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黃河三角洲濕地碳循環與碳收支 版權信息
- ISBN：9787030710765
- 條形碼：9787030710765 ; 978-7-03-071076-5
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
黃河三角洲濕地碳循環與碳收支 內容簡介
《黃河三角洲濕地碳循環與碳收支》以黃河三角洲濕地為研究對象，重點介紹水文過程和氣候變化對濱海濕地碳循環關鍵過程與碳匯功能的影響機制。研究基于野外長期定位觀測和原位控制試驗，集成分析長期監測資料（8 年連續監測數據）和試驗數據，搶先發售系統全面地闡述濱海濕地碳循環關鍵過程和碳匯功能對水文過程（潮汐、地表淹水、地下水位變化）、氣候變化（增溫、降雨量變化、降雨季節分配、氮輸入）及人類活動（農田開墾）的響應機制，在濱海濕地生態系統碳循環規律及機制方面取得了系列理論成果。《黃河三角洲濕地碳循環與碳收支》將充實濱海濕地碳循環與碳收支理論，以期為深入理解濱海濕地“藍碳”的形成過程與機制、預測優選變化背景下濱海濕地“藍碳”功能的潛在變化趨勢提供理論支持，為中國及優選實現碳中和目標和推動“藍碳”增匯提供新思路。
黃河三角洲濕地碳循環與碳收支 目錄
目錄
第1章濱海濕地碳循環與碳收支及其影響機制001
1.1濱海濕地碳循環過程002
1.1.1引言002
1.1.2濱海濕地碳循環關鍵過程002
1.1.3濱海濕地碳循環模擬005
1.2潮汐作用及其引起的干濕交替對鹽沼濕地碳交換過程及碳匯形成機制的影響006
1.2.1引言006
1.2.2潮汐作用及其引起的干濕交替對鹽沼濕地-大氣間碳交換的影響007
1.2.3潮汐作用及其引起的干濕交替對鹽沼濕地-水體間碳交換的影響009
1.2.4潮汐作用及其引起的干濕交替對鹽沼濕地碳匯形成機制的影響010
1.3增溫對濱海濕地土壤呼吸的影響011
1.3.1引言011
1.3.2增溫方法與裝置012
1.3.3模擬增溫對土壤呼吸速率的影響013
1.3.4增溫對土壤呼吸的直接影響014
1.3.5增溫改變其他環境因子對土壤呼吸的間接影響014
1.3.6增溫改變生物要素對土壤呼吸的間接影響016
1.3.7土壤呼吸對模擬增溫的適應性016
1.3.8研究展望018
1.4降雨引起的干濕交替對土壤呼吸的影響020
1.4.1土壤水分對土壤呼吸的影響020
1.4.2降雨誘導的干濕交替對土壤呼吸的影響022
1.4.3降雨造成的土壤飽和或積水對土壤呼吸的影響024
1.5潮汐作用下氮輸入對鹽沼濕地碳循環關鍵過程的影響025
1.5.1引言025
1.5.2氮輸入對鹽沼濕地植物光合固碳的影響027
1.5.3氮輸入對鹽沼濕地植物-土壤系統碳分配的影響028
1.5.4氮輸入對鹽沼濕地土壤有機碳分解的影響029
1.5.5氮輸入對鹽沼濕地土壤可溶性有機碳釋放的影響031
1.5.6氮輸入對鹽沼濕地碳匯功能的影響032
1.6黃河三角洲濕地碳循環與碳收支研究思路034
參考文獻036
第2章黃河三角洲鹽沼濕地碳交換過程及其對潮汐淹水的響應059
2.1引言060
2.2潮汐濕地觀測場061
2.3生態系統CO2交換在不同時間尺度上對潮汐淹水的響應063
2.3.1各環境因子和生態系統CO2交換的時頻變化特征063
2.3.2不同時間尺度上生態系統CO2交換對光熱條件的響應064
2.3.3不同時間尺度上生態系統CO2交換對潮汐淹水的響應066
2.3.4潮汐淹水影響下生態系統CO2交換對光熱條件的響應067
2.4生態系統CO2和CH4交換對潮汐淹水過程中不同階段的響應069
2.4.1生態系統CO2交換對潮汐淹水過程中不同階段的響應069
2.4.2生態系統CH4交換對潮汐淹水過程中不同階段的響應071
2.4.3生態系統CO2交換對不同淹水水位的響應072
2.4.4生態系統CH4交換對不同淹水水位的響應074
2.4.5生態系統CO2和CH4交換對土壤鹽度的響應075
參考文獻076
第3章黃河三角洲非潮汐濕地淹水對生態系統碳交換的影響081
3.1引言082
3.2黃河三角洲非潮汐濕地地表水深對生態系統碳交換的影響083
3.2.1地表水深控制試驗平臺083
3.2.2土壤呼吸、凈生態系統CO2交換、生態系統呼吸、CH4通量測定084
3.2.3非生物因子和生物因子測定085
3.2.4地表水深對非生物因子的影響086
3.2.5地表水深對生物因子的影響089
3.2.6地表水深對土壤碳排放的影響093
3.2.7地表水深對生態系統碳交換的影響095
3.3黃河三角洲非潮汐濕地季節性淹水對生態系統CO2交換的影響101
3.3.1非潮汐濕地觀測場101
3.3.2季節性淹水對生態系統CO2交換的影響102
3.3.3季節性淹水對凈生態系統CO2交換光響應的影響102
3.3.4季節性淹水對凈生態系統CO2交換溫度響應的影響105
參考文獻106
第4章黃河三角洲非潮汐濕地地下水位對生態系統碳交換的影響113
4.1引言114
4.2地下水位控制試驗平臺116
4.2.1碳通量的測定116
4.2.2非生物因子測定118
4.2.3生物因子測定118
4.2.4數據統計與分析118
4.3地下水位對非生物因子的影響119
4.4地下水位對生物因子的影響126
4.5地下水位對土壤CH4和CO2排放的影響128
4.6地下水位對生態系統碳交換的影響138
參考文獻142
第5章黃河三角洲濕地增溫對生態系統碳交換的影響151
5.1引言152
5.2增溫控制試驗平臺153
5.2.1試驗設計153
5.2.2環境因子測量153
5.2.3生態系統氣體交換測量153
5.2.4地上生物量154
5.2.5數據分析154
5.3模擬增溫對濕地土壤環境因子的影響154
5.4植物生長的季節變化156
5.5生態系統CO2通量的季節性動態158
5.6增溫對生態系統CO2通量大小的影響160
5.7增溫對生態系統CO2通量季節性的影響162
參考文獻164
第6章降雨量變化對黃河三角洲非潮汐濕地生態系統土壤碳排放的影響169
6.1引言170
6.2增減雨控制試驗平臺171
6.3降雨量變化對濕地環境因子和生物因子的影響172
6.4降雨量變化對濕地土壤呼吸的影響183
6.5降雨量變化對濕地土壤CH4排放的影響193
6.6降雨對土壤呼吸的抑制機制198
6.6.1長期定位觀測平臺198
6.6.2環境氣象因子動態200
6.6.3土壤呼吸的季節和年際變化201
6.6.4土壤溫度和濕度對土壤呼吸季節變化的影響202
6.6.5降雨引起的土壤濕度變化對土壤呼吸的影響205
6.6.6降雨引起的土壤溫度變化對土壤呼吸的影響210
參考文獻211
第7章降雨季節分配對黃河三角洲濕地碳交換的影響221
7.1引言222
7.2降雨季節分配對黃河三角洲潮汐濕地年際凈生態系統CO2交換的影響223
7.2.1潮汐濕地觀測場223
7.2.2潮汐濕地NEE和氣象因子季節與年際尺度動態223
7.2.3多元時間尺度上NEE與主要環境因子的關系224
7.2.4季節和年際降雨量對年際NEE的影響227
7.2.5研究展望229
7.3降雨季節分配對黃河三角洲非潮汐濕地生態系統CO2交換的影響230
7.3.1非潮汐濕地觀測場230
7.3.2環境因子及不同生長階段NEE的季節動態比較230
7.3.3白天NEE對光的響應233
7.3.4夜間NEE（Reco，night）對溫度的響應及Reco與GPP的關系235
7.3.5不同生長階段降雨量對凈光合速率的影響236
7.3.6降雨分配對濕地碳收支的影響237
7.4降雨季節分配對黃河三角洲濕地土壤呼吸的影響239
7.4.1降雨季節分配控制試驗平臺239
7.4.2降雨季節分配變化對環境因子的影響240
7.4.3降雨季節分配變化對地下生物量的影響240
7.4.4降雨季節分配變化對土壤呼吸的影響244
參考文獻247
第8章大氣氮沉降對濱海濕地土壤有機碳分解的影響253
8.1引言254
8.2野外模擬大氣氮沉降控制試驗255
8.2.1土壤環境指標采樣和測定256
8.2.2植被指標測定257
8.2.3凈生態系統CO2交換、生態系統呼吸測定257
8.2.4土壤呼吸測定258
8.3室內模擬環境因子梯度試驗259
8.3.1模擬不同鹽分梯度試驗259
8.3.2模擬氮沉降室內培養試驗260
8.3.3模擬不同土壤含水量梯度試驗261
8.3.4土壤有機碳分解速率計算方法261
8.3.5數據分析與統計261
8.4氮沉降對黃河三角洲濕地土壤和植被的影響262
8.5氮沉降對黃河三角洲濕地生態系統碳交換的影響263
8.6氮沉降對黃河三角洲濕地CO2和CH4排放的影響267
8.6.1氮沉降對黃河三角洲濕地土壤呼吸的影響267
8.6.2氮沉降對黃河三角洲濕地有機碳分解的影響269
8.6.3不同氮沉降條件下土壤鹽度對黃河三角洲濕地土壤有機碳分解的影響274
8.6.4不同氮沉降條件下土壤含水量對黃河三角洲濕地土壤有機碳分解的影響279
參考文獻285
第9章干濕交替與外源氮輸入對黃河三角洲濕地土壤有機碳流失的影響289
9.1引言290
9.2干濕交替與外源氮輸入室內控制試驗平臺291
9.3干濕交替對潮汐鹽沼濕地土壤有機碳流失的影響292
9.3.1干濕交替對CO2和CH4排放的影響292
9.3.2干濕交替對土壤DOC的影響294
9.3.3土壤CO2、CH4排放速率與土壤DOC的關系295
9.4干濕交替耦合氮輸入對潮汐鹽沼濕地土壤有機碳流失的影響296
9.4.1干濕交替與氮輸入對CO2和CH4排放的影響296
9.4.2干濕交替與氮輸入對DOC流失的影響298
9.4.3垂直碳流失和橫向碳流失的關系299
參考文獻301
第10章農田開墾對黃河三角洲濕地生態系統CO2交換的影響305
10.1引言306
10.2開墾農田觀測場306
10.3農田開墾對黃河三角洲濕地生態系統CO2交換的影響307
10.3.1環境因子與植被條件307
10.3.2凈生態系統CO2交換的日動態與季節動態309
10.3.3日間NEE對光照條件的響應313
10.3.4不同土壤含水量條件下夜間NEE對土壤溫度的響應315
10.3.5生態系統CO2交換對植被條件的響應317
10.3.6農業開墾對濕地碳匯能力的影響318
10.4降雨導致的生物量變化對黃河三角洲開墾濕地年際凈生態系統CO2交換的影響321
10.4.1降雨導致的生物量變化對開墾濕地年際凈生態系統CO2交換的影響321
10.4.2降雨導致的土壤含水量變化對開墾濕地年際生物量的影響322
參考文獻325
第1章濱海濕地碳循環與碳收支及其影響機制001
1.1濱海濕地碳循環過程002
1.1.1引言002
1.1.2濱海濕地碳循環關鍵過程002
1.1.3濱海濕地碳循環模擬005
1.2潮汐作用及其引起的干濕交替對鹽沼濕地碳交換過程及碳匯形成機制的影響006
1.2.1引言006
1.2.2潮汐作用及其引起的干濕交替對鹽沼濕地-大氣間碳交換的影響007
1.2.3潮汐作用及其引起的干濕交替對鹽沼濕地-水體間碳交換的影響009
1.2.4潮汐作用及其引起的干濕交替對鹽沼濕地碳匯形成機制的影響010
1.3增溫對濱海濕地土壤呼吸的影響011
1.3.1引言011
1.3.2增溫方法與裝置012
1.3.3模擬增溫對土壤呼吸速率的影響013
1.3.4增溫對土壤呼吸的直接影響014
1.3.5增溫改變其他環境因子對土壤呼吸的間接影響014
1.3.6增溫改變生物要素對土壤呼吸的間接影響016
1.3.7土壤呼吸對模擬增溫的適應性016
1.3.8研究展望018
1.4降雨引起的干濕交替對土壤呼吸的影響020
1.4.1土壤水分對土壤呼吸的影響020
1.4.2降雨誘導的干濕交替對土壤呼吸的影響022
1.4.3降雨造成的土壤飽和或積水對土壤呼吸的影響024
1.5潮汐作用下氮輸入對鹽沼濕地碳循環關鍵過程的影響025
1.5.1引言025
1.5.2氮輸入對鹽沼濕地植物光合固碳的影響027
1.5.3氮輸入對鹽沼濕地植物-土壤系統碳分配的影響028
1.5.4氮輸入對鹽沼濕地土壤有機碳分解的影響029
1.5.5氮輸入對鹽沼濕地土壤可溶性有機碳釋放的影響031
1.5.6氮輸入對鹽沼濕地碳匯功能的影響032
1.6黃河三角洲濕地碳循環與碳收支研究思路034
參考文獻036
第2章黃河三角洲鹽沼濕地碳交換過程及其對潮汐淹水的響應059
2.1引言060
2.2潮汐濕地觀測場061
2.3生態系統CO2交換在不同時間尺度上對潮汐淹水的響應063
2.3.1各環境因子和生態系統CO2交換的時頻變化特征063
2.3.2不同時間尺度上生態系統CO2交換對光熱條件的響應064
2.3.3不同時間尺度上生態系統CO2交換對潮汐淹水的響應066
2.3.4潮汐淹水影響下生態系統CO2交換對光熱條件的響應067
2.4生態系統CO2和CH4交換對潮汐淹水過程中不同階段的響應069
2.4.1生態系統CO2交換對潮汐淹水過程中不同階段的響應069
2.4.2生態系統CH4交換對潮汐淹水過程中不同階段的響應071
2.4.3生態系統CO2交換對不同淹水水位的響應072
2.4.4生態系統CH4交換對不同淹水水位的響應074
2.4.5生態系統CO2和CH4交換對土壤鹽度的響應075
參考文獻076
第3章黃河三角洲非潮汐濕地淹水對生態系統碳交換的影響081
3.1引言082
3.2黃河三角洲非潮汐濕地地表水深對生態系統碳交換的影響083
3.2.1地表水深控制試驗平臺083
3.2.2土壤呼吸、凈生態系統CO2交換、生態系統呼吸、CH4通量測定084
3.2.3非生物因子和生物因子測定085
3.2.4地表水深對非生物因子的影響086
3.2.5地表水深對生物因子的影響089
3.2.6地表水深對土壤碳排放的影響093
3.2.7地表水深對生態系統碳交換的影響095
3.3黃河三角洲非潮汐濕地季節性淹水對生態系統CO2交換的影響101
3.3.1非潮汐濕地觀測場101
3.3.2季節性淹水對生態系統CO2交換的影響102
3.3.3季節性淹水對凈生態系統CO2交換光響應的影響102
3.3.4季節性淹水對凈生態系統CO2交換溫度響應的影響105
參考文獻106
第4章黃河三角洲非潮汐濕地地下水位對生態系統碳交換的影響113
4.1引言114
4.2地下水位控制試驗平臺116
4.2.1碳通量的測定116
4.2.2非生物因子測定118
4.2.3生物因子測定118
4.2.4數據統計與分析118
4.3地下水位對非生物因子的影響119
4.4地下水位對生物因子的影響126
4.5地下水位對土壤CH4和CO2排放的影響128
4.6地下水位對生態系統碳交換的影響138
參考文獻142
第5章黃河三角洲濕地增溫對生態系統碳交換的影響151
5.1引言152
5.2增溫控制試驗平臺153
5.2.1試驗設計153
5.2.2環境因子測量153
5.2.3生態系統氣體交換測量153
5.2.4地上生物量154
5.2.5數據分析154
5.3模擬增溫對濕地土壤環境因子的影響154
5.4植物生長的季節變化156
5.5生態系統CO2通量的季節性動態158
5.6增溫對生態系統CO2通量大小的影響160
5.7增溫對生態系統CO2通量季節性的影響162
參考文獻164
第6章降雨量變化對黃河三角洲非潮汐濕地生態系統土壤碳排放的影響169
6.1引言170
6.2增減雨控制試驗平臺171
6.3降雨量變化對濕地環境因子和生物因子的影響172
6.4降雨量變化對濕地土壤呼吸的影響183
6.5降雨量變化對濕地土壤CH4排放的影響193
6.6降雨對土壤呼吸的抑制機制198
6.6.1長期定位觀測平臺198
6.6.2環境氣象因子動態200
6.6.3土壤呼吸的季節和年際變化201
6.6.4土壤溫度和濕度對土壤呼吸季節變化的影響202
6.6.5降雨引起的土壤濕度變化對土壤呼吸的影響205
6.6.6降雨引起的土壤溫度變化對土壤呼吸的影響210
參考文獻211
第7章降雨季節分配對黃河三角洲濕地碳交換的影響221
7.1引言222
7.2降雨季節分配對黃河三角洲潮汐濕地年際凈生態系統CO2交換的影響223
7.2.1潮汐濕地觀測場223
7.2.2潮汐濕地NEE和氣象因子季節與年際尺度動態223
7.2.3多元時間尺度上NEE與主要環境因子的關系224
7.2.4季節和年際降雨量對年際NEE的影響227
7.2.5研究展望229
7.3降雨季節分配對黃河三角洲非潮汐濕地生態系統CO2交換的影響230
7.3.1非潮汐濕地觀測場230
7.3.2環境因子及不同生長階段NEE的季節動態比較230
7.3.3白天NEE對光的響應233
7.3.4夜間NEE（Reco，night）對溫度的響應及Reco與GPP的關系235
7.3.5不同生長階段降雨量對凈光合速率的影響236
7.3.6降雨分配對濕地碳收支的影響237
7.4降雨季節分配對黃河三角洲濕地土壤呼吸的影響239
7.4.1降雨季節分配控制試驗平臺239
7.4.2降雨季節分配變化對環境因子的影響240
7.4.3降雨季節分配變化對地下生物量的影響240
7.4.4降雨季節分配變化對土壤呼吸的影響244
參考文獻247
第8章大氣氮沉降對濱海濕地土壤有機碳分解的影響253
8.1引言254
8.2野外模擬大氣氮沉降控制試驗255
8.2.1土壤環境指標采樣和測定256
8.2.2植被指標測定257
8.2.3凈生態系統CO2交換、生態系統呼吸測定257
8.2.4土壤呼吸測定258
8.3室內模擬環境因子梯度試驗259
8.3.1模擬不同鹽分梯度試驗259
8.3.2模擬氮沉降室內培養試驗260
8.3.3模擬不同土壤含水量梯度試驗261
8.3.4土壤有機碳分解速率計算方法261
8.3.5數據分析與統計261
8.4氮沉降對黃河三角洲濕地土壤和植被的影響262
8.5氮沉降對黃河三角洲濕地生態系統碳交換的影響263
8.6氮沉降對黃河三角洲濕地CO2和CH4排放的影響267
8.6.1氮沉降對黃河三角洲濕地土壤呼吸的影響267
8.6.2氮沉降對黃河三角洲濕地有機碳分解的影響269
8.6.3不同氮沉降條件下土壤鹽度對黃河三角洲濕地土壤有機碳分解的影響274
8.6.4不同氮沉降條件下土壤含水量對黃河三角洲濕地土壤有機碳分解的影響279
參考文獻285
第9章干濕交替與外源氮輸入對黃河三角洲濕地土壤有機碳流失的影響289
9.1引言290
9.2干濕交替與外源氮輸入室內控制試驗平臺291
9.3干濕交替對潮汐鹽沼濕地土壤有機碳流失的影響292
9.3.1干濕交替對CO2和CH4排放的影響292
9.3.2干濕交替對土壤DOC的影響294
9.3.3土壤CO2、CH4排放速率與土壤DOC的關系295
9.4干濕交替耦合氮輸入對潮汐鹽沼濕地土壤有機碳流失的影響296
9.4.1干濕交替與氮輸入對CO2和CH4排放的影響296
9.4.2干濕交替與氮輸入對DOC流失的影響298
9.4.3垂直碳流失和橫向碳流失的關系299
參考文獻301
第10章農田開墾對黃河三角洲濕地生態系統CO2交換的影響305
10.1引言306
10.2開墾農田觀測場306
10.3農田開墾對黃河三角洲濕地生態系統CO2交換的影響307
10.3.1環境因子與植被條件307
10.3.2凈生態系統CO2交換的日動態與季節動態309
10.3.3日間NEE對光照條件的響應313
10.3.4不同土壤含水量條件下夜間NEE對土壤溫度的響應315
10.3.5生態系統CO2交換對植被條件的響應317
10.3.6農業開墾對濕地碳匯能力的影響318
10.4降雨導致的生物量變化對黃河三角洲開墾濕地年際凈生態系統CO2交換的影響321
10.4.1降雨導致的生物量變化對開墾濕地年際凈生態系統CO2交換的影響321
10.4.2降雨導致的土壤含水量變化對開墾濕地年際生物量的影響322
參考文獻325
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黃河三角洲濕地碳循環與碳收支 節選
第1章 濱海濕地碳循環與碳收支及其影響機制 1.1 濱海濕地碳循環過程 1.1.1 引言 濱海濕地富含土壤有機碳，同時土壤有機質分解率和甲烷生成率較低，能夠捕獲和埋藏大量有機碳，因此濱海濕地是全球重要的碳匯，也是全球“藍碳”資源的重要貢獻者（Sahagian and Melack，1996）。濱海濕地獨特的土壤、水文和植被條件及季節性干濕交替水文變化，使得其在低氧環境下能夠不斷積累碳，同時也釋放出大量溫室氣體（CH4和 CO2）（沙晨燕等， 2011），對碳的生物地球化學過程產生較大影響。全球氣候變化模型預測，未來極端氣候發生頻率增加，引發的一系列氣候變化會進一步導致全球降雨模式的改變，昀終對全球生態系統產生深遠影響（ Allen and Ingram，2002；Knapp et al.，2008）。氣候條件決定濕地水熱因子季節動態，在當前降雨總量減少和總體氣溫上升的暖干化氣候變化大背景下，降雨事件可通過增加濱海濕地土壤水分和誘發土壤缺氧，限制根系和微生物的氧利用度及生物活性，抑制土壤有機碳分解，進而影響生態系統總初級生產力、微生物活性及有機質的積累（宋長春， 2003），是濱海濕地碳循環生物地球化學過程的重要驅動因素。 濱海濕地特殊的生態水文過程和土壤環境條件，使得濱海濕地碳循環具有區別于其他生態系統的顯著特性。氣候變化通過影響濕地的水熱條件，如氣溫、降雨量和蒸散量，對濱海濕地生態系統水文環境產生影響。氣候變化背景下，降雨季節分配直接影響濕地的水文狀況，由于濱海濕地植被對水文狀況非常敏感，降雨模式的改變也會通過影響植被生理代謝活動對濕地碳交換產生影響。降雨量分配減少會直接導致地下水位下降，同時地表徑流減少會加速濕地的干涸，濕地由厭氧環境轉變為部分甚至完全的好氧環境，氧化作用會加速溫室氣體（ CH4和 CO2）向大氣的排放。此外，降雨分配過多導致的地表淹水雖然會在一定程度上增加濕地面積（ Mitsch et al.，2010），但是會抑制濕地植被的光合作用，引起生態系統凈碳累積的下降。 1.1.2 濱海濕地碳循環關鍵過程 在全球變暖背景下，降雨分配不均導致的干旱或者季節性積水會通過改變土壤及大氣濕度環境（Jia et al.，2016），調控植被生理代謝過程，昀終影響濱海濕地的碳匯功能。另外，受淺層地下水位的影響，當降水發生時土壤可能會迅速飽和，導致缺氧，從而減少土壤有機碳的分解（ Vidon et al.，2016）。在氣候變化的背景下，水文模式變化影響濱海濕地碳通量及濱海濕地碳收支應對氣候變化的反饋，都存在很大的不確定性，因此了解濱海濕地碳通量動態規律及環境生物影響因素，對于準確量化濕地碳交換過程對降雨事件的響應、預測未來濱海濕地碳收支的變化趨勢、理解碳平衡動態和碳匯功能具有重要意義。 此外，鹽沼濕地的碳循環還受到一種特殊的環境因子——潮汐的影響。周期性潮汐作用作為鹽沼濕地昀基本的水文特征，也是其碳交換過程的重要影響因素（韓廣軒， 2017）。當前，越來越多的研究證明潮汐作用可以通過多種途徑直接或間接地影響鹽沼生態系統的碳交換過程（Knox et al.，2018；Kathilankal et al.， 2008）。一方面，潮汐淹水可以直接影響鹽沼生態系統 CO2和 CH4的交換過程（Moffett et al.，2010；Kathilankal et al.，2008）。例如，長時間的潮汐淹水可以完全抑制鹽沼生態系統的 CO2交換（Moffett et al.，2010）。此外，由于潮汐淹水對氣體傳輸的屏障作用，鹽沼濕地 CO2和 CH4向大氣的傳輸過程均會受到抑制（ Li et al.，2018；Guo et al.，2009）。另一方面，由于每次的潮汐淹水過程都包括了不同的潮汐階段，因此鹽沼濕地的土壤和植被將周期性地淹沒于潮水中或暴露在大氣中（韓廣軒， 2017）。同時，由潮汐淹水引起的土壤鹽度及淹水水位的改變對鹽沼生態系統的 CO2和 CH4交換過程來說尤為重要（ Hu et al.，2017；Poffenbarger et al.，2011；Hirota et al.，2007）。鹽沼濕地植被的生理狀態及土壤微生物活性與土壤鹽度密切相關，土壤鹽度的變化能夠直接影響鹽沼生態系統的 CO2和 CH4交換過程（ Yang et al.，2019；Abdul-Aziz et al.，2018；Neubauer，2013）。在潮汐淹水期間，淹水水位是控制鹽沼生態系統 CO2和 CH4交換的主要環境因子，不同的淹水水位會影響植物的有效光合面積和氣體擴散速率，從而進一步影響鹽沼濕地植物的光合作用和呼吸作用（Han et al.，2015）。 鹽沼濕地的碳交換包括垂直方向上的 CO2和 CH4交換及橫向方向上的可溶性有機碳（ DOC）、可溶性無機碳（ DIC）、顆粒性有機碳（ POC）交換（圖 1.1）。鹽沼濕地中，大氣中的 CO2通過光合作用被植物吸收并合成有機物，這部分固定的碳稱為總初級生產力（ gross primary productivity，GPP），同時植物自身消耗一部分碳用于維持生命活動并釋放 CO2（自養呼吸），植物凋落物和土壤有機碳在好氧環境下經微生物礦化分解釋放 CO2（異養呼吸），自養呼吸和異養呼吸之和為生態系統呼吸（ ecosystem respiration，Reco）。鹽沼濕地凈生態系統 CO2交換（ net ecosystem CO2 exchange，NEE）是植被總初級生產力（ GPP）與生態系統呼吸（ Reco）之間相互平衡的結果（ Han et al.，2015）。另外，濕地又是向大氣排放 CH4的碳源，淹水時植物殘體和土壤有機碳在厭氧環境下產生 CH4，通過大氣傳輸、氣泡傳輸和植物傳輸釋放到大氣中。但在植被根際的微好氧環境及表層以下淺層土壤氧化區域，部分 CH4被甲烷氧化菌所氧化，因此 CH4排放量降低（ Vann and Megonigal，2003）。鹽沼濕地的碳源匯功能取決于生態系統與大氣間 CO2和 CH4交換的凈收支。潮汐運動通過潮汐淹水和干濕交替直接作用于植被生產力（Parida and Das，2005）及土壤有機碳的形成和分解（Yonghoon and Yang，2004；Drake et al.，2015），還可以通過沉積物的供給直接影響潮間帶濕地碳封存能力（ Chmura et al.，2003；Mcleod et al.，2011），或通過影響營養物質可用性及土壤溫度、鹽度和氧化還原電位等環境因素間接作用于這些碳過程（Mitchell and Baldwin，1998），從而影響鹽沼濕地的碳匯形成機制。另外，作為陸地和海洋生態系統之間的過渡生態系統類型，潮汐鹽沼濕地土壤有機碳在海洋潮汐和地表徑流的作用下能夠以 DOC、DIC、POC的形式進入鄰近水體。水平方向上碳遷移和輸出是鹽沼濕地通過水文過程實現土壤碳輸出的一個主要途徑（曹磊， 2014），在鹽沼濕地碳循環中發揮著重要作用（ Chambers et al.，2013； Fagherazzi et al.，2013）。因此，研究潮汐鹽沼濕地的碳收支時，只有同時考慮植被-大氣界面 CO2和 CH4交換及土壤 -水體界面的碳遷移過程，才能準確地評估鹽沼濕地的碳源匯功能。 圖 1.1 潮汐鹽沼濕地碳交換關鍵過程示意圖 1.1.3 濱海濕地碳循環模擬 陸地生態系統模型的建立主要基于量（ abundance）、群（ coupling）、流（flow）、場（field）的概念，分別表示數量、有機整體、交換流動及各種作用力（李長生， 2001）。在模型中，陸地碳循環通常被概念化為一組碳庫，如葉、莖、根和土壤，通過生態過程以不同的形式如氣態、溶解態、固態進行碳的儲存和交換（ Luo et al.， 2015）。在早期的碳循環模型中，通常以不連續的時間段（如天或年）來對系統狀態進行更新，并且僅更新單獨某一池的碳庫，而其他模型則基于具有可變時間段的一般或偏微分方程組來實現更新。直到后來生物地球化學模型的出現，對物質循環和元素運動軌跡的追蹤表現出較高的吻合度和實用性，才真正實現了對整個生態系統過程的模擬。為了實現對生態系統的所有過程參量進行更為全面的模擬，生物地球化學模型一般以小時、日或月為步長，對土壤有機碳、植物生物量、土壤含水量、 CO2濃度等狀態變量進行積分得到長時間尺度的模擬結果，同時還可結合大面積高頻采樣數據實現對生態系統空間上的多指標模擬，從而增大模擬的尺度范圍，通過積分昀終可得到區域尺度上的生態系統狀態估計（張釗和辛曉平，2017）。 目前，按照建立過程的不同模型主要分為經驗、參數和過程三大類。經驗模型是嚴格由數據確定的關系，是基于經驗推導出的統計關系，不涉及潛在機制的知識，在與其相關的數據范圍內昀準確。參數模型則利用光合有效輻射及與其相關的調控因素對植被生產力進行估算，目前與遙感結合的應用更為廣泛。而過程模型則是通過生態生理過程以機械方式模擬生態系統的功能（ Vetter et al.，2008），通常需要考慮各個過程的機制及多個因素的共同作用，能夠運用于長時間、大尺度的模擬，生物地球化學模型就屬于一種過程模型。模型中是否含有隨機成分，如某些參數的值隨時間或個體而變化，決定了相同初始條件和時間段對應的結果是否相同，從而也分為確定性模型和隨機性模型。 濱海濕地碳循環的主要驅動因素是生物和非生物因素的結合，普遍的研究是基于點位的測量，而在較大的空間尺度研究中，使用替代技術，如渦度協方差技術，對長時間、大尺度的數據進行補充（ Baldocchi，2014）。然而全球數據存在高度異質性，包括采樣時間、試驗持續時間和植被類型變化等，都進一步增加了溫室氣體估算的不確定性。近年來已經建立了一些碳循環模型，目的是了解和確定其主要特征的機制，并對人類改變碳循環的方式如化石燃料燃燒和陸地生物圈的開發等后續可能造成的結果進行評估，然后借助真實的觀測數據來驗證這些模型，特別是通過一些已知的有一定確定性的循環，來驗證或補充未知的、過于簡化的模型或不充分的驗證數據，從而建立更先進的模型。這種嘗試同樣也適用于篩選可驗證更高級模型的昀相關的數據，以及確定需要的準確度。代表大氣與陸地生物圈之間碳交換的模型包括多個過程和機制，并且在過去的幾十年中其復雜性逐步增加，主要表現在模型過程的細節有所增加和完善。關于碳循環有非常豐富的建模歷史，幾十年來眾多學者已經提出了各種具有不同復雜程度和側重方向的模型（Cao et al.，1996；Cui et al.，2005；Wu et al.，2013），由于各模型所代表的過程、應用范圍及運算方式各有不同，因此不同模型之間難以比較，只能以模型輸出數值的準確度來評估一個模型的性能（ Friedlingstein et al.，2014），而不能直接在模型中實現概念和數學的評價及比較。 過程模型從建立之初就很少有專門針對濕地生態系統的，缺乏對濕地生態系統生物地球化學循環的描述。雖然一些模型（如 DNDC模型和 BIOME-BGC模型）在改進過程中增加了描述濕地生態系統機制的模塊，但是濕地生態系統植被較為復雜，兼有草本和木本植物，包括沼生植物、濕生植物和水生植物等，化學組分也存在較大差異，形成了多種不同類型的濕地，改進后的模型適應性仍有待論證。 例如，改良的 BIOME-BGC模型仍然無法模擬長期遭受洪水侵襲的真正濕地，因為它不會追蹤有機土壤形成、地下水位變化、土壤氧化還原電位或厭氧過程（ Ben et al.，2007）。大部分模型集中應用于比較常見的生態系統如森林、農田、草地等，而可直接應用于濕地乃至鹽堿濕地的模型相對較少，例如，碳動態預測要求考慮土壤、水文和植被等許多關鍵因素之間的相互作用，很少有同時存在這些作用的適用于濕地生態系統的綜合型碳模型
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