湿地生态系统碳循环的过程

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1、湿地生态系统碳循环的过程湿地碳循环主要包括2个基本过程:①植物通过绿色叶片的光合作用固定大气CO2并形成总初级生产力,此过程主要受太阳辐射、气温、水分和养分供应等因子的驱动.此过程中植物需要消耗部分光合产物为其自身生命活动提供能量,同时释放CO2.②植物死亡后其残体在微生物作用下分解转化,一部分形成转化成颗粒有机碳(particulateorganiccarbon,POC)和简单的可溶性有机碳(dissolvedorganicC,DOC),在水介质中经过微生物作用或直接氧化为CO2(HCO-3),一部分形成泥炭,逐年堆积.上层泥炭以及仍未完全分解的植物残体,继续参与以上分解转化.此过

2、程是个复杂的生物地球化学过程,受植物残体本身性质、气候条件和周围诸多环境因素的影响.另外,对于开放或半开放的湿地系统,POC和DOC是外界与系统之间碳交换的2个重要形态,它们在湿地系统的碳收支中也具有重要意义。一个典型的湿地生态系统至少应当具有底部土壤、水体介质和生活在介质中的有机体,并且具有完整的营养级结构、能量流动和物质循环链条。自然界的物质循环均由实体和过程组成,湿地的碳循环也不例外。一般来说,它一方面包含了碳库,另一方面又包含碳库之间的碳通量。碳库之间的碳通量变化是由许多物理、化学和生物过程引起的。作为实体的湿地碳库可以区分出3种碳库类型:活生物区碳库、碎屑碳库(多由动植物残

3、体组成)和被溶解气体碳库(即水溶无机碳库)。同理,湿地碳循环的过程也可分为生物过程、物理/化学过程和分解过程(后者大部分为生物分解,也有小部分的物理和化学分解)。碎屑碳库是目前湿地中最大的有机碳库,远远超过湿地中细菌、浮游生物、动植物区系有机碳量。泥炭地及其他类型浅水型湿地的碳循环泥炭地、草本沼泽和三角洲冲积湿地是几种较为常见的浅水型湿地。其中,泥炭地是全世界分布最广的湿地类型,在世界各地均有分布,尤其是在北半球北部的中高纬度地区。泥炭地占全球湿地面积的50%～70%,总面积达400万km2,碳储量为世界土壤碳储量的三分之一,相当于全球大气碳库碳储量的75%(JoostenHandC

4、larkeD.,2002)。1996年和1999年的Ramsar会议已把泥炭地列为国际重要湿地类型加以保护。据Joosten等(2002)估计泥炭地碳的蓄积速率为20～30gC·m-2yr-1,加拿大泥炭地包含有200～450Pg(1Pg=1Gt=1015g)碳,拥有世界上最丰富的泥炭地资源。目前许多研究表明,占世界大部分泥炭地的北部地区在未来可能变得更温暖,同时也表明中部大陆地区变得更干旱,沿海地区变得更湿润,但存在着很大的不确定性。由于NPP和分解都与湿度和热量条件紧密相关,如果气候变化真如预料的那样,泥炭地的碳动态变化将会发生很大的改变。潜在变化无论是在量上还是在变化趋势上都有

5、很大的不确定性。