[发明专利]环境条件可控的潮间带CO2通量室内模拟实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种环境条件可控的潮间带CO₂通量室内模拟实验装置，包括生化培养箱、外筒和储水箱，所述外筒位于生化培养箱内，外筒内设有内筒，内筒内分层放入野外采集的沉积物样本，在内筒底部设有渗透孔，在内筒上设有透水孔，透水孔位于沉积物样本的上方，外筒通过蠕动泵与储水箱连接，在内筒的沉积物样本上方设有采样气室，采样气室通过气路管路与CO₂传感器连接，CO₂传感器与电脑信号连接。本发明的一种环境条件可控的潮间带CO₂通量室内模拟实验装置，能够在室内模拟各种温度、光照环境条件以及地下水位，进行长时间连续观测的潮间带沉积物CO₂通量，为湿地生态系统碳代谢、碳循环等基础研究提供了有力的观测和研究手段。

技术领域

本发明涉及环境条件可控的潮间带CO₂通量室内模拟实验装置及方法，属于环境领域。

背景技术

湿地生态系统是地球重要的碳库，约占全球陆地生态系统碳库的10％，是目前已知陆地生态系统中仅次于森林的重要碳汇，对全球范围的碳循环有着显著影响。湿地中有机质的不完全分解导致湿地中碳的积累，湿地植物从大气中获取大量的CO₂，成为巨大的碳库；同时，在一定的时期和条件下，湿地在微生物的作用下通过分解和呼吸作用将 CO₂排放到大气中，湿地的碳循环过程受气候条件及人类活动的影响，发挥了“碳汇”和“碳源”两方面的作用。潮间带是众多种湿地中的一类，是陆地与海洋的交接地带。近年来，作为全球“蓝色碳汇”的主要贡献者，有高等植被覆盖的潮间带湿地(红树林沼泽和盐沼)的碳循环受到了极大的关注。潮间带除了拥有高的初级生产力和低的有机质分解速率以外，潮间带湿地植被根冠比较大，能够储存大量的碳并通过根系周转而储存在土壤中。同时，河口海岸独特的泥沙沉积过程会将大量内源或外源有机碳快速掩埋。可见，潮间带湿地植被生产力高、机碳分解速率低、CH4排放较弱、碳沉积速度快，是单位面积碳封存速率最高的生态系统之一，有着显著的碳汇功能。据统计，全球范围内滨海湿地的总碳封存速率超过100Tg.a^-1(以碳计)，因此潮间带湿地在减缓含碳温室气体排放，降低全球温室效应方面具有重要潜力。

影响潮间带土壤二氧化碳通量变化的因子很多，包括：水文条件、土壤温度、微生物活性、有机质和浮游植物含量等。在不同植被覆盖下的生态系统中CO₂的释放量不同，且随日变化和季节性性变化而变化。Kurganova等发现土壤CO₂排放主要集中在夏季和秋季，并且，系统呼吸通量在一天中不同时间上的波动程度夏季明显大于冬季。Van Der Nat等测量的一天内的系统呼吸通量通常呈现单峰型变化的趋势，从早晨开始慢慢上升，到午后出现最大值后再缓慢下降。湿地土壤向大气排放CO₂的过程主是土壤中微生物的氧化分解作用以及植物根系呼吸作用。根据相关研究，土壤中释放的CO₂有85％-90％是来自土壤微生物的生命活动，15％来自植物根系的呼吸作用，极少部分是土壤动物的呼吸机化学氧化。土壤从不同方面影响CO₂的释放，最重要的因素是土壤的温度。微生物的活性、植物生长速率的快慢都受土壤温度变化的影响。微生物的异养呼吸，植物的的自养呼吸，有机质的分解均受土壤温度的影响，温度越高，分解速率越快。Buchmann 研究了呼吸速率与土壤温度的关系，结果表明土壤速率会随土壤温度的变化而产生明显的变化。湿地处于水陆交界的地带，对水文条件的变化十分敏感。湿地生态系统的干湿变化，会影响土壤中微生物的活性。