周云凱，白秀玲*，寧立新

1. 河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封 475004；2. 北京師范大學(xué)減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院，北京 100875

鄱陽湖濕地灰化苔草固碳能力及固碳量研究

周云凱1，白秀玲1*，寧立新2

1. 河南大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院，河南 開封 475004；2. 北京師范大學(xué)減災(zāi)與應(yīng)急管理研究院，北京 100875

濕地植物具有較強(qiáng)的固碳功能，在全球碳循環(huán)過程中扮演重要角色。利用實(shí)地測量數(shù)據(jù)，結(jié)合遙感（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)研究鄱陽湖濕地洲灘優(yōu)勢植物——灰化苔草（Carex cinerascens）的固碳功能及其空間分異，以期為正確認(rèn)識(shí)鄱陽湖濕地植物在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的作用，制定合理有效的濕地生態(tài)管理與保護(hù)對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：在灰化苔草年內(nèi)兩個(gè)生長季，春草的平均固碳能力(579.46±294.19) g?m-2略低于秋草(629.65±155.85) g?m-2，不同高程帶的固碳能力均以13.5～14.5 m高程帶最大，而12.5 m以下高程帶最小，且各高程帶間（除秋草的12.5～13.5 m與＞14.5 m高程帶間）固碳能力均達(dá)到了極顯著差異（P＜0.001）；灰化苔草春草和秋草的固碳量基本相當(dāng)，分別為44.05×104t和44.10×104t；但由于受不同生長季各高程帶分布面積和生物量變動(dòng)的影響，灰化苔草春草生長季內(nèi)最大固碳量出現(xiàn)在 13.5～14.5 m 高程帶（19.84×104t），最小固碳量出現(xiàn)在＜12.5 m 高程帶（4.41×104t），而秋草生長季內(nèi)最大固碳量則出現(xiàn) 12.5～13.5 m 高程帶（17.29×104t），最小固碳量出現(xiàn)在＞14.5 m高程帶（4.51×104t）；從全年來看，灰化苔草年固碳量為88.15×104t，年均固碳能力可達(dá)到1103～1180 g?m-2，遠(yuǎn)高于其生長季內(nèi)的碳釋放能力，是鄱陽湖濕地的一個(gè)重要碳匯。

固碳能力；固碳量；空間分異；灰化苔草；鄱陽湖濕地

濕地是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在全球碳循環(huán)中扮演著重要角色（孟偉慶等，2011）。一方面濕地通過儲(chǔ)存有機(jī)碳和無機(jī)碳而具有碳匯特征，而另一方面濕地又通過釋放CO2、CH4等溫室氣體而具有碳源特征（宋洪濤等，2011），因此，濕地具有碳匯和碳源的雙重功能。從短時(shí)間（＜60年）來看，濕地有可能會(huì)是溫室氣體的源，但長期（＞100年）來看，濕地則是溫室氣體的匯（王淑瓊等，2014；Joiner et al.，1999；Brix et al.，2001；王德宣，2003）。在全球陸地生態(tài)系統(tǒng)中，濕地面積雖然僅占陸地總面積的 4%～6%，但碳儲(chǔ)量卻占到了全球陸地生態(tài)系統(tǒng)的12%～24%（IPCC，2001；呂銘志等，2013），其碳匯能力遠(yuǎn)高于農(nóng)業(yè)、草原、溫帶森林和熱帶雨林等生態(tài)系統(tǒng)，是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫（Mitsch et al.，2015；段曉男等，2006；楊平等，2011）。

植物作為濕地的主要初級(jí)生產(chǎn)者，可通過光合作用固定大氣中的CO2形成植物有機(jī)體，是濕地碳積累的主要來源之一，發(fā)揮著重要的儲(chǔ)碳、固碳功能（李博等，2009；宋洪濤等，2011）。然而，不同的濕地植物類型，其固碳能力存在著一定差異，而同種濕地植物生長在不同的環(huán)境中或不同的環(huán)境梯度下（如不同的水分條件、鹽分條件、養(yǎng)分條件等），其生長發(fā)育過程也會(huì)有所不同，導(dǎo)致植物的生物量和固碳功能出現(xiàn)內(nèi)部差異（Liu et al.，2015；Lou et al.，2016）。當(dāng)前研究更多地關(guān)注植被類型間固碳功能的差別（梅雪英等，2007；張緒良等，2012；邵學(xué)新等，2013；潘寶寶等，2014），而忽視了植物群落或種群內(nèi)部因微環(huán)境變化（尤其是高程形成的水分梯度）引起的固碳功能的空間分異，這在一定程度上降低了濕地植物固碳能力和固碳量的估算精度。因此，有效獲取濕地植物空間分布以及分異信息對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估濕地植物的固碳功能至關(guān)重要。近些年來，遙感（RS）與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的發(fā)展為植被空間信息獲取提供了有力的技術(shù)支撐，結(jié)合實(shí)測數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定植物固碳功能更為精確的評(píng)估。

鄱陽湖濕地是中國最大的淡水湖泊濕地，由于其優(yōu)越的水熱條件及與長江復(fù)雜的水情關(guān)系，發(fā)育了區(qū)系成分復(fù)雜、多樣性豐富的濕地植物群落（張全軍等，2013；譚志強(qiáng)等，2016）。其中，灰化苔草（Carex cinerascens）是鄱陽湖濕地洲灘最主要的建群種之一（馮文娟等，2016），在濕地植物群落建造和生態(tài)系統(tǒng)功能維持方面起著重要作用（劉揚(yáng)等，2016）。本文選取鄱陽湖濕地灰化苔草作為研究對(duì)象，基于RS與GIS技術(shù)，同時(shí)結(jié)合野外實(shí)測數(shù)據(jù)，研究灰化苔草的固碳能力、固碳量及其空間分異特征，旨在為正確認(rèn)識(shí)鄱陽湖濕地植物在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)中的作用，制定合理有效的濕地生態(tài)管理與保護(hù)對(duì)策提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

鄱陽湖濕地位于江西省北部，長江中下游南岸，地理坐標(biāo)為 24°29′14″～30°04′41″N、113°34′36″～118°28′58″E。受長江和流域“五河”（贛江、撫河、饒河、修水、信江）來水的共同影響，鄱陽湖水位年內(nèi)變化劇烈，呈現(xiàn)出豐水期與枯水期交替出現(xiàn)的獨(dú)特水文節(jié)律（戴雪等，2014）。該區(qū)在氣候上屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季溫和少雨，多年平均氣溫 16.5～17.8 ℃，平均降水量 1350～1700 mm（劉肖利等，2013）。由于具有較為充足的水熱資源，鄱陽湖濕地成為我國生物多樣性最為豐富的地區(qū)之一（游海林等，2013）。隨著水位的周期性漲落變化，鄱陽湖濕地洲灘各高程帶“淹沒—出露”過程不一，這種不同的水文經(jīng)歷使洲灘植物沿高程梯度呈現(xiàn)出較為明顯的帶狀分布格局（胡振鵬等，2010），從湖岸向湖心方向依次分布著蘆葦（Phragmites australis）、南荻（Triarrhena lutarioriparia）、灰化苔草（Carex cinerascens）和虉草（Phalaris arundinacea）等植物群落（周云凱等，2017），其中灰化苔草是鄱陽湖濕地分布最廣的洲灘優(yōu)勢植物種（吳琴等，2012），是多年生根莖型濕生植物，一年中有兩個(gè)生長季，分為春草和秋草。春草一般在每年 2—5月萌發(fā)生長，豐水期被湖水淹沒，大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)，秋草則在秋季退水期洲灘出露后開始萌芽，一般9—12月為萌發(fā)生長期，次年1—2月枯萎（胡振鵬等，2010）?；一Σ菡紦?jù)著一定的洲灘高程區(qū)間，各高程帶由于水分條件等環(huán)境梯度的影響，其生長發(fā)育狀況不盡相同。

1.2 研究方法

1.2.1 生物量測定

本研究選取灰化苔草分布集中的蚌湖東側(cè)修水入湖口洲灘作為野外觀測樣地，洲灘上植物沿高程呈現(xiàn)出較為明顯的帶狀分布，由低到高依次分布著虉草、灰化苔草、南荻等植物群落，其中灰化苔草面積最大，生長也較為茂盛。分別于 2013年 4月下旬（春草生長季）和10月下旬（秋草生長季）在洲灘兩側(cè)與湖岸垂直方向（沿高程或水分梯度）各布設(shè)1條樣帶，在樣帶灰化苔草分布區(qū)內(nèi)按不同高程（＜12.5m、12.5～13.5 m、13.5～14.5 m 和＞14.5 m）布設(shè)采樣點(diǎn)，在每條樣帶的同一高程帶內(nèi)，按等距離設(shè)立3個(gè)面積為1 m×1 m的樣方，因此，每個(gè)高程帶共布設(shè)6個(gè)樣方，總計(jì)24個(gè)樣方，用GPS-RTK（南方測繪，靈銳S86）確定各樣方的高程和地理位置。在每個(gè)樣方內(nèi)采用計(jì)數(shù)法確定灰化苔草的種群密度，然后按對(duì)角線法選取9株灰化苔草植株，用剪刀齊地面剪下其地上部分（包括已枯葉片），并用小鐵鍬挖掘其地下根系，分離出新生根，將其裝入密封袋中，共采集 24個(gè)植物樣品。將采集到的灰化苔草植物樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后用清水沖洗干凈，并用吸水紙吸干，之后將其置于鼓風(fēng)干燥箱中于105 ℃下殺青10 min，再在80 ℃下烘干至恒重，用精度為0.01 g的電子天平分別稱量地上與地下部分干重，兩者相加計(jì)算出總生物量，并換算成單位面積生物量，最后求各高程帶及總體的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差作為灰化苔草生物量的統(tǒng)計(jì)值。

1.2.2 分布面積提取

從地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站（http://www.gscloud.cn/）收集獲取2013年5月14日（春草生長季）和2013年10月5日（秋草生長季）兩景Landsat8-OLI遙感影像。借助ENVI 5.0軟件對(duì)遙感影像進(jìn)行波段合成；以1∶50000地形圖作為參考圖像對(duì)遙感影像進(jìn)行幾何精校正；利用鄱陽湖濕地范圍圖作為掩膜對(duì)合成后的遙感影像進(jìn)行裁剪；依據(jù)影像的光譜特征及計(jì)算得到的NDVI值，采用決策樹分類法對(duì)遙感影像進(jìn)行解譯，對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行人機(jī)交互式目視檢查，并糾正錯(cuò)分區(qū)域，確保遙感影像解譯精度達(dá)到80%以上，從而得到灰化苔草春草和秋草的空間分布信息。使用解譯后得到的兩期灰化苔草分布范圍矢量數(shù)據(jù)作為掩模，借助ARCGIS 10軟件裁切鄱陽湖濕地DEM柵格數(shù)據(jù)，利用ARCGIS空間分析（Spatial Analyst）模塊中的重分類（Reclassify）功能對(duì)裁切后的DEM按高程進(jìn)行分級(jí)，將不同高程級(jí)別的柵格個(gè)數(shù)乘以像元大小，即可獲得灰化苔草春草和秋草不同高程帶的分布面積。

1.2.3 固碳能力計(jì)算

2013年4月下旬和10月下旬灰化苔草春草和秋草分別接近成熟期，其現(xiàn)存生物量基本可視為相應(yīng)生長季生物量的累積量，可將其作為植物的凈初級(jí)生產(chǎn)力（索安寧等，2010）。在生物量調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)光合作用反應(yīng)式，草本植物每生成 1 g干物質(zhì)平均需要固定1.62 g CO2，在此基礎(chǔ)上乘以碳的質(zhì)量比 0.273，可得到碳的轉(zhuǎn)換系數(shù)（王淑瓊等，2014）。利用各高程帶實(shí)地測量得到的生物量乘以碳轉(zhuǎn)換系數(shù)，可求得不同高程帶灰化苔草的固碳能力（以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示）；然后再乘以遙感影像解譯后得到的各高程帶灰化苔草分布面積，可進(jìn)一步估算出不同高程帶灰化苔草的固碳量。計(jì)算公式為（索安寧等，2010；Daniel et al.，2002）：

式中，CFAi為第i高程帶灰化苔草的固碳能力（g?m-2）；Ci為第 i高程帶灰化苔草的固碳量（t）；p為碳轉(zhuǎn)換系數(shù)（0.442），Bi為第 i高程帶灰化苔草平均凈初級(jí)生產(chǎn)力（以平均生物量代替）（g?m-2）；Ai為第i高程帶灰化苔草的分布面積（km2）。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用SPSS 19.0對(duì)測量與計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）中的LSD多重比較法進(jìn)行不同高程帶生物量、固碳能力的差異顯著性檢驗(yàn)。其中，P＞0.05表示差異未達(dá)顯著水平；P＜0.05為差異達(dá)顯著水平；而 P＜0.01為差異達(dá)極顯著水平。

2 結(jié)果與分析

2.1 灰化苔草空間分布

遙感影像解譯結(jié)果顯示（圖 1），2013年灰化苔草主要分布在鄱陽湖濕地的西部和南部區(qū)域，而在鄱陽湖濕地的北部與東部區(qū)域灰化苔草分布極少，只在部分出露的洲灘上有少量分布。其中，春草主要分布在濕地的西部和西南部區(qū)域，而秋草更多地分布在濕地的南部區(qū)域。從分布面積來看（表1），2013年鄱陽湖濕地灰化苔草春草分布面積為798.80 km2，占鄱陽湖濕地總面積的26.3%，14.5 m以下高程帶是其主要分布區(qū)間，占總分布面積的86.3%；秋草分布面積略少于春草，為746.55 km2，占鄱陽湖濕地總面積的24.6%。就不同高程帶分布而言，12.5 m以下高程帶的分布面積較春草有所增加，而14.5 m以上高程帶的分布面積較春草則有所減少，整體分布高程略有下移。

表1 灰化苔草年內(nèi)不同生長季各高程帶分布面積Table1 The distribution area of Carex cinerascens in different elevation zones of Poyang Lake wetland during the spring and autumn growth seasons km2

圖1 2013年鄱陽湖濕地灰化苔草春草與秋草分布Fig.1 The spatial distribution maps of Carex cinerascens in Poyang Lake wetland in spring and autumn growth seasons in 2013

2.2 灰化苔草生物量

從年內(nèi)兩個(gè)生長季相同生長期生物量（干質(zhì)量）測定結(jié)果來看（圖2），鄱陽湖濕地灰化苔草春草的平均生物量(1311.0±665.59) g?m-2略低于秋草(1424.5±352.59) g?m-2，兩個(gè)生長季內(nèi)均以 13.5～14.5 m 高程帶生物量為最高，春草為(2240.00±49.05)g?m-2，秋草為(1760.00±35.66) g?m-2；而 12.5 m 以下高程帶生物量最低，春草為(483.80±20.03) g?m-2，秋草為(848.80±30.50) g?m-2。但不同生長季各高程帶間生物量差異有所不同，在春草生長季內(nèi)，不同高程帶間生物量差異都達(dá)到了極顯著檢驗(yàn)水平（P＜0.001）；而在秋草生長季內(nèi)，除了12.5～13.5 m與＞14.5 m高程帶間生物量差異不顯著（P=0.169）外，其他高程帶間生物量也都達(dá)到了極顯著差異（P＜0.001）。

圖2 不同高程帶灰化苔草生物量（干重）Fig.2 The dry biomass of Carex cinerascens in different elevation zones of Poyang Lake wetland

2.3 灰化苔草固碳能力與固碳量

根據(jù)式（1）、（2）計(jì)算得到灰化苔草各高程帶春草與秋草的固碳能力與固碳量（表2）。由表2可知，鄱陽湖濕地灰化苔草春草平均固碳能力(579.46±294.19) g?m-2略低于秋草(629.65±155.85)g?m-2，兩個(gè)生長季內(nèi)灰化苔草的固碳能力均以13.5～14.5 m高程帶最大，而12.5 m以下高程帶最??；但在春草生長季，各高程帶間固碳能力均達(dá)到了極顯著差異（P＜0.001），而在秋草生長季，除12.5～13.5 m 與＞14.5 m 高程帶間差異不顯著（P=0.169）外，其他高程帶間也均達(dá)到了極顯著差異（P＜0.001）。

固碳能力與分布面積決定著灰化苔草的固碳量。雖然春草固碳能力略低于秋草，但由于春草的分布面積（798.80 km2）大于秋草（746.55 km2），尤其在固碳能力較強(qiáng)的13.5～14.5 m和＞14.5 m高程帶，春草的分布面積分別是秋草的 1.27倍和 1.67倍。因此，兩個(gè)生長季內(nèi)灰化苔草的固碳量基本相當(dāng)，分別為 44.05×104t和 44.10×104t（表 2）。而各高程帶的固碳量在不同生長季發(fā)生一定變動(dòng)，春草生長季內(nèi)最大固碳量出現(xiàn)在 13.5～14.5 m 高程帶（19.84×104t），最小固碳量出現(xiàn)在＜12.5 m 高程帶（4.41×104t）；而秋草生長季內(nèi)最大固碳量則出現(xiàn)12.5～13.5 m 高程帶（17.29×104t），最小固碳量出現(xiàn)在＞14.5 m高程帶（4.51×104t）（表 2）。此外，高程帶間固碳能力和固碳量變幅均表現(xiàn)為春草＞秋草。從全年來看，灰化苔草年固碳量為88.15×104t，年均固碳能力可達(dá)到 1103～1180 g?m-2。

表2 不同高程帶灰化苔草固碳能力與固碳量Table2 The carbon sequestration capacity and carbon storage of Carex cinerascens in different elevation zones of Poyang Lake wetland

3 討論

鄱陽湖濕地灰化苔草的年均固碳能力明顯高于全球陸地植被的平均固碳能力（表3），也高于中國陸地植被的平均固碳能力，分別是中國湖泊、河流、沼澤等生態(tài)系統(tǒng)年均固碳能力的7.5、5.03、1.82倍以上。與中國其他地區(qū)典型濕地植物相比，鄱陽湖濕地灰化苔草的年均固碳能力高于洪湖濕地菰（Zizania latifolia）和黃河三角洲濕地蘆葦，也高于杭州灣和崇明東灘濕地的海三棱藨草（Scirpus mariqueter）的固碳能力，而與白洋淀濕地蘆葦固碳能力相當(dāng)，但低于杭州灣和崇明東灘濕地蘆葦?shù)哪昃烫寄芰??？梢?，鄱陽湖濕地灰化苔草具有較強(qiáng)的固碳能力。值得注意的是，灰化苔草固定的碳并不能全部保存下來，一部分會(huì)通過植物的呼吸作用、微生物的分解作用以CO2、CH4等溫室氣體的形式釋放到環(huán)境中，表現(xiàn)出碳源功能。已有研究發(fā)現(xiàn)，鄱陽湖苔草濕地在非淹水期 CO2釋放量為205.99 g?m-2，而 CH4釋放量約為 0.12 g?m-2（胡啟武等，2011），其總體的碳釋放能力遠(yuǎn)小于灰化苔草各生長季的碳固定能力。綜合來看，灰化苔草在生長季內(nèi)是鄱陽湖濕地的一個(gè)重要碳匯。

在鄱陽湖濕地，受水文條件等環(huán)境因素的影響，植物沿高程呈較為明顯的帶狀分布特點(diǎn)，不同的濕地植物占據(jù)著一定的高程區(qū)間（胡振鵬等，2010），而在不同的生長季，由于環(huán)境條件的改變，植物分布的高程區(qū)間也會(huì)發(fā)生變動(dòng)。在同一植物分布帶中，由于各高程帶的水分條件和水文經(jīng)歷不同，植物的生長發(fā)育狀況不盡相同，表現(xiàn)出不同的生態(tài)和生理特征（王麗等，2008）?；一Σ菔芹蛾柡竦氐湫偷闹逓﹥?yōu)勢植物，2013年灰化苔草春草和秋草主要分布在12～16 m高程帶上，但由于鄱陽湖水位的節(jié)律性漲落變化，不同高程帶水文條件差異明顯，這對(duì)灰化苔草生長發(fā)育狀況具有重要影響。13.5 m以下高程帶在灰化苔草生長季內(nèi)長期處于過度濕潤或淹水狀態(tài)，使得灰化苔草生長受到抑制，其生物量和固碳能力相對(duì)較低，14.5 m以上高程帶則相對(duì)干旱，灰化苔草生長同樣會(huì)受到水分相對(duì)缺乏的限制，而13.5～14.5 m高程帶在生長季內(nèi)處于中度濕潤或間歇性半淹水狀態(tài)，形成有利于灰化苔草生長的水文條件，其生物量和固碳能力達(dá)到最高?；一Σ萆锪亢凸烫寄芰Τ霈F(xiàn)的這種空間分異是灰化苔草對(duì)鄱陽湖水位年內(nèi)節(jié)律性變化長期適應(yīng)的結(jié)果。

表3 不同生態(tài)系統(tǒng)與濕地植物固碳能力Table3 Carbon sequestration capacity of different ecosystems and wetland plants

4 結(jié)論

鄱陽湖濕地灰化苔草作為洲灘優(yōu)勢植物種，具有較強(qiáng)的固碳能力，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，灰化苔草固碳能力高于全球和中國陸地植被的平均固碳能力，也高于許多地區(qū)典型濕地植物的固碳能力。在兩個(gè)生長季內(nèi)，灰化苔草春草的平均固碳能力(579.46±294.19) g?m-2略低于秋草(629.65±155.85) g?m-2，不同高程帶的固碳能力均以13.5～14.5 m高程帶最大，而12.5 m以下高程帶最?。辉诖翰萆L季，各高程帶間固碳能力均達(dá)到了極顯著差異（P＜0.001），而在秋草生長季，除12.5～13.5 m與＞14.5 m高程帶間差異不顯著（P=0.169）外，其他高程帶間也均達(dá)到了極顯著差異（P＜0.001）。

灰化苔草春草和秋草的固碳量基本相當(dāng)，分別為44.05×104t和44.10×104t。但由于受灰化苔草分布面積和生物量變動(dòng)的影響，各高程帶固碳量在不同生長季間存在一定變動(dòng)，春草生長季內(nèi)最大固碳量出現(xiàn)在 13.5～14.5 m高程帶（19.84×104t），最小固碳量出現(xiàn)在＜12.5 m高程帶（4.41×104t）；而秋草生長季內(nèi)最大固碳量則出現(xiàn) 12.5～13.5 m 高程帶（17.29×104t），最小固碳量出現(xiàn)在＞14.5 m 高程帶（4.51×104t）。從全年來看，灰化苔草年固碳量為88.15×104t，年均固碳能力可達(dá)到 1103～1180 g?m-2，遠(yuǎn)高于其生長季內(nèi)的碳釋放能力，是鄱陽湖濕地的一個(gè)重要碳匯，在區(qū)域碳循環(huán)過程中發(fā)揮重要作用。

BRIX H, SORRELL B K, LORENZEN B. 2001. Are Phragmites-dominated wetlands a net sink of greenhouse gases? [J]. Aquatic Botany, 69(2-4):313-324.

DANIEL P R, STAVROULA S, GARY P, et al. 2002. Patterns of canopy-air CO2concentration in a brackish wetland: analysis of a decade of measurements and the simulated effects on the vegetation[J]. Agricultural and Forest Meteorology, 114(1-2): 59-73.

IPCC. 2001. Climate Change 2001: Synthesis report: Third assessment report of the intergovernmental panel on climate change [R].Cambridge: Cambridge University Press.

JOINER D W, LAFLEUR P M, MCCAUGHEY J H, et al. 1999.Interannual variability in carbon dioxide exchanges at a boreal wetland in the BOREAS northern study area [J]. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 104(D22): 27663-27672.

LIU Y, WANG L, LIU H, et al. 2015. Comparison of carbon sequestration ability and effect of elevation in fenced wetland plant communities of the Xilin River floodplains: a model case study [J]. River Research &Application, 31(7): 858-866.

LOU Y J, PAN Y W, GAO C Y, et al. 2016. Response of plant height,species richness and aboveground biomass to flooding gradient along vegetation zones in floodplain wetlands, Northeast China [J]. Plos One,11(4): e0153972.

MITSCH W J, GOSSELINK J G. 2015. Wetlands (5thEdition) [M].Hoboken (NJ): John Wiley & Sons.

戴雪, 萬榮榮, 楊桂山, 等. 2014. 鄱陽湖水文節(jié)律變化及其與江湖水量交換的關(guān)系[J]. 地理科學(xué), 34(12): 1488-1496.

段曉男, 王效科, 尹弢, 等. 2006. 濕地生態(tài)系統(tǒng)固碳潛力研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境, 15(5): 1091-1095.

馮文娟, 徐力剛, 王曉龍, 等. 2016. 鄱陽湖洲灘濕地地下水位對(duì)灰化薹草種群的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 36(16): 5109-5115.

付碩章, 柯文山, 陳世儉. 2013. 洪湖濕地野菰群落儲(chǔ)碳、固碳功能研究[J]. 湖北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 35(3): 393-396.

何浩, 潘耀忠, 朱文泉, 等. 2005. 中國陸地生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值測量[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 16(6): 1122-1127.

胡啟武, 幸瑞新, 朱麗麗, 等. 2011. 鄱陽湖苔草濕地非淹水期CO2釋放特征[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 22(6): 1431-1436.

胡振鵬, 葛剛, 劉成林, 等. 2010. 鄱陽湖濕地植物生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及湖水位對(duì)其影響研究[J]. 長江流域資源與環(huán)境, 19(6): 597-605.

李博, 劉存歧, 王軍霞, 等. 2009. 白洋淀濕地典型植被蘆葦儲(chǔ)碳固碳功能研究[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 28(12): 2603-2607.

李銀鵬, 季勁鈞. 2001. 全球陸地生態(tài)系統(tǒng)與大氣之間碳交換的模擬研究[J]. 地理學(xué)報(bào), 56(4): 379-389.

劉肖利, 丁明軍, 李貴才, 等. 2013. 鄱陽湖濕地植物群落沿高程梯度變化特征研究[J]. 人民長江, 44(5): 82-86.

劉揚(yáng), 施建敏, 邊子星, 等. 2016. 鄱陽湖濕地灰化苔草群落物種多度分布格局沿水分梯度的變化[J]. 草業(yè)科學(xué), 33(1): 19-26.

呂銘志, 盛連喜, 張立. 2013. 中國典型濕地生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能比較[J].濕地科學(xué), 11(1): 114-120.

梅雪英, 張修峰. 2007. 崇明東灘濕地自然植被演替過程中儲(chǔ)碳及固碳功能變化[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 18(4): 933-936.

孟偉慶, 吳綻蕾, 王中良. 2011. 濕地生態(tài)系統(tǒng)碳匯與碳源過程的控制因子和臨界條件[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 20(8-9): 1359-1366.

潘寶寶, 張金池, 馮開宇, 等. 2014. 洪澤湖典型水生植物群落碳儲(chǔ)量[J]. 濕地科學(xué), 12(4): 471-476.

邵學(xué)新, 李文華, 吳明, 等. 2013. 杭州灣潮灘濕地3種優(yōu)勢植物碳氮磷儲(chǔ)量特征研究[J]. 環(huán)境科學(xué), 34(9): 3451-3457.

宋洪濤, 崔麗娟, 欒軍偉, 等. 2011. 濕地固碳功能與潛力[J]. 世界林業(yè)研究, 24(6): 6-11.

索安寧, 趙冬至, 張豐收. 2010. 我國北方河口濕地植物儲(chǔ)碳、固碳功能研究——以遼河三角洲盤錦地區(qū)為例[J]. 海洋學(xué)研究, 28(3): 67-71.

譚志強(qiáng), 張奇, 李云良, 等. 2016. 鄱陽湖濕地典型植物群落沿高程分布特征[J]. 濕地科學(xué), 14(4): 506-515.

王德宣. 2003. 若爾蓋高原與三江平原沼澤濕地CH4排放差異的主要環(huán)境影響因素[J]. 濕地科學(xué), 1(1): 63-67.

王麗, 胡金明, 宋長青, 等. 2008. 水分梯度對(duì)三江平原典型濕地植物小葉章地上生物量的影響[J]. 草業(yè)學(xué)報(bào), 17(4): 19-25.

王淑瓊, 王瀚強(qiáng), 方燕, 等. 2014. 崇明島濱海濕地植物群落固碳能力[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 33(4): 915-921.

吳琴, 堯波, 朱麗麗, 等. 2012. 鄱陽湖典型苔草濕地生物量季節(jié)變化及固碳功能評(píng)價(jià)[J]. 長江流域資源與環(huán)境, 21(2): 215-219.

楊平, 仝川. 2011. LUCC對(duì)濕地碳儲(chǔ)量及碳排放的影響[J]. 濕地科學(xué)與管理, 7(3): 56-59.

游海林, 徐力剛, 姜加虎, 等. 2013. 鄱陽湖典型洲灘濕地植物根系生長對(duì)極端水情變化的響應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)雜志, 32(12): 3125-3130.

張全軍, 于秀波, 胡斌華. 2013. 鄱陽湖南磯濕地植物群落分布特征研究[J]. 資源科學(xué), 35(1): 42-49.

張緒良, 張朝暉, 徐宗軍, 等. 2012. 黃河三角洲濱海濕地植被的碳儲(chǔ)量和固碳能力[J]. 安全與環(huán)境學(xué)報(bào), 12(6): 145-149.

周云凱, 白秀玲, 寧立新. 2017. 鄱陽湖濕地苔草(Carex)景觀變化及其水文響應(yīng)[J].湖泊科學(xué), 29(4): 870-879.

Carbon Sequestration Capacity and Carbon Storage of Carex cinerascens in Poyang Lake Wetland

ZHOU Yunkai1, BAI Xiuling1*, NING Lixin2
1. College of Environment and Planning, Henan University, Kaifeng 475004, China;2. Academy of Disaster Reduction and Emergency Management, Beijing Normal University, Beijing 100875, China

Wetland plants have strong ecological function in carbon fixation, and play an important role in the global carbon cycle.The main objective of the study is to understand the role of wetland plants in the regional ecosystem carbon cycle, which can provide scientific basis for wetland ecosystem management and reasonable protection in Poyang Lake wetland. Based on the field observation data and the technologies of remote sensing (RS) and geographic information system (GIS), this study investigates the carbon sequestration capacity, carbon storage and the spatial heterogeneity of Carex cinerascens in the Poyang Lake wetland. The results showed that the average carbon sequestration capacity of Carex cinerascens in spring growth season (579.46±294.19) g?m-2was slightly lower than that in autumn growth season (629.65±155.85) g?m-2. The carbon sequestration capacity showed great spatial heterogeneities in different growth seasons due to the influence of the environmental conditions caused by elevation. The elevation zone of 13.5～14.5 m had the strongest carbon sequestration capacity, whereas the elevation zone of ＜12.5 m was the weakest. In 2013, the carbon sequestration capacity among different elevation zones showed significant difference (P＜0.001) except for two elevation zones between 12.5～13.5 m and ＞14.5m in autumn growth season (P=0.169). The total amount of carbon storage of Carex cinerascens was almost equal in spring and autumn growth seasons, but the elevation zones of the highest and lowest carbon storage had transferred from 13.5～14.5 m in spring growth season (19.84×104t) to 12.5～13.5 m in autumn growth season (17.29×104t) and from ＜12.5 m in spring growth season (4.41×104t) to ＞14.5 m in autumn growth season (4.51×104t), respectively. In the whole year,the carbon storage amount of Carex cinerascens can reach 88.15×104t, and the annual carbon sequestration capacity of Carex cinerascens was about 1103～1180 g?m-2which is much higher than the carbon release capacity of Carex-dominated wetland. This implied that Carex cinerascens is an important carbon sink in Poyang Lake wetland in Jiangxi Province.

carbon sequestration capacity; carbon storage; spatial differentiation; Carex cinerascens; Poyang Lake wetland

10.16258/j.cnki.1674-5906.2017.12.005

X14

A

1674-5906（2017）12-2030-06

周云凱, 白秀玲, 寧立新. 2017. 鄱陽湖濕地灰化苔草固碳能力及固碳量研究[J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 26(12): 2030-2035.

ZHOU Yunkai, BAI Xiuling, NING Lixin. 2017. Carbon sequestration capacity and carbon storage of Carex cinerascens in Poyang Lake wetland [J]. Ecology and Environmental Sciences, 26(12): 2030-2035.

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41371450；41101089）；河南省高等學(xué)校青年骨干教師項(xiàng)目（2014GGJS-025）

周云凱（1980年生），男，副教授，博士，研究方向?yàn)闈竦厣鷳B(tài)學(xué)。E-mail: ykzhou2009@126.com

*通信作者：白秀玲（1980年生），女，副教授，博士，研究方向?yàn)榄h(huán)境污染與生態(tài)修復(fù)。E-mail: bxling@163.com

2017-09-08