中国生态农业学报001|山区不同海拔植烟土壤温室气体排放特征及其温湿度敏感性研究

1 背景

温室气体(GHG)排放是全球气候变化的重要驱动因素, 其温湿度敏感性受到由海拔梯度变化引起的环境因素的影响, 明确温室气体温湿度敏感性是准确评估和预测其排放的关键。

2 材料与方法

恩施州不同海拔高度

2022年6月到9月进行气体采集，同时采集土壤，测定其含水量和温度

3 结果

3.1 山区不同海拔植烟土壤温室气体排放特征

CO₂排放通量随时间推移先升高、后降低再升高

土壤CO₂排放通量随海拔增高逐步降低, 呈显著负相关

CO₂累积排放量与海拔呈极显著负相关

3.2 土壤温度和体积含水量变化特征及与气体排放通量的关系

体积含水量随海拔高度升高而显著增加

土壤CO₂和N₂O排放通量与土壤温度、土壤体积含水量无显著性相关关系, 土壤CH₄排放通量与土壤温度显著负相关

3.3 气体排放通量的温湿度敏感性

CO₂的温度敏感性在低海拔和高海拔地区较高, 而在中海拔区域时较低。在海拔中间区域(900~1200 m), CH₄的温度敏感性达峰值, 而在较低和较高海拔时敏感性均较低。N₂O 的温度敏感性在海拔较低区域较高, 而在较高海拔时逐渐降低。

CH₄和N₂O湿度敏感性与海拔升高存在显著正相关关系。

4 结果

3种温室气体在不同海拔梯度下表现出显著差异。CO₂和N₂O的排放通量与土壤温度和水分没有显著相关性, 但随着海拔的升高, 其累积排放量会显著降低。相较之下, CH₄排放通量与土壤温度呈显著负相关, 与体积含水量呈显著正相关, 且其累积吸收量在中等海拔区域最弱、低海拔和高海拔区域吸收能力相对较强。在温度敏感性方面, CO₂和N₂O随海拔的升高呈先降低后升高的趋势, 而CH₄则表现为先升高后降低。在湿度敏感性方面, CH₄和N₂O随海拔的升高而增强, CO₂则随海拔升高而减弱。但需说明, 这些敏感性参数均基于气体通量与温度或体积含水量的回归关系估算, 部分样点相关性不显著, 结果仅反映趋势变化, 不用于统计推断。上述结果表明, 不同气体在温湿度因子影响下表现出不同的响应机制和敏感性特征, 反映出山区植烟土壤中碳氮过程的异步性与差异化调控机制。

5 证据链

海拔梯度（800-1200 m）→ 土壤温度↓ + 土壤体积含水量↑ → CO₂通量↓、CH₄通量非线性、N₂O累积↓ → 温湿度敏感性的气体特异性变化→ “高CO₂排放、弱CH₄吸收、低N₂O排放”的复合排放特征