三江平原沼泽湿地和农田N_2O排放通量的变化(一)

N₂O排放

目前对沼泽湿地N₂O排放的研究还比较少。因为土壤中N₂O的产生过程非常复杂, 又受诸多因素的影响和制约, 因此其通量具有很强的时间变异性。如图1示, 沼泽湿地N₂O排放通量较低且排放特征比较复杂, 毛果苔草沼泽在春季出现一个排放高峰, 而小叶章草甸主要是 由一系列脉冲释放峰组成。沼泽湿地N₂O排放主要 表现为由土壤向大气的排放, 但在寒冷的冬季以及 地表水位较高的淹水时期, 也会出现N₂O吸收的现象。

图1 沼泽湿地和农田N₂O排放通量的季节变化

冬季沼泽湿地N₂O汇的作用也不容忽视, 2004年冬季, 毛果苔草沼泽和小叶章草甸累积N₂O 排放量分别为-0.40 kg·hm^-2和 -0.54 kg·hm^-2,分别占生长季排放量的13.8%和13.7%。沼泽湿地冬季对N₂O的 吸收机制现在还不是很清楚, 基于农田和草原的研究表明, 冬季土壤的冰冻作用会促进 N₂O的排放。他们 认为冰冻期土壤中活性C、N含量增加, 并且在未上冻的土壤水溶液中还存在着微生物活性, 由于水外冰层的 存在阻碍了氧气的进入, 而且水溶液中微生物的呼吸消耗了氧, 为N₂O的产生提供了厌氧环境。但在本研究 中可能该厌氧环境过于强烈，以致N₂O被彻底还原为N₂。土壤中CH₄的产生需要严格的厌氧环境。

小叶章草甸N₂O排放通量高于毛果苔草沼泽 (成对t检验, p=0.001), 主要是由土壤湿度和土壤的理化性质决定的。毛果苔草沼泽长期积水, 土壤中的厌氧环境强烈, 反硝化作用较强, 容易把N₂O进一步还原为N₂。同时, 由于土壤长时间处于厌氧状态, 硝化作用很弱，NO₃^-得不到补充，使反硝化作用速率最终也很 低。因此，在淹水期间由于淹水条件创造了一个严格的厌氧环境限制了 N₂O的形成和排放, 所以检测不到明显的 N₂O排放, 有时甚至表现为吸收N₂O。小叶章草甸地势较高, 表现为雨季时地表积水, 而旱季时地表积 水消失但土壤保持湿润状态, 这种干湿交替有利于N₂O的产生和排放，因为此时土壤湿度适中, 导致了同时适宜硝化和反硝化过程的 O₂供应状况, 因而引起显著的N₂O排放。