5.4.1 白洋淀湖泊湿地CO2排放通量的变化特征
湿地生态系统碳循环与生物循环密不可分，初级生产者进行有机物质的生产，形成生物量的积累，然后通过食物链，经微生物分解以CO2形态还原到大气中，或以其他有机质的形态保留于土壤中。目前，关于CO2的源/汇评价已经成为国际上研究的焦点问题（Berbigier et al.，2001；Moureaux et al.，2006），深入了解不同生态系统CO2的交换特性及其变化规律可为其提供重要依据。因此，对白洋淀湖泊湿地生态系统CO2通量在不同时空尺度的交换特征研究，可以为评价湿地生态系统对大气CO2源/汇的贡献，提供十分有价值的数据支持。
5.4.1.1 白洋淀湖泊湿地CO2排放通量的日变化特征
CO2排放通量是指通过观测水-土壤-植被系统与大气间CO2的交换状况，是光合作用与呼吸作用（自养呼吸和异养呼吸）综合作用的结果。CO2排放通量的大小可以直接反映这种综合作用的方向和强度。当植被光合作用强度大于土壤与植物的呼吸作用，表现为植被从大气中吸收CO2，排放通量值为负，反之，土壤与植被系统向大气净排放CO2，排放通量值为正。当光合作用与呼吸作用基本相当时，CO2排放通量值在0附近。
分别在7月和9月对白洋淀湖泊湿地小杨家淀实验区进行了CO2排放通量的日变化监测，结果如图5.8所示。白洋淀湖泊湿地CO2排放通量在7月和9月表现出不同的日变化特征。7月，有植被的湖滨带和陆地区均表现为11：30开始出现CO2排放通量较小值，此时由于植被的光合作用较强，对呼吸作用产生的CO2进行了吸收，直到17：30，太阳光照强度减弱，植被的光合作用开始下降，土壤和植被的呼吸作用开始成为主要作用，因此，CO2排放通量呈现出增加的趋势。9月，白洋淀湖泊湿地昼夜温差变大，且植被的生长进入成熟期，茎叶开始变黄，光合作用能力减弱，因此湖心区、湖滨带和陆地区表现出较一致的变化规律，即在13：30和15：30有相对高的CO2排放通量，可能是由于此时温度较高，沉积物/土壤中微生物活性较高，相应呼吸作用较强。而9月时，湖心区基本是CO2的汇，影响了沉积物呼吸作用的进行以及所产生CO2的传输和释放。
图5.8 CO2排放通量的日变化趋势图
5.4.1.2 白洋淀湖泊湿地CO2排放通量的年内变化特征
通过对白洋淀湖泊湿地不同实验区的连续监测可以发现，白洋淀湖泊湿地CO2排放通量具有明显的时空变化规律。
由图5.9可以看出，白洋淀湖泊湿地三个实验区的不同采样区域表现出较一致的变化规律。在时间上，CO2排放通量都随季节不同而有所变化。4—7月是CO2排放通量逐渐升高的时期；7月和8月CO2保持较高的排放水平；进入9月，CO2排放通量开始降低，但在10月又有所回升，以后继续降低。这主要与植物的生长状况和土壤温度的变化有关，4—6月芦苇和各种微生物都在随着温度的升高逐渐进入生长旺盛期，这期间CO2排放通量也表现为增加的趋势。7月和8月是芦苇的主要生长季，其各种生理活性达到较高的水平，同时，由于土壤温度较高，微生物的数量和活性也相应增加，使得土壤呼吸作用增强，CO2排放通量达到最大。9月时芦苇已经从生长期转入到成熟期，各种生理活性下降，地下生物量也基本停止生长，土壤呼吸作用减弱。而10月时陆地CO2排放通量再次升高，这一现象可能与此时的芦苇大部分枯黄、光合作用基本消失有关，但具体原因还有待进一步研究。
图5.9 白洋淀湖泊湿地不同实验区CO2排放通量变化趋势图
在大的空间尺度上，小杨家淀CO2排放通量略高于其他两个实验区，平均排放通量为767.12mg/（m2·h），王家寨和郭里口的平均排放通量分别为757.36mg/（m2·h）和507.80mg/（m2·h），但在10月，王家寨和郭里口陆地区的CO2的排放通量都高于小杨家淀，其原因有待进一步研究。从小的空间尺度上分析，三个实验区的湖心区CO2排放通量都不高，有时会监测到吸收现象。湖滨带和陆地区的CO2排放通量都比较明显，小杨家淀湖滨带CO2排放通量在6—8月都高于其他两个区域，而在其他时间，陆地区的排放通量最大；王家寨和郭里口则表现为陆地区的排放通量较大。由表5.2也可看出，陆地区是白洋淀湖泊湿地CO2排放的主要区域。
表5.2 不同实验区各区域CO2排放通量情况一览表
白洋淀位于大清河中游，主要靠上游地区大气降雨形成地表径流补给，因此，白洋淀的兴衰与气候条件的变迁息息相关。20世纪60年代中期以后，白洋淀流域气候发展总趋势是向着干旱方向发展，由60年代年平均降水量552.7mm降到了2003年的年平均降水量370.73mm，减少了近33%。同时，由于山区森林覆盖率低，水土流失严重，潴龙河、唐河20世纪50年代输沙量高达570万m3，随着水库的兴建，河流输沙量大大减少，但在1970年，白沟引河投入使用，将大清河北支洪水引入白洋淀，给白洋淀造成新的淤积。据统计，1955—1979年，入淀河流平均每年向淀内输沙183万t，加之河口淤积和围垦造田，30年白洋淀水面缩减34.8%。近些年，随着人们对白洋淀面临问题的关注，已经在采取补水等措施积极应对湖泊萎缩、干淀等现象，但效果仍不明显，陆地面积仍在不断扩大。根据本次对白洋淀湖泊湿地CO2排放情况的研究发现，如果白洋淀湖泊继续萎缩，陆地面积不断增加，那么白洋淀将成为华北地区较大的温室气体排放源。