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淡(dàn)水濕(shī)地是全(quán)球重(zhòng)要的(dí)碳(tàn)調節(jié)係統,其植被與土壤中儲存(cún)的有(yǒu)機碳總(zǒng)量估(gū)計約為450千兆噸,儲存時間可(kě)長達千(qiān)年(nián)。
盡管(guǎn)濕地會通過微生物(wù)活動與生(shēng)態係統(tǒng)呼吸釋放(fàng)二(èr)氧化碳(tàn),甲烷等溫(wēn)室(shì)氣體,但較高(gāo)的(dí)水位(wèi)限(xiàn)製了氧(yǎng)氣(qì)進(jìn)入土(tǔ)壤,從而抑製了(liǎo)好(hǎo)氧菌對有機(jī)物(wù)的(dí)分(fēn)解(jiě)。這一機製(zhì)有(yǒu)助於平(píng)衡碳(tàn)排(pái)放,使(shǐ)淡水濕地在自然(rán)狀(zhuàng)態(tài)下成(chéng)為全球重(zhòng)要的碳(tàn)匯。
放牧(mù)等外部幹擾(rǎo)會對(duì)多種(zhǒng)生態係(xì)統(tǒng)的碳(tàn)收支產(chǎn)生(shēng)影(yǐng)響(xiǎng)。適度(dù)放牧有助於促進(jìn)植(zhí)被生長,增強碳固定(dìng)能(néng)力並提升土壤(rǎng)碳儲量(liáng),同時(shí)降(jiàng)低碳(tàn)排(pái)放。然而,過(guò)度(dù)放(fàng)牧則可能(néng)增(zēng)加(jiā)碳(tàn)排(pái)放,削弱淡水(shuǐ)濕(shī)地的(dí)碳匯(huì)功能(néng)。
研(yán)究設計(jì):
研究(jiū)團隊(duì)在澳大利亞(yà)東南(nán)部(bù)威默(mò)拉地(dì)區開(kāi)展(zhǎn)了一項(xiàng)為期一年的(dí)研究,重(zhòng)點(diǎn)比較兩塊雨水充沛(pèi),季節性淹(yān)沒(méi)的淡(dàn)水濕地(Kealy農(nóng)場(cháng)和(hé)Smith農(nóng)場(cháng))內各(gè)種(zhǒng)放牧機製(zhì)對碳(tàn)儲量(植(zhí)物(wù)生物量和(hé)土壤(rǎng)碳)和(hé)季節(jié)性碳通(tōng)量(liáng)的影(yǐng)響。
實(shí)驗設(shè)置三種(zhǒng)放牧(mù)機製(zhì):
持(chí)續放牧:全年(nián)均有羊(yáng)群在場(cháng)
短(duǎn)期集(jí)中(zhōng)放牧(mù):僅在(zài)春(chūn)季(jì)放(fàng)牧兩周(zhōu)
禁牧的隔(gé)離(lí)區

兩處實驗田地位於過(guò)度(dù)放牧(mù)的(dí)牧羊場上(shàng),通過(guò)圍(wéi)欄劃分出(chū)不同(tóng)放牧區域,為(wéi)“短(duǎn)期集中(zhōng)放(fàng)牧(mù)區"和(hé)“持續放牧區"。白色方塊代表(biǎo)禁止羊群進(jìn)入的隔離(lí)試驗(yàn)區,黑(hēi)色方塊(kuài)則是允(yǔn)許羊群(qún)自(zì)由(yóu)進(jìn)入的開放試驗(yàn)區。
研(yán)究方法:
研究(jiū)采(cǎi)用便攜(xié)式PVC環(huán)形暗箱(xiāng),將(jiāng)其(qí)部分埋(mái)入(rù)土(tǔ)壤(1–2厘(lí)米),結合超便攜溫室氣體(tǐ)分(fēn)析(xī)儀(yí)(UGGA)現(xiàn)場測定(dìng)二(èr)氧化碳與甲烷的(dí)通量(liáng)。每(měi)個觀(guān)測點(diǎn)均(jūn)覆蓋(gài)有(yǒu)植(zhí)被的濕(shī)地(dì)土(tǔ)壤,以反映(yìng)濕(shī)地整(zhěng)體(tǐ)碳(tàn)交(jiāo)換情況。

OA-ICOS GLA132-GGA 超便(biàn)攜式溫室氣體(tǐ)分(fēn)析(xī)儀“UGGA"
箱內空氣通(tōng)過12伏(fú)電(diàn)池驅動的小(xiǎo)風(fēng)扇(shàn)保(bǎo)持流通。箱頂(dǐng)覆蓋(gài)PVC蓋,並通過(guò)透明管(guǎn)與UGGA形成閉環(huán)連接。分(fēn)析(xī)儀(yí)每(měi)5~10分鐘記錄一次(cì)箱(xiāng)內CH₄和CO₂濃度(dù)。每次(cì)采樣結束(shù)後(hòu)移(yí)開箱蓋,使內部恢(huī)復(fù)自然光照(zhào)與氣體(tǐ)交(jiāo)換(huàn)。所(suǒ)有(yǒu)通(tōng)量數據均(jūn)為(wéi)晝夜多次測量的(dí)平(píng)均(jūn)值。
研究(jiū)還(huán)在(zài)不(bù)同季(jì)節(溫度(dù),降水(shuǐ)與(yǔ)植被生長差異顯(xiǎn)著時期)對每個濕(shī)地的(dí)觀測點進行連(lián)續(xù)兩天的(dí)測量,以(yǐ)捕捉碳排放的季節性變(biàn)化(huà)。
研(yán)究發(fā)現(xiàn):
1,CO₂通(tōng)量變(biàn)化
季節(jié)因(yīn)素(sù)(溫度(dù),降水(shuǐ)與(yǔ)水(shuǐ)位波(bō)動)是(shì)導(dǎo)致兩類濕(shī)地及各區域二氧(yǎng)化碳通量差異(yì)的主要(yào)原(yuán)因。除放(fàng)牧(mù)方式與(yǔ)季節影(yǐng)響外,晝夜差異(yì)也(yě)十分(fēn)顯著:夜(yè)間CO₂排放量比白天(tiān)高(gāo)出(chū)31%。

在兩處研究(jiū)的(dí)濕(shī)地生(shēng)態(tài)係統(tǒng)中,隔(gé)離(lí)和(hé)開(kāi)放(fàng)試驗區的CO₂通量季(jì)節性(xìng)變化(Kealy)。灰色(sè)柱(zhù)狀圖(tú)代表(biǎo)隔(gé)離(lí)試驗區,白(bái)色柱狀(zhuàng)圖(tú)代(dài)表放牧(mù)試驗區。
觀(guān)測(cè)顯示,一旦(dàn)濕(shī)地禁(jīn)止放牧(mù),二(èr)氧(yǎng)化(huà)碳(tàn)排放量(liáng)可減(jiǎn)少(shǎo)約(yuē)35%,表(biǎo)明禁牧(mù)有(yǒu)助(zhù)於保(bǎo)持(chí)濕地碳儲量,並提(tí)升(shēng)固碳(tàn)潛(qián)力。
2,CH₄排放(fàng)特(tè)征(zhēng)
整個監測(cè)期間甲烷(wán)排(pái)放(fàng)總體較(jiào)低,且與(yǔ)水位(wèi)變化(huà)密切(qiē)相關。例如(rú),2017年(nián)夏季(jì)因(yīn)水位較高,甲烷排(pái)放(fàng)達到峰(fēng)值(zhí);而在(zài)之(zhī)後(hòu)水位下降時期,幾乎(hū)未檢(jiǎn)測到CH₄釋(shì)放。

各濕(shī)地生態係(xì)統(tǒng)及不同季節的CH₄通(tōng)量與水深變化。2017年(nián)初夏(xià)Kealy濕地遭遇孤(gū)立(lì)風(fēng)暴事件期間(jiān),在高(gāo)水位(wèi)條(tiáo)件(jiàn)下出現(xiàn)了(liǎo)甲(jiǎ)烷(wán)排放峰(fēng)值(zhí)。
3,生物量(liáng)和土壤碳(tàn)
研(yán)究(jiū)表明,無(wú)論是(shì)持(chí)續(xù)放(fàng)牧(mù)還是短期集中(zhōng)放(fàng)牧(mù),隔(gé)離(lí)區(qū)內的(dí)地(dì)上(shàng)生物量(liáng)均比放牧區(qū)高(gāo)6.4%。同時,隔(gé)離區(qū)的土(tǔ)壤碳(tàn)濃(nóng)度(dù)也(yě)比(bǐ)放牧區(qū)高出30%。這(zhè)一(yī)結果(guǒ)一(yī)致表(biǎo)明,放牧(mù)活(huó)動會(huì)降(jiàng)低(dī)濕地(dì)地(dì)上生物(wù)量(liáng)與(yǔ)土(tǔ)壤碳儲量(liáng),並增(zēng)加碳(tàn)排放。
管理啟示(shì)和(hé)應(yīng)用:
研究發(fā)現,盡管短期(qī)集(jí)中放牧在(zài)一(yī)定程(chéng)度上有助(zhù)於提(tí)升(shēng)碳儲(chǔ)存,降低(dī)二(èr)氧化碳排放,並(bìng)具(jù)備(bèi)較好的(dí)投(tóu)資回(huí)報潛力,但(dàn)在雨養(yǎng)型(xíng)淡水(shuǐ)濕(shī)地(dì)中禁止放牧,仍(réng)是(shì)增加土壤與(yǔ)植被碳(tàn)儲(chǔ)量,減少碳排放的(dí)最(zuì)佳(jiā)管(guǎn)理(lǐ)策(cè)略(lüè)。
明(míng)確適宜(yí)的(dí)濕地放(fàng)牧方式,既能(néng)提升碳儲存,又可(kě)控製碳(tàn)排放,將(jiāng)為濕地生態(tài)係(xì)統的科(kē)學管理(lǐ)提供(gōng)重要(yào)依據(jù)。
案例(lì)來(lái)源:
Limpert, K.E., Carnell, P.E. & Macreadie,P.I. 合(hé)理(lǐ)管(guǎn)理農業放(fàng)牧(mù)以(yǐ)提升淡(dàn)水濕地(dì)的碳(tàn)匯(huì)能力(lì),濕(shī)地(dì)生態管理[J],2021,29:231-244.
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