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三江平原典型沼泽湿地氧化亚氮通量特征 1 对我国湿地no排放的研究 氧气亚氮（氮）是大气中一种高效的温室气体。在大革命之前，氮的浓度为0.275molmol-1，现在为0.14molmol-1，增长约14%，年增长率约为0.3%。由此产生的辐射强度为0.15wm-2。虽然氮的浓度在空气中很低，但其温室效应非常高。每个环节的氮分子的增加温室效应约为p2分子的150倍，对气候变化的贡献约为5%，此外，氮分子也破坏了气候的臭氧层。自然界上，氮氧主要来自海洋、森林和牧场的土壤排放，以及人类的石化燃料、植物燃烧、化工生产等。 国内一些学者分别对我国不同地区不同类型的农田和草地、森林等生态系统的N2O排放及影响因子进行过研究[7,9,11,12,13,14,20,23,26,29],尤其是对在我国占很大面积的人工湿地-水稻田生态系统的N2O排放,已经取得了较多的研究成果,但对天然湿地特别是沼泽湿地N2O的观测研究,仅见少量的报道,而且缺乏连续的、系统的、长期的观测数据.本研究以实验为基础,通过对沼泽湿地N2O进行长期的、连续的、系统的观测采样,研究了三江平原3种典型代表性湿地N2O通量.认识不同类型沼泽湿地间的N2O通量差异,了解其长期变化规律,可为正确评价我国湿地生态系统在全球气候变化中的贡献提供基础实验数据. 2 研究领域和方法 2.1 表6表1caraica和毛果苔藓泽lapo10a 三江平原是我国面积最大、分布最集中的天然沼泽湿地区,现有沼泽湿地面积83.5×104hm2.三江平原植被属于长白山植物区系,以沼泽化草甸和沼泽植被为主.由于微地形和水分条件的差异,沼泽化草甸和沼泽植被多呈环状或条状分布;在地势低洼的常年积水地带多分布漂筏苔草(Carex pseudocuraica)和毛果苔草沼泽(Carex lasiocarpa);在常年过湿或季节性积水地带多分布有乌拉苔草(Carex meyeriana)和小叶章(Deyeuxia angustifolia),而在高岗地带则发育着灌丛杂草和乔木(图1). 试验选在中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站沼泽综合试验场内进行.该站位于三江平原典型沼泽湿地分布区的别拉洪河流域,海拔高度55.6 m,中心位置47°35′N,133°31′E,年平均降水量550 mm,年平均气温1.9 ℃.试验场为一典型的碟形洼地,从外围到核心区依次分布着灌丛杂草、小叶章湿草甸、毛果苔草和漂筏苔草等多种类型的湿草甸和草本沼泽.选取3种不同水分条件下的湿地类型(灌丛杂草湿地、小叶章湿地和毛果苔草沼泽)开展湿地生态系统N2O排放通量的观测研究,其土壤类型分别为腐殖质沼泽土、草甸白浆土和泥炭沼泽土.同时,利用自动气象站和自动小气候观测系统,进行辅助气象、水文要素的同步观测. 2.2 采样和分析方法 气体样品的采集利用静态箱法,装置为50 cm×50 cm×50 cm四面和顶部封闭的不锈钢材质采样箱,箱顶内部装有两个小风扇和一个铂电阻温度传感器,采气孔和电源插孔开在箱壁上,箱底基座采用下沿带孔的不锈钢槽架,插入地下20 cm.为了减少采样时对基座和周围环境的扰动,各个观测采样点分别架设了10～20 m左右的栈桥.实验采用3个平行重复,同时采集气体样品,观测采样频率为每周2次,并每月选择晴朗的天气条件进行1次日变化观测采样,白天采样间隔为2 h,夜间间隔3 h.采样时,在不锈钢槽架注水密封,样品采集用100 ml注射器抽取,在30 min时间段内每隔10 min采集1次气体样品,样品在12 h内带回实验室,用Agilent 4890气相色谱仪电子捕获检测器(ECD)分析.色谱仪设置如下:柱箱温度55 ℃,电子捕获检测器工作温度330 ℃,色谱柱采用长度为1 m 内径2 mm的80～100目Porapak Q填充物来分离N2O,载气为高纯氮气,流速35 cm3·min-1. 2.3 被测气体密度参数 温室气体排放通量的定义为单位时间、单位面积观测箱内排放的被测气体质量的变化,可用下列公式表示: F=Δm/(A·Δt)=ρ·ν·Δc/(A·Δt) =ρ·h·Δc/Δt 式中,F为被测气体通量(mg·m-2·h-1),A为观测底座所包围的土壤面积,Δm/Δt为采样箱内被测气体质量随时间的变化,ν为50 cm×50 cm×50 cm采样箱的容积,ρ为箱内气体密度(ρ=n/v=P/RT,单位为mol·m-3,P为箱内气压,T为箱内气温,R为气体常数),h为采样箱高度,Δc/Δt为被测气体在观测时间内浓度随时间的变化. 3 结果与分析 3.1 降水年际变化对沼湿地的影响 有研究曾报道沼泽湿地可能是大气N2O的一个潜在吸收汇,但从本研究长达3年的观测研究结果来看,沼泽湿地在生长季依然表现为大气N2O的弱排放源,而非生长季的冰雪覆盖期