探讨湿地生态系统CO2排放通量影响因素研究进展的论文

在天然湿地生态系统中，湿地植物吸收大气中的CO2 并在光合作用参与下将其固定在植物体中。植物死亡后所形成的地表枯落物中的碳去向有两种：一部分经微生物分解和转化以CO2 和CH4 的形式释放到大气中，另一部分以微生物量和其他形式被固定在土壤中。根据湿地生态系统的组成结构特征可将湿地生态系统CO2 排放分为湿地地上植被CO2排放和湿地土壤CO2排放。湿地地上植被CO2 排放是绿色植物光合作用和呼吸作用的结果，湿地土壤CO2 主要来自土壤呼吸，即土壤微生物呼吸、根呼吸以及土壤动物呼吸三个生物过程。本文对迄今为止国内外关于湿地生态系统CO2 排放通量影响因素的一些研究进行综述，将影响因素总结为生物因素、非生物因素以及人类活动三个方面，从以上三个方面分别分析了各影响因素对湿地生态系统CO2 排放通量的影响及作用机理。

1 非生物因素

1.1 水文条件

水文条件影响着湿地的理化性质，是选择生物群落的主要因素之一，湿地生物群落进一步影响湿地中微生物种类及分布，导致土壤中不同深度和不同区域有机质的分解程度不同。湿地中水位和土壤含水量决定着湿地生态系统中土壤的氧化还原环境，同时也影响着植物的生产力和微生物对凋落物的分解以及湿地土层通透性，从而通过影响O2 的扩散速率与CO2 的传输速率制约着湿地土壤呼吸。目前国内外大多数研究得出，湿地生态系统CO2 排放通量与湿地水位存在明显负相关关系，但也有个别学者认为CO2排放通量与湿地水位呈正相关关系。

1.2 温度

温度是植物生长过程的主要影响因子，直接决定着区域内的植被类型及植被覆盖率，其还通过影响暗反应的酶促反应来影响植物的光合作用，这使其成为湿地CO2 排放通量的又一重要影响因素。已有研究表明一定温度范围内，湿地土壤温度升高会促进土壤中微生物或根系的代谢活性，使根的呼吸增强，加速微生物对有机质的分解，湿地生态系统CO2 排放通量增高;超过一定的温度范围，随着土壤温度的升高，土壤中微生物及酶的活性降低，土壤中有机质的矿化作用和根系呼吸作用减弱，湿地CO2排放通量随温度的升高又呈减小趋势。

1.3 土壤理化性质

1.3.1 土壤pH值

土壤酸碱度通过影响着微生物及酶的活性、土壤有机质含量及其空间分布，对微生物分解有机质的能力及根系的呼吸强度产生影响，进而影响了CO2 的排放。绝大多数土壤微生物适应中性或者碱性条件，并且对pH的变化较为敏感。同时，土壤酸碱度对土壤肥力及植物生长也有很大影响，土壤pH值过低会阻碍植物对微量元素的吸收，pH值过高则会阻碍植物对微量元素的吸收。

1.3.2 土壤盐度

盐分是限制植物生长和生产力的重要非生物因子，土壤含盐量影响着植被的空间分布及植物对营养物质的吸收和传输，不同盐沼植物对湿地土壤有机质的分布有显著影响。同时，土壤盐度对湿地中微生物的活性也有一定的影响，不同菌种的耐盐能力不同，土壤微生物一般表现出在无盐或者低盐的情况下数量和种类较多，土壤盐度超过一定范围时，土壤微生物的活性与盐分含量呈负相关的特点。

2 生物因素

2.1 微生物

土壤微生物是土壤有机物质的分解者和转化者，其本身也是土壤活性碳库之一，且直接参与土壤植物之间的碳素生物地球化学循环过程，是湿地生态系统重要的组成部分。微生物种类、数量和活性决定着呼吸强度，在湿地CO2 排放过程中发挥着重要作用。非生物因子对湿地CO2 排放通量的影响也是通过对微生物的活性、数量、和种类等来影响湿地CO2排放通量。易志刚等等发现微生物量高的土壤具有较高的土壤呼吸速率。

2.2 土壤动物

土壤动物本身的呼吸量微乎其微，但其作为湿地生态系统的重要成员，在改良湿地基质结构、增加基质肥力、分解枯枝落叶层以及促进营养物质的循环等方面有着重要的作用，同时其在土壤微生物的调节、土壤理化性质的改变方面也发挥着极其重要的作用，通过以上作用间接对湿地生态系统CO2排放通量产生影响。

2.3 植被

植被对湿地生态系统CO2 排放通量的影响一方面来自于地上部分植株自养呼吸，另一方面来自于植株的凋落物分解、根系分泌物及根际共生体的作用。陈四清等[5]研究表明土壤酶活性、土壤微生物活性、土壤微生物数量和生物量均与地上植株生物量成正相关，并且指出土壤CO2排放通量与地上生物量有明显的关系。

3 结论

1) 水文条件和温度是天然湿地生态系统CO2排放通量的主要影响因素。水文条件影响湿地生态系统中植物群落结构及演替过程，同时决定着湿地的氧化还原条件;而温度则是植物生长过程和微生物活性的主要影响因子，两者相互作用，共同影响着湿地生态系统的CO2排放通量。

2) 湿地生态系统CO2 排放通量是多种环境因子综合作用的反映。各影响因子间不是相互独立的，而是共同作用影响着湿地CO2 排放，其中任何一方面发生变化都会引起响应的一系列过程的发生和变化，导致CO2排放通量发生变化。

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