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LI-7810應(yīng)用案例|【J. Environ. Manag.】泥炭蘚采集對北方泥炭地二氧化碳和甲烷氣體通量的影響受地下水位調(diào)控

來源：北京萊闊生物科技有限公司 更新時間：2025-02-24 09:36:35 閱讀量：177
導(dǎo)讀：生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放受土壤水分含量的影響顯著，地下水位因素在生態(tài)系統(tǒng)碳固存中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

原文以Carbon dioxide and methane gas exchange following sphagnum moss harvesting in boreal peatland為標(biāo)題發(fā)表在Journal of Environmental Management（IF=8.0）上

作者 | Satu K. Karjalainen等


2024年11月26日，來自芬蘭自然資源研究所、芬蘭地質(zhì)調(diào)查局和東芬蘭大學(xué)的Satu K. Karjalainen、Liisa Maanavilja、Anna M. Laine等學(xué)者在《Journal of Environmental Management》期刊上聯(lián)合發(fā)表了題為《Carbon dioxide and methane gas exchange following sphagnum moss harvesting in boreal peatland》的研究論文。該研究探討了泥炭蘚采集對泥炭地生態(tài)系統(tǒng)碳平衡的影響，重點關(guān)注凈CO?交換量（NEE）和甲烷（CH?）排放。研究發(fā)現(xiàn)，在泥炭蘚采集后，濕潤樣地的泥炭蘚再生率較高，而干燥樣地幾乎沒有自發(fā)再生。生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放受土壤水分含量的影響顯著，地下水位因素在該生態(tài)系統(tǒng)碳固存中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。



在設(shè)施農(nóng)業(yè)中，泥炭（Peat）常作為生長基質(zhì)使用，但由于泥炭的再生過程緩慢，通常被視為不可再生資源。已有研究表明，泥炭開采還會增加原生態(tài)系統(tǒng)的CO?排放。

全球泥炭地儲存約5000±1000億噸碳，然而人類活動可能迅速消耗掉這些長期積累的碳儲存。因此，尋找替代生長基質(zhì)原材料顯得尤為重要。

泥炭蘚（Sphagnum moss）被認(rèn)為可作為設(shè)施農(nóng)業(yè)中泥炭的替代品。在芬蘭，泥炭蘚并非通過種植方式獲得，而是從水文退化的泥炭地中采集，這些地方泥炭層較淺，不適合大規(guī)模開采。芬蘭有近一百萬公頃這樣的區(qū)域，因此泥炭蘚采集具有巨大的潛力。但泥炭蘚采集對當(dāng)?shù)刂脖缓蜕鷳B(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放的影響仍缺乏研究。


芬蘭Kivisalmenneva 沼澤的泥炭開采和泥炭蘚采集（圖源/http://www.seppo.net/）


為了評估泥炭蘚采集對生態(tài)系統(tǒng)的影響，研究者們在芬蘭的南奧斯特博滕和皮爾卡諾地區(qū)選擇了8個樣地。這些泥炭地在2015年至2021年間進行了泥炭蘚采集。研究重點關(guān)注生態(tài)系統(tǒng)的凈CO?交換量（NEE）和甲烷（CH?）排放。

研究結(jié)果表明，泥炭蘚再生能力在不同樣地之間存在顯著差異。濕潤樣地在采集后2至8年內(nèi)恢復(fù)了約2%至28%，而干燥樣地在采集后的1至6年幾乎沒有再生。溫室氣體排放強度與土壤水分密切相關(guān)。在濕潤樣地，隨著白毛羊胡子草（Eriophorum vaginatum）覆蓋度的增加，CH?排放上升；而干燥樣地則普遍表現(xiàn)為較低的CH?排放。在干燥樣地，由于泥炭蘚采集減弱了光合作用，前1到2年表現(xiàn)為碳源。隨著灌木的生長，干燥樣地逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樘紖R。濕潤樣地最初碳匯能力較低，但隨著白毛羊胡子草的繁盛和泥炭蘚的再生，其碳匯能力逐步恢復(fù)。這表明，地下水位對生態(tài)系統(tǒng)碳固存具有關(guān)鍵作用。




LI-7810便攜式高精度CH4/CO2/H2O分析儀在本研究中的作用


LI-7810便攜式高精度CH?/CO?/H?O分析儀


在2022年6月至10月，以及2023年4月至10月期間，采用箱式法測量生態(tài)系統(tǒng)的溫室氣體CO?和CH?通量。每個樣地設(shè)置兩種處理：采集組和對照組，每種處理設(shè)置5個氣體通量測量樣方。為了避免測量人員踩踏影響通量測量，每個樣方旁邊都修建了木棧道。

箱體（Chamber）為透明塑料材質(zhì)，圓柱形，高度40 cm，直徑40 cm，與LI-7810便攜式高精度CH?/CO?/H?O分析儀連接。Chamber內(nèi)配備混合風(fēng)扇和恒溫系統(tǒng)，確保測量期間空氣溫度保持在環(huán)境溫度的±2°C范圍內(nèi)。每次測量之間，Chamber會進行通風(fēng)，確保測量前CO?濃度接近400 ppm。

LI-COR土壤溫室氣體通量測量解決方案


每個樣方進行4次測量：首先，在穩(wěn)定的環(huán)境光強下進行測量；然后，使用遮陽物分別將環(huán)境入射光強減少1/3和2/3，在這兩種光強條件下分別測量；最后，使用不透明罩完全遮蓋Chamber，在完全黑暗條件下進行測量。每次測量時，記錄Chamber內(nèi)的光強（PPFD）和空氣溫度，并測量5 cm和20 cm深處的土壤溫度。同時，在每個樣方旁邊安裝帶孔的管子，用于同步測量地下水位數(shù)據(jù)。


//////////

原文中的主要數(shù)據(jù)圖表




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