5.6 白洋淀湖泊湿地CO2、CH4和N2O排放的相互关系
相同环境条件下的CO2、CH4和N2O三种温室气体的排放必然会有相互关系存在。图5.22为小杨家淀不同区域CO2、CH4和N2O排放通量变化图。在湖心区由于长期淹水,且无大型水生植物生长,其环境条件相对单一,沉积物处于厌氧环境中,只有CH4有明显的排放、吸收变化,而N2O和CO2的排放变化很小,特别是在6—10月较长一段时间内,三种温室气体的排放通量变化规律相差较大。陆地区的环境基本与湖心区相反,含水率在12.8%~24.2%范围变化,且生长有茂密的芦苇,使得土壤在10cm以上基本处于相对氧化环境,抑制了CH4的排放,但并不影响N2O和CO2的排放,且二者的变化规律大致相似。湖滨带是白洋淀湖泊湿地环境相对最为复杂的区域,此处水位变化频繁,碳、氮等营养物质丰富,微生物种类和数量较多,这些都为温室气体的排放提供了良好的条件,使三种温室气体的排放通量变化规律基本一致。
图5.22 小杨家淀不同区域CO2、CH4和N2O排放通量变化图
[排放通量单位:CO2和CH4为mg/(m2·h);N2O为μg/(m2·h)]
对白洋淀湖泊湿地湖心区、湖滨带和陆地区三种气体的排放通量进行了相关分析,结果见表5.4。湖心区温室气体排放通量间的相关性不明显,而陆地区的N2O和CO2排放通量在极显著水平上呈正相关,但与CH4排放通量没有相关性。由于湖滨带是白洋淀湖泊湿地N2O和CH4排放的主要区域,CO2的排放也仅次于陆地区,因此,三者间存在较好的相关性。
表5.4 N2O、CH4和CO2排放通量间的相关性
*相关性显著;** 相关性极显著。
产生这种相关性的原因可能主要与环境条件相关,因为湿地三种温室气体的产生和排放都受环境条件的直接影响,如温度、土壤含水率、生物生长等。温度条件是影响湿地温室气体排放通量季节变化的主要因素,白洋淀湖泊湿地N2O、CH4和CO2的排放通量都与温度存在着显著的正相关。
N2O、CH4和CO2的排放均受土壤水分状况的驱动,而且土壤中微生物需要从有机质分解中获得能量和基质,土壤中氮的矿化和迁移转化亦与土壤有机质的分解紧密相连。所以湿地N2O、CH4和CO2的排放密切相关。
湖滨带生长的芦苇也为温室气体的产生和排放创造了条件。生长季芦苇凋落物分解、根系分泌物及根际共生体的作用促进了土壤CO2和CH4的排放;与此同时,植物根系的生长,根系残落物和分泌物一定程度上改变了土壤理化性质,促进了沉积物/土壤中微生物过程和N2O排放,尤其会促使反硝化作用增强,因此,湿地N2O、CH4和CO2的排放都与植物根系的生长状况密切相关。