碳凈匯與甲烷排放之間的平衡關(guān)系。

2 泥炭地碳匯功能探討

泥炭地是世界上分布最為廣泛的濕地類型，對全球碳循環(huán)和氣候變化有著十分重要的影響。有研究學(xué)者認(rèn)為，泥炭地碳儲量是陸地碳儲量的五分之一，是全球土壤碳儲量的三分之一。不同地區(qū)泥炭地碳儲量和碳通量見表1。在較為寒冷和厭氧環(huán)境下，泥炭地凈初級生產(chǎn)力累計速度大于分解速度，故而造成有機(jī)質(zhì)累積。而在大氣溫室氣體組分降低活動中，泥炭地的貢獻(xiàn)值大小主要受生產(chǎn)和分解物質(zhì)之間的平衡關(guān)系影響，受到環(huán)境條件的影響，不同地區(qū)的泥炭垂直積累速率是有一定差異的，據(jù)相關(guān)學(xué)者數(shù)據(jù)統(tǒng)計研究，全球泥炭積累速率在0.2～0.8mm/a范圍內(nèi)。

受到全球氣候變化的影響，關(guān)于泥炭地碳匯功能的研究越來越多，越來越深入。有研究學(xué)者認(rèn)為，大氣中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的增加主要受濕地植物生理生態(tài)特性的影響，在這種影響作用下，泥炭地的碳通量增加。另外經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)，二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的增加會對泥炭地植物二氧化碳吸收量造成一定的影響，但是這種影響并不一定都是吸收量增加，經(jīng)過相當(dāng)長的時間后，待植物適應(yīng)這種大氣二氧化碳體積分?jǐn)?shù)環(huán)境后，吸收量會降低。值得注意的是，隨著二氧化碳吸收量的增加，含碳溫室氣體的排放量也會有一定的提升。例如對某地區(qū)泥炭植被進(jìn)行試驗分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大氣二氧化碳體積分?jǐn)?shù)較高時，對生長四個月的植被的各項指標(biāo)進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，生物量、氧化氮和二氧化碳的排放量增加顯著，但是甲烷的排放量變化并不明顯。另外植物與大氣二氧化碳體積分?jǐn)?shù)之間的平衡關(guān)系還受水文變化的影響。有研究學(xué)者研究分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大氣二氧化碳體積分?jǐn)?shù)較高時，濕潤年的碳積累量增加明顯，而在干旱年碳排放量增加明顯。

表1 不同地區(qū)泥炭地的碳儲量和碳通量

3 沼澤地碳匯功能探討

為了更好的了解沼澤濕地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能情況，下面將以小興安嶺森林沼澤生態(tài)系統(tǒng)為例進(jìn)行詳細(xì)的說明。研究選擇了五種沼澤植被類型，它們分別為毛赤楊沼澤、白樺沼澤、落葉松－苔草沼澤、落葉松－蘚類沼澤和落葉松－泥炭蘚。通過實驗研究分析發(fā)現(xiàn)，這五種天然森林沼澤植被凈初級生產(chǎn)力在354.42～649.65g/（m2·a）之間，但是不同沼澤類型的植被凈初級生產(chǎn)力是存在一定差異的，這種差異的發(fā)生于森林沼澤植被的類型和演替階段有著某種聯(lián)系。

小興安嶺白樺沼澤、落葉松－苔草沼澤、落葉松－蘚類沼澤、落葉松－泥炭蘚沼澤生態(tài)系統(tǒng)作為大氣二氧化碳的吸收碳匯范圍為19.99～168.00 g/（m2·a），這個范圍符合文獻(xiàn)查詢標(biāo)準(zhǔn)，而毛赤楊沼澤生態(tài)系統(tǒng)作為大氣二氧化碳排放碳源范圍為65.29g/（m2·a），與Nieveen等人研究結(jié)果相比較小。從上述研究分析可知，濕地生態(tài)系統(tǒng)是大氣二氧化碳“源”的同時也可能是二氧化碳的“匯”。從數(shù)據(jù)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小興安嶺森林沼澤面積廣闊，類型較多，同時其處于全球氣候敏感地帶，因此在今后的濕地碳匯功能研究過程中，可以將小興安嶺作為研究重點，這對今后小興安嶺濕地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡研究有著深遠(yuǎn)的影響作用。

4 濕地碳匯研究展望

濕地對全球碳循環(huán)影響意義重大，碳儲量豐富。尤其是泥炭地和沼澤濕地碳匯功能不容小覷。濕地植被、溫度水分、土壤理化性質(zhì)、大氣二氧化碳濃度以及人為干擾等都會對濕地碳平衡造成影響，從而影響濕地碳儲量及碳匯能力。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前對影響濕地碳循環(huán)影響因子并未做統(tǒng)一的研究認(rèn)識，也并未量化各因子在濕地碳儲量和碳匯中的系數(shù)，對濕地碳匯機(jī)制研究還沒有形成共同的認(rèn)識，這對濕地碳匯研究造成了一定的影響。作為一種特殊的濕地類型——泥炭地和沼澤濕地其土壤碳儲量研究有一定的難度，例如取樣難度大、取樣方法多等，且受到各方面因素的影響，土壤取樣工具較為簡單，專門用于濕地土壤碳儲量取樣儀器設(shè)備不多，相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也并未建立起來，這也對濕地碳匯研究產(chǎn)生了一定的影響。

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，可以充分利用現(xiàn)代化技術(shù)開展?jié)竦靥紖R研究。例如利用遙感技術(shù)對規(guī)模較大的濕地進(jìn)行碳儲量和碳匯能力研究。另外土壤空間異性對有機(jī)碳的影響也是十分顯著的，翻閱相關(guān)文獻(xiàn)關(guān)于濕地土壤有機(jī)碳含量和碳儲量的垂直分布規(guī)律研究比較少，尤其是關(guān)于沼澤濕地土壤有機(jī)碳重組研究更是鳳毛麟角。鑒于此，在今后的研究過程中，必須強(qiáng)化濕地土壤碳儲量的分布規(guī)律研究、有機(jī)碳種類組成及其動態(tài)變化等方面的研究。

5 結(jié)論

總而言之，作為重要的碳匯——泥炭地和沼澤濕地對大氣溫室氣體濃度的降低具有深刻的影響，同時對緩解全球變暖的現(xiàn)狀也具有深刻影響，但是值得注意的是影響濕地系統(tǒng)碳匯功能的因素有很多，例如溫度、大氣二氧化碳體積分?jǐn)?shù)、N、P等營養(yǎng)因子都會對濕地碳匯功能產(chǎn)生一定的影響，鑒于此，在今后的研究過程中可以以泥炭地和沼澤濕地為研究背景，并構(gòu)建科學(xué)的反饋機(jī)制，為濕地開發(fā)項目的開展提供參考，同時也為今后濕地碳匯功能研究提供可靠的參考。