北京理加联合科技有限公司

LICA United Technology Limited

服务热线: 13910499761 010-51292601
企业邮箱
应用支持 Application Support
News 应用支持

土壤呼吸 | 湿地变水田,碳汇功能如何被改写?

日期: 2026-06-15
浏览次数: 29

土壤呼吸 | 湿地变水田,碳汇功能如何被改写?

研究背景

天然湿地是重要碳库。长期淹水环境减缓了有机质分解,使大量碳储存在土壤中,因此湿地在全球碳循环与温室气体调控中具有关键作用。但随着土地开发与粮食生产扩张,越来越多天然湿地被开垦为水田。这不仅改变土地类型,也会重塑土壤水分、氧化还原状态和微生物群落,进而影响甲烷(CH₄)与二氧化碳(CO₂)的排放。

那么,湿地变水田后,生态系统碳收支会如何变化?这种变化由环境直接驱动,还是受微生物调控?近日,延边大学朱卫红老师的研究团队以图们江流域的天然湿地及其转变的水田为研究对象,系统评估了湿地转水田对CH₄和CO₂通量及土壤微生物群落的影响,旨在揭示农业开垦导致的湿地碳排放风险。研究成果发表于《Ecological Processes》期刊。

为什么关注“湿地改水田”?

湿地是“水文—土壤—微生物—碳循环”高度耦合的生态系统。长期淹水形成的厌氧环境既有利于有机碳保存,也促进产甲烷过程,使湿地成为重要的CH₄排放源。天然湿地转为水田后,耕作、排水、施肥和单一种植会改变土壤环境与微生物群落,进而影响CH₄和CO₂通量。已有研究表明,湿地改水田通常会降低CH₄排放,但可能增加CO₂释放,其背后的微生物调控机制仍有待明确。

 

土壤呼吸 | 湿地变水田,碳汇功能如何被改写?

图1.研究区域概况:景新湿地的地理位置(a)、土地利用(b)。

研究方法

(1)研究区位于中国吉林省珲春市东南部图们江流域敬信湿地及其周边改造水田,以天然湿地为对照,以由湿地开垦形成的水田为实验对象;研究区水田采用间歇灌溉、中期晒田和收获后越冬排水等管理方式;

(2)样品采集:研究团队于2023年7月和11月同步采集土壤、微生物及温室气体样品,并在2024年同期补充温室气体观测,形成覆盖两年、四个时间点的通量数据集;

温室气体通量:采用PS-3010超便携CH₄/CO₂土壤呼吸系统(北京理加联合科技有限公司),原位实时测定CH、CO通量;

土壤理化:ST、SWC、pH、COND、DOC、EOC、TOC、TN、TP、微生物生物量碳/氮等指标。

微生物群落分析:通过高通量测序分析了细菌、产甲烷菌和甲烷氧化菌的群落组成与多样性;

(3)数据分析:研究采用双因素方差分析、Mantel检验、RF分析、变差partitioning分析和SEM等方法;

土壤呼吸 | 湿地变水田,碳汇功能如何被改写? 

图2.湿地和水田的温室气体通量。条形表示平均通量,误差条表示标准误差(SE)。

土壤呼吸 | 湿地变水田,碳汇功能如何被改写? 

图3.温室气体通量与土壤理化性质之间的相关性热图:湿地 (a) 和水田 (b)。

土壤呼吸 | 湿地变水田,碳汇功能如何被改写? 

图4.微生物丰度和多样性:土壤细菌群落的门级相对丰度(a)和α-多样性指数(d),产甲烷菌群落的属级相对丰度(B)和α-多样性指数(e),以及湿地和水稻土中甲烷氧化细菌群落的属水平相对丰度(c)和α多样性指数(f)。

土壤呼吸 | 湿地变水田,碳汇功能如何被改写? 

图5.CH₄和CO₂通量的变异分解分析(VPA)。湿地CH₄通量 (a)、水田CH₄通量 (b)、湿地CO₂通量 (c) 和水田CO₂通量 (d)。微生物变量包括细菌、产甲烷菌和甲烷氧化菌。

土壤呼吸 | 湿地变水田,碳汇功能如何被改写? 

图6.湿地(a)和水田(b)中土壤、微生物和温室气体通量的SEM。

研究结果

湿地改水田后CH₄仍为净排放但通量显著降低;CO₂则从净吸收转为净排放;

天然湿地中CH₄净通量主要与COND、EOC及无机氮形态显著相关,CO₂净通量则与EOC呈中等相关。

水田中CH₄净通量与ST、SWC、NO₃⁻-N和微生物量碳强相关,而CO₂净通量主要受pH和TOC影响;

湿地改水田后细菌群落相对稳定,产甲烷菌群落显著重组;甲烷氧化菌群落组成发生明显变化;

在天然湿地中,土壤理化性质主要通过改变微生物群落结构间接影响CH₄和CO₂通量;

水田中,土壤理化性质对碳通量的直接作用增强,微生物介导路径的解释力相对下降;

结语

湿地改水田带来的影响,并不是简单的甲烷减少或碳排放变化,而是整个碳循环调控体系的重构。研究表明,水田化削弱了天然湿地的CO₂吸收功能,也改变了土壤环境与微生物群落之间原本紧密的耦合关系,使碳通量更容易受到排水、施肥和耕作等人为管理过程的影响。这也提示我们,湿地保护与农田减排不能只关注单一温室气体的升降,而应从生态系统整体碳平衡出发,综合评估土地利用变化的长期影响。未来,可以结合长期通量观测、微生物功能解析和精细化水肥管理,更准确理解湿地转换的碳效应,为区域湿地保护和低碳农业管理提供科学依据。

发表期刊:Ecological Processes【影响因子:3.9】

研究单位:延边大学

研究地点:吉林省珲春市东南部的图们江流域敬信湿地及其周边改造水田

使用设备:PS-3010超便携CH₄/CO₂土壤呼吸系统

DOI:https://doi.org/10.1186/s13717-026-00698-1


News / 相关新闻 More
2026 - 07 - 20
背景介绍土壤盐碱化是制约农业生产和耕地高效利用的重要因素。水稻种植具有一定的淋盐、抑盐作用,在盐碱地改良与利用中具有独特优势,但盐碱胁迫会抑制水稻生长,造成产量和品质下降。因此,快速筛选耐盐碱水稻品种,是提升盐碱地农业生产潜力的关键。传统鉴定方法周期长、工作量大且具有破坏性,难以满足高通量育种和田间快速筛选需求。高光谱技术能够无损获取作物生理信息,为水稻耐盐碱性快速评价提供了新途径,但利用生长后期叶片光谱精准识别不同品种耐盐碱能力仍需进一步研究。基于此,北方民族大学周春艳老师团队以宁夏灵武市马家滩镇大羊其村典型轻度盐碱化钙积土稻田为试验基地,选取12个耐盐碱能力存在差异的水稻品种开展研究。团队通过采集叶片高光谱反射率数据,并结合机器学习算法,构建了耐盐碱水稻品种快速、无损识别方法。该研究成果发表于《International Journal of Optics》。图1.试验田布局。研究方法...
2026 - 07 - 20
背景草原生态系统是全球碳循环的重要组成部分,在土壤固碳、水源涵养和生物多样性维持中发挥着关键作用。然而,干旱半干旱草原对降雨波动和放牧干扰高度敏感。短时强降雨可迅速改变土壤水分,进而影响植物生长、微生物活动和生态系统碳交换;而放牧强度则通过调节植被结构和土壤保水能力,进一步改变这一响应过程。尽管已有研究关注了放牧或降雨对草地碳循环的影响,但二者如何协同调控土壤水分、植物群落及碳交换的短期动态机制,仍有待深入解析。针对这一研究空白,山东农业大学董智教授团队以内蒙古希拉穆仁典型荒漠草原为研究对象,结合不同放牧强度处理和2024年生长季5次典型降雨事件,系统观测土壤水分、植物群落与生态系统碳交换的短期响应。相关成果发表于 《Agriculture, Ecosystems and Environment》,为草地适度放牧管理提供了数据支撑。核心发现(1)放牧强度显著改变了土壤水分对降雨的响应,其中...
2026 - 07 - 13
在全球变化背景下,水循环正在被重新塑造。降水如何进入土壤?土壤水如何被植物吸收?深层土壤水是否参与地下水补给?这些问题看似分散,却都指向同一个关键介质——土壤水。近日,西北师范大学朱国锋老师团队在《Scientific Data》发表数据论文,构建并发布了一个全球尺度的土壤水稳定同位素数据集。该数据集系统整合1975—2024年间的土壤水氢氧稳定同位素观测资料,共收录27,455 条记录,覆盖六大洲、37个国家和463 个观测点,为解析全球土壤水循环过程、校准水文模型以及研究植被水分利用策略提供了重要数据基础。图1.(a) 全球土壤水稳定同位素数据集中采样点的空间分布;(b) 记录的时间分布;以及 (c) 按类别划分的分布。数据从哪里来?数据来源分为三条路径:文献提取(15,051条记录):系统检索Web of Science、Scopus和Google Scholar,从262篇同行评审...
2026 - 07 - 13
研究背景蛋白质是关乎粮食安全的关键营养素。然而,从生产到消费,全球蛋白质供应链的效率低得惊人,氮素损失高达86%-96%。此外,大量氮素在生产、运输和粪污管理过程中以硝酸盐淋失、氨挥发和氧化亚氮排放等形式进入环境造成其污染。浮萍是一类生长迅速、蛋白含量较高的水生漂浮植物,能够吸收水体中的N、P,并形成可用于动物饲料的植物蛋白。基于这一特性,利用稀释畜禽粪肥培育浮萍,被认为是连接粪污资源化和可持续蛋白生产的潜在路径。然而,该体系在回收氮素、生产蛋白的同时,是否会产生CH₄、N₂O和NH₃等排放风险,仍需要系统评估。瑞士有机农业研究所Timo Stadtlander 老师联合德国波恩大学等研究团队,在《Scientific Reports》 发表了一项关于稀释牛粪肥浮萍养殖系统气体排放的研究。研究以普通浮萍为研究对象,设置“稀释牛粪肥”和“稀释牛粪肥 + 浮萍”两类处理,并分别在模拟白天和夜间...
关闭窗口】【打印
Copyright ©2018-2023 北京理加联合科技有限公司
犀牛云提供企业云服务

北京理加联合科技有限公司

地址:北京市海淀区安宁庄东路18号光华创业园5号楼(生产研发)
          光华创业园科研楼四层
电话:13910499761 13910124070  010-51292601
传真:010-82899770-8014
邮箱:info@li-ca.com
邮编:100085

 



 


 


  • 您的姓名:
  • *
  • 公司名称:
  • *
  • 地址:
  • *
  • 电话:
  • *
  • 传真:
  • *
  • 电子邮箱:
  • *
  • 邮政编码:
  • *
  • 留言主题:
  • *
  • 详细说明:
  • *
在线留言
关注我们
  • 官方微信
  • 官方手机端
友情链接:
X
1

QQ设置

3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

5

电话号码管理

  • 010-51292601
6

二维码管理

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

展开