中國(guó)兩種亞熱帶紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的碳固定、掉落物分解及其同化過程.pdf

1、紅樹林是全球凈初級(jí)生產(chǎn)力最高的生態(tài)系統(tǒng)之一，也是全球藍(lán)碳的主要貢獻(xiàn)者之一。碳循環(huán)研究是闡明紅樹林碳匯潛力及調(diào)控機(jī)制的前提，但目前亟缺乏紅樹林生態(tài)系統(tǒng)碳固定及其去向的系統(tǒng)研究，特別是對(duì)于亞熱帶地區(qū)的紅樹林。本研究結(jié)合傳統(tǒng)調(diào)查、野外定位觀測(cè)和控制實(shí)驗(yàn)，利用渦度協(xié)方差技術(shù)和穩(wěn)定同位素技術(shù)探討了亞熱帶地區(qū)（云霄和高橋）紅樹林的碳固定、掉落物分解及其同化過程，并著重分析了極端天氣如臺(tái)風(fēng)活動(dòng)對(duì)紅樹林生態(tài)系統(tǒng)碳交換過程的影響及生物入侵背景下紅樹林濕地

2、的掉落物分解與同化過程。主要結(jié)果與結(jié)論分述如下:
　　(1)云霄和高橋的亞熱帶紅樹林均具有很高的生物量和年掉落物產(chǎn)量。云霄（2008年8月）和高橋（2009年10月）紅樹林的生物量分別為82.17-118.74和85.04-161.08Tonha-1，其中枝和直根的比例最高，根冠比的變化范圍為0.35-1.47;2009-2012年云霄和高橋紅樹林的平均年掉落物產(chǎn)量分別為848.44和728.62gm-2，表現(xiàn)出明顯的季節(jié)動(dòng)態(tài)和年

3、際動(dòng)態(tài)，其中葉掉落物比例最高;溫度、降雨量、風(fēng)速是影響紅樹林掉落物量的主要?dú)夂蛞蜃印?br>　　(2)生態(tài)系統(tǒng)碳通量研究結(jié)果表明，云霄和高橋紅樹林全年都表現(xiàn)為較強(qiáng)的碳匯:2009-2012年云霄和高橋紅樹林生態(tài)系統(tǒng)平均固定了683和721gCm-2yr-1，兩地的年總生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力(GEP)差異較小(分別為1871和1763gCm-2yr-1)，但云霄紅樹林的年生態(tài)系統(tǒng)呼吸量（RE）顯著高于高橋的（分別為1287和1096gCm-2yr

4、-1），兩個(gè)站點(diǎn)RE/GEP比分別為0.69和0.63。光照、云量、空氣飽和蒸氣壓差(VPD)和溫度共同調(diào)控白天紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的NEE:云霄和高橋紅樹林都在中等云量（晴空指數(shù)Kt值分別為0.3-0.6和0.4-0.6）時(shí)達(dá)到最大NEE。傳統(tǒng)方法（掉落物法）估算得到的凈初級(jí)生產(chǎn)力遠(yuǎn)高于碳通量觀測(cè)結(jié)果，可能是因?yàn)閭鹘y(tǒng)研究低估了掉落物量在凈初級(jí)生產(chǎn)力中所占的比例，這意味著對(duì)掉落物產(chǎn)量及其去向的研究將變得更為重要。
　　(3)2009至2

5、011年期間登陸的23個(gè)臺(tái)風(fēng)活動(dòng)對(duì)紅樹林碳水通量影響的綜合分析表明:臺(tái)風(fēng)的風(fēng)速、持續(xù)時(shí)間、登陸距離是調(diào)控紅樹林生態(tài)系統(tǒng)碳水循環(huán)的最重要臺(tái)風(fēng)特征。頻繁強(qiáng)臺(tái)風(fēng)帶來的強(qiáng)降水和大風(fēng)會(huì)使紅樹林形成大量的掉落物，也會(huì)在短期內(nèi)起到降溫的效果。在強(qiáng)臺(tái)風(fēng)登陸之后，生態(tài)系統(tǒng)最大NEE均顯著降低，而且白天生態(tài)系統(tǒng)暗呼吸Rd也顯著降低;除了2010年10月登陸的13級(jí)臺(tái)風(fēng)Megi，其他臺(tái)風(fēng)登陸后光量子效率α均顯著增大。高VPD和高溫都會(huì)抑制白天紅樹林的NEE，

6、但VPD和溫度對(duì)紅樹林NEE的調(diào)控作用與臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和登陸時(shí)間相關(guān)。臺(tái)風(fēng)登陸前后NEE的變化方向及大小主要受到GEP和RE的共同調(diào)控:在2010年7月12級(jí)臺(tái)風(fēng)Conson-Chanthu和2010年9月10級(jí)臺(tái)風(fēng)Namtheum-Fanapi登陸后，紅樹林生態(tài)系統(tǒng)NEE的日總量分別下降了26％和57％，但臺(tái)風(fēng)Megi登陸后紅樹林NEE反而增加了140％。這些改變?cè)谂_(tái)風(fēng)過后幾周內(nèi)就得到恢復(fù)，說明紅樹林生態(tài)系統(tǒng)碳交換過程對(duì)臺(tái)風(fēng)干擾呈現(xiàn)出較強(qiáng)的

7、生態(tài)彈性。
　　(4)紅樹林生境內(nèi)鄉(xiāng)土紅樹植物秋茄（Kandeliaobvata）的凋落葉片比入侵植物互花米草（Spartinaalterniflora）凋落葉片分解得更快（分解常數(shù)和半分解期分別為0.021、0.012d-1和34、59d），但在鹽沼生境中二者分解速度沒有顯著差異（分解常數(shù)和半分解期分別為0.016、0.014d-1和43、50d）;互花米草凋落葉的淋溶速率顯著高于秋茄的（0.14和0.09gd-1）;秋茄和互花

8、米草凋落葉的分解模式一致，都在分解初期（28天）快速減少后變緩直到平穩(wěn);分解過程中凋落葉的總氮剩余量保持下降趨勢(shì)，C/N比與其氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系;秋茄和互花米草凋落葉的δ13C值隨分解都變得更負(fù)（分別下降1‰和1.5‰），且這種趨勢(shì)在鹽沼生境中表現(xiàn)得更明顯。這意味著互花米草入侵并未顯著改變紅樹林濕地的掉落物分解過程。
　　(5)鄉(xiāng)土紅樹林生境內(nèi)多毛類混合利用了紅樹植物凋落葉等食物，但在互花米草入侵后多毛類主要以互花米草為食。野