海岸帶生態(tài)恢復(fù)區(qū)不同林齡紅樹林對(duì)CH4和CO2排放通量的影響

李森，蔡厚才，陳萬(wàn)東，林利，倪孝品，伍爾魏，曾貴候，唐劍武，李香蘭*

1. 北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院，北京 100875；2. 北京師范大學(xué)遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100875；3. 南麂列島國(guó)家海洋自然保護(hù)區(qū)管理局，浙江 溫州 330326；4. 華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200062

甲烷（CH4）是僅次于二氧化碳（CO2）的最重要的溫室氣體。根據(jù)IPCC第五次評(píng)估報(bào)告，1750—2011年大氣中CO2和CH4體積分?jǐn)?shù)分別從278×10-6和 772×10-9增加到 390×10-6和 1803×10-9，增加了40%和150%（IPCC，2013）。雖然空氣中CH4體積分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于CO2，但是其全球變暖潛能在100年時(shí)間尺度內(nèi)是CO2的28倍（IPCC，2013）。通過(guò)陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)吸收大氣中 CO2和CH4，形成了當(dāng)前的陸地碳匯（1.5 Pg·a-1）和海洋碳匯（2.3 Pg·a-1），剩余 4.0 Pg·a-1停留在大氣中（IPCC，2013）。通過(guò)提高海洋和陸地碳匯功能，可以有效減少大氣中溫室氣體濃度，從而減緩全球氣候變暖。受潮汐影響的海岸帶生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，對(duì)于海陸交界的碳匯功能研究才剛剛起步。

海岸帶藍(lán)碳被定義為海岸帶鹽沼濕地、紅樹林和海草床等海岸帶植物固定的碳（Mcleod et al.，2011；章海波等，2015；Howard et al.，2016；唐劍武等，2018），這三類生態(tài)系統(tǒng)是生物多樣性最豐富，生產(chǎn)力最高、生態(tài)服務(wù)功能最大的濕地生態(tài)系統(tǒng)，其單位面積固碳能力是陸地生態(tài)系統(tǒng)的 10倍以上（章海波等，2015）。紅樹林是熱帶、亞熱帶海岸潮灘上由紅樹科植物為主組成的一種特殊植被類型，一般分布在 32°S—32°N 的濱海濕地。全球約有紅樹林152000 km2，占陸地森林面積的0.4%，分布在 118個(gè)國(guó)家，占全球熱帶森林濕地 30%—35%（Bhattarai et al.，2011）。中國(guó)現(xiàn)有紅樹林總面積 220 km2，主要分布于東部及東南沿海灘涂（但新球等，2016）；紅樹林擁有強(qiáng)大的根系，是海岸防護(hù)林體系的第一道防線，是海邊鳥類、魚蝦的重要棲息地，從而維持海岸帶生態(tài)平衡（Nellemann et al.，2008）。以往研究大都關(guān)注紅樹林濕地碳儲(chǔ)量，探索紅樹林濕地碳循環(huán)過(guò)程及其調(diào)控機(jī)制，從而對(duì)紅樹林濕地進(jìn)行合理的保護(hù)和利用。全球紅樹林濕地碳匯能力在0.18 Pg·a-1，其中東南亞地區(qū)深達(dá)3 m的熱帶紅樹林濕地的碳儲(chǔ)量平均高達(dá) 102.3 kg·m-2（Donate et al.，2012），而中國(guó)紅樹林的平均碳匯能力在 209—661 g·m-2·a-1（張莉等，2013）。受海岸帶發(fā)展、水產(chǎn)養(yǎng)殖的擴(kuò)張和過(guò)度砍伐等因素影響，海岸帶紅樹林面積和分布范圍在過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)減少了30%—50%（Bouillon et al.，2008）。受海平面上升影響，2080年全球20%的海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)將面臨消失，將導(dǎo)致生態(tài)功能損失、碳釋放潛力增大、臺(tái)風(fēng)等極端氣候、搬遷和移民等問(wèn)題產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失與社會(huì)壓力（Jachowski et al.，2013）。人類活動(dòng)破壞紅樹林藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)，但通過(guò)保護(hù)和恢復(fù)能夠增加藍(lán)碳碳匯功能，以作為減緩氣候變化的重要手段。

林齡是影響紅樹林藍(lán)碳功能的重要影響因素。中國(guó)在九龍江口的研究中發(fā)現(xiàn)，24年生的秋茄（Kandelia candel）與48年生的秋茄年凈固碳量分別為 1851、701 g·m-2·a-1，高于中亞熱帶杉木（Cunninghamia lanceolata）、馬尾松（Pinus massoniana）和楠木（Phoebe zhennan）等林分及針葉闊葉林的平均水平（258 g·m-2·a-1）（金亮等，2013）。陳海生等（2017）對(duì)中國(guó)分布最北的紅樹林種植區(qū)西門島海洋特別保護(hù)區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)，17年生的秋茄幼林樹紅樹林濕地土壤呼吸作用始終高于60年生的成樹林紅樹林濕地，例如，秋茄幼林樹紅樹林濕地在夏季 7月土壤呼吸日平均速率為 5.8 μmol·m-2·s-1，而成林樹紅樹林濕地土壤呼吸日平均速率為 5.35 μmol·m-2·s-1，其他季節(jié)同樣表現(xiàn)為幼林高于成樹林（陳海生等，2017）。通過(guò)比對(duì)不同林齡紅樹林溫室氣體排放通量進(jìn)行分析，可進(jìn)一步提高藍(lán)碳收支的精度提供重要參考，為發(fā)展“藍(lán)色港灣”的國(guó)家戰(zhàn)略提供重要支撐。

浙江屬于中國(guó)紅樹林分布的最北端，受氣溫和土壤環(huán)境影響，其海岸帶生態(tài)恢復(fù)區(qū)紅樹林溫室氣體排放通量與變化趨勢(shì)尚不明了。鰲江是浙江省八大水系之一，與錢塘江、閩江并稱全國(guó)三大涌潮江。隨著氣候變化與人類活動(dòng)加劇，鰲江入?？诘睦瓤诿娣e正逐年減少。全球氣候變暖引起的海洋風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)、海嘯等極端氣候現(xiàn)象增多，其直接后果就是侵蝕沙灘和灘涂；人類圍海造田、圍海養(yǎng)殖、過(guò)度捕撈和污染、人工砍伐紅樹林等嚴(yán)重侵害海岸帶藍(lán)碳生態(tài)系統(tǒng)。本文以鰲江口不同期移植紅樹林生態(tài)恢復(fù)區(qū)為研究對(duì)象，通過(guò)比較不同林齡紅樹林群落和土壤源溫室氣體排放通量，為完善藍(lán)色碳匯的定量估算方法提供重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

本研究觀測(cè)平臺(tái)位于浙江南部鰲江鎮(zhèn)“浙南藍(lán)碳生態(tài)過(guò)程監(jiān)測(cè)試驗(yàn)站”（27°34′58″E，120°34′13″S），分別于2014年和2018年在海岸帶灘涂種植了秋茄紅樹林，林齡分別為移植5年和移植1年。該試驗(yàn)站位于浙江溫州灣鰲江流域，屬于中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，鰲江流域面積為1580.40 km2，年均降水量為1500—1800 mm，降水多集中在5—8月，年平均氣溫17.6 ℃，夏季多臺(tái)風(fēng)暴雨。鰲江濱海濕地位于溫州灣東南部，呈東西條帶狀分布于鰲江兩岸，潮汐屬非正規(guī)半日潮，在一個(gè)月內(nèi)分別在陰歷月初與月中會(huì)出現(xiàn)兩次最大潮差，最大潮差可達(dá) 603 cm。基于“浙南藍(lán)碳生態(tài)過(guò)程監(jiān)測(cè)試驗(yàn)站”現(xiàn)有觀測(cè)平臺(tái)，結(jié)合試驗(yàn)站周邊新種植的紅樹林幼苗區(qū)，通過(guò)地面原位觀測(cè)數(shù)據(jù)定量分析不同林齡紅樹林的溫室氣體排放通量和植被生長(zhǎng)量，旨在探究不同林齡紅樹林碳匯功能及影響機(jī)制。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 CO2與CH4溫室氣體排放通量

通過(guò)理加便攜式溫室氣體分析儀（LGR SF-3000，U.S.A.，Lica United）監(jiān)測(cè)移植1年和移植5年紅樹林群落與土壤源 CO2與 CH4溫室氣體排放通量。理加便攜式溫室氣體分析儀包括明箱（又稱“同化箱”）與暗箱（又稱“呼吸室”），明箱觀測(cè)的是生態(tài)群落CO2和CH4通量，每半小時(shí)收集一個(gè)數(shù)據(jù)，持續(xù)自動(dòng)觀測(cè)。由江邊至江岸間隔30 m為一個(gè)梯度，每個(gè)梯度隨機(jī)選擇一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位，共3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，其中高潮灘和低潮灘為5年移植林齡紅樹林群落，中潮灘為1年移植林齡紅樹林群落。每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)位分別固定安放一套透明同化箱（80 cm×80 cm×100 cm），箱體內(nèi)是被觀測(cè)的紅樹林植被。

理加便攜式溫室氣體分析儀3個(gè)氣室依次共同連接在同一臺(tái)LGR主機(jī)，測(cè)定獲取頻率1 Hz，設(shè)置每個(gè)氣室測(cè)定時(shí)間 5 min，每個(gè)氣室間隔半個(gè)小時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行一次氣體數(shù)據(jù)的收集采樣，每臺(tái)氣室每天可獲取48個(gè)通量數(shù)據(jù)。由于電力供應(yīng)有限，新生紅樹林群落與老紅樹林群落無(wú)法同步測(cè)定，但充分保證老與新生紅樹林氣體數(shù)據(jù)保持連續(xù)不間斷的收集，且時(shí)間相鄰、同期進(jìn)行。由于受潮水和儀器故障影響，本文研究周期分別包括2019年9月1—20日和10月11—17日沿水位梯度對(duì)移植5年紅樹林進(jìn)行觀測(cè)，9月20—24日和10月18—20日對(duì)移植1年紅樹林進(jìn)行觀測(cè)。

1.2.2 紅樹林生物量觀測(cè)

沿著水位梯度（低潮灘、中潮灘和高潮灘）對(duì)移植5年的紅樹林種植區(qū)域隨機(jī)設(shè)置3個(gè)邊長(zhǎng)為10 m的樣方，每個(gè)樣方內(nèi)隨機(jī)選取 50株紅樹林進(jìn)行掛牌標(biāo)記，共計(jì)150株。對(duì)新移植的1年的紅樹林隨機(jī)選取2個(gè)樣方，共計(jì)100株。每個(gè)小區(qū)5—10 m邊長(zhǎng)。每一株用帶號(hào)碼的鋁標(biāo)簽標(biāo)注。

1.2.3 土壤樣品采集與測(cè)定

不干擾植被生長(zhǎng)的情況下，在紅樹林恢復(fù)區(qū)，由低潮灘至高潮灘隨機(jī)選取3條樣帶。每條樣帶每隔20 m布設(shè)1 m×1 m的樣方。利用土鉆隨機(jī)采集3個(gè)深度為0—100 cm的土柱，每次采樣分為5個(gè)土層剖面（每層厚度為20 cm）作為土壤樣品，放入自封袋密封保存，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，用于相應(yīng)樣地土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。土壤有機(jī)碳的測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法，利用LWY84B型控溫式鋁體消煮爐。采用殘?jiān)娓伞|(zhì)量法進(jìn)行土壤水溶性鹽總量的測(cè)定；硫酸根離子測(cè)定采用EDTA間接滴定法；土壤酸堿度（pH）采用電位測(cè)定法與電導(dǎo)法測(cè)定——電導(dǎo)率儀為DDS-307進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用 Excel 2016軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)，將原始通量數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)變化的圖像處理。利用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)分析軟件，以小時(shí)為單位，將不同林齡紅樹林的同一月份內(nèi)每天（24 h）同一小時(shí)內(nèi)的通量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并計(jì)算出均值，得出結(jié)果為不同林齡的紅樹林在不同月份的日變化，同時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)誤差的計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，運(yùn)用SPSS17.0的單因素方差（One-way ANOVA）分析不同樹齡的紅樹林溫室氣體通量之間的差異性。運(yùn)用Excel 2016軟件對(duì)土壤理化因子的數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)果整理與繪圖。

2 結(jié)果

2.1 不同林齡紅樹林群落CH4和CO2通量動(dòng)態(tài)變化

采用理加透明同化箱觀測(cè)了2019年9—10月連續(xù)兩月的紅樹林生態(tài)恢復(fù)區(qū)移植1年中潮位以及移植5年高潮位和低潮位紅樹林 CH4和CO2動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)（圖1）。結(jié)果表明，浙江南部海岸帶不同林齡紅樹林恢復(fù)區(qū) CH4通量變化區(qū)間為-5—70 nmol·m-2·s-1，總體為大氣 CH4的排放源。移植 5 年紅樹林 CH4通量變化為 3—70 nmol·m-2·s-1，移植 1年紅樹林 CH4通量變化為-5—35 nmol·m-2·s-1。

整個(gè)紅樹林恢復(fù)區(qū) CO2通量變化為-25—15 μmol·m-2·s-1，總體而言，移植 5 年紅樹林為大氣 CO2的吸收匯，而移植 1年紅樹林為大氣 CO2的排放源。移植5年紅樹林CO2通量變化區(qū)間為-25— -14 μmol·m-2·s-1，高潮灘和低潮灘紅樹林平均值分別為-2.59 μmol·m-2·s-1和-0.87 μmol·m-2·s-1。移植 1 年紅樹林中潮位 CO2排放通量為-3—15 μmol·m-2·s-1，平均值為 2.85 μmol·m-2·s-1。移植 1 年紅樹林群落，9月呼吸作用大于光合作用CO2通量表現(xiàn)為碳源，平均排放通量為 5.06 μmol·m-2·s-1，而 10 月隨著紅樹林植被生長(zhǎng)，其光合作用增強(qiáng)，CO2吸收量增大，總體釋放量明顯降低，平均值為 0.63 μmol·m-2·s-1。

2.2 不同林齡紅樹林群落CH4和CO2排放通量比較

比較觀測(cè)期內(nèi)紅樹林恢復(fù)區(qū)CH4和CO2平均氣體通量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鰲江口海岸帶紅樹林生態(tài)恢復(fù)區(qū)不同林齡的紅樹林都為大氣 CH4的排放源(0.67±0.06) mg·m-2·h-1和 CO2的吸收匯 (-13.81±18.68) mg·m-2·h-1（圖 2）。對(duì) CH4排放通量而言，移植 5年紅樹林的高潮灘 CH4排放通量 (1.06±0.11)mg·m-2·h-1顯著高于移植 5年紅樹林的低潮灘(0.45±0.03) mg·m-2·h-1和移植 1 年紅樹林的中潮位CH4通量 (0.38±0.07) mg·m-2·h-1（P＜0.01），其中移植5年低潮灘和移植一年的中潮灘沒有顯著性差異（P＞0.05）。對(duì)CO2通量而言，移植5年的紅樹林吸收大氣中的 CO2，高潮灘和低潮灘紅樹林 CO2通量分別 為 (-82.63±22.9) mg·m-2·h-1和 (-26.05±17.94)mg·m-2·h-1。移植 1 年的紅樹林幼苗表現(xiàn)為 CO2的源，其碳通量為 (196.95±46.94) mg·m-2·h-1。移植 1 年的紅樹林與移植5年的紅樹林在CO2碳通量存在極顯著差異性（P＜0.01）。隨著紅樹林幼苗成長(zhǎng)，吸收和固定大氣中 CO2能力加強(qiáng)，可能發(fā)揮更大的碳匯作用。林齡是影響紅樹林碳匯功能的重要影響因素。

2.3 不同林齡紅樹林群落CH4和CO2通量日變化

整個(gè)觀測(cè)期內(nèi)，CH4通量日變化在移植5年與1年的紅樹林存在明顯差異。移植5年的高潮灘與低潮灘紅樹林CH4通量的日變化整體呈現(xiàn)“M”型（圖3），CH4排放通量在06:00—08:00出現(xiàn)第一個(gè)排放最大值點(diǎn)，在 11:00—12:00，CH4排放通量出現(xiàn)最低值。正午之后，CH4通量逐漸增加。其中，高潮灘的紅樹林植被 CH4排放量的最大值出現(xiàn)在06:00，低潮灘紅樹林群落最大值出現(xiàn)在 07:00。移植5年紅樹林的CH4通量時(shí)隔半天出現(xiàn)兩個(gè)峰值，同時(shí)本研究區(qū)為半日潮區(qū)，潮水變化可能是影響紅樹林CH4通量的重要因素。移植1年的紅樹林日變化趨勢(shì)較為穩(wěn)定，最大值出現(xiàn)在14:00，04:00出現(xiàn)最小值。另外發(fā)現(xiàn)，同一紅樹林植被9月與10月CH4通量日變化存在差異。移植5年的紅樹林（高潮灘與低潮灘）在10月的日變化CH4通量明顯高于9月，但移植1年的紅樹林表現(xiàn)為降低，CH4通量日變化出現(xiàn)季節(jié)性差異。

圖1 紅樹林移植5年低潮灘（a）和高潮灘（b）以及移植1年中潮位（c）CH4和CO2排放通量變化趨勢(shì)Fig. 1 CH4 and CO2 emission fluxes trend of 5-year mangroves at low tide beach (a), high tide beach (b) and 1-year at mid tide beach (c)

圖2 不同林齡紅樹林CH4和CO2通量對(duì)比Fig. 2 Comparisons of CH4 and CO2 fluxes of mangroves in different ages

圖3 2019年9月和10月不同林齡紅樹林CH4排放通量日變化Fig. 3 Diurnal variation of CH4 emissions of mangroves in different ages in September and October 2019

移植5年的紅樹林的CO2通量日變化呈現(xiàn)“U”型變化趨勢(shì)（圖 4）。觀測(cè)期內(nèi)每天 19:00至次日07:00，CO2排放以群落呼吸為主，釋放CO2；受紅樹林光合作用影響，白天光照條件下CO2吸收能力高于排放能力；移植5年紅樹林恢復(fù)區(qū)白天為CO2的“匯”，夜晚為CO2的“源”。移植1年的紅樹林的9月與10月的CO2通量日變化有明顯差異：在9月觀測(cè)期，由于幼苗光合作用強(qiáng)度較弱，以呼吸作用為主，11:00—12:00，CO2通量出現(xiàn)最大值，為CO2的“源”。經(jīng)過(guò)9月一個(gè)月的生長(zhǎng)期，移植1年的紅樹林在10月的CO2通量日變化，同5年的紅樹林一樣，呈現(xiàn)“U”型變化趨勢(shì)，在07:00—16:00，CO2通量為負(fù)值，表現(xiàn)為碳匯作用。

3 討論

3.1 紅樹林生長(zhǎng)狀況對(duì)溫室氣體排放的影響

移植5年紅樹林植被植株高度可達(dá)160 cm，根莖深度達(dá)25 cm，根系發(fā)達(dá)。移植1年紅樹林植株平均高度為37 cm，冠幅平均為23 cm，根莖深度為8 cm，根系較?。▓D5）。移植5年的紅樹林的CO2與CH4兩種氣體溫室氣體通量均大于移植1年的紅樹林（圖2）。由紅樹林的樣方調(diào)查結(jié)果可知，移植5年的紅樹林植株高度與冠幅明顯高于移植1年的紅樹林。生物量、根系發(fā)達(dá)程度與凋落物隨林齡呈正相關(guān)關(guān)系。年長(zhǎng)的紅樹林植被生物量明顯較大，植被根系的分泌作用為甲烷菌提供充足的底物（陳海生等，2017；黃國(guó)宏等，2001），植物的生物量與CH4排放量之間存在明顯的正相關(guān)性（Whiting，1991）。紅樹林土壤中的有機(jī)質(zhì)含量與凋落物的碳儲(chǔ)量隨林齡增長(zhǎng)而增大（金亮等，2017），提供充足的甲烷基質(zhì)。另外，土壤中植被根系附近產(chǎn)生的CH4通過(guò)植株的通氣組織向進(jìn)行釋放，林齡越大的紅樹林的通氣組織越發(fā)達(dá)，CH4通量自然也就更高。

圖4 2019年9月和10月不同林齡紅樹林CO2排放通量日變化Fig.4 Diurnal variation of CO2 emissions of mangroves in different ages in September and October 2019

紅樹林群落的CO2由植被的光合作用和群落的呼吸作用組成。移植5年的紅樹林植被植株個(gè)體較大，在白天進(jìn)行光合作用，吸收的CO2遠(yuǎn)高于移植1年的幼苗。在夜間，植被不再進(jìn)行光合作用，群落只進(jìn)行呼吸作用。土壤中的有機(jī)質(zhì)含量與凋落物層的碳儲(chǔ)量與林齡呈正相關(guān)性，同時(shí)年長(zhǎng)的紅樹林根系組織較發(fā)達(dá)。因此，呼吸作用產(chǎn)生的CO2相比較移植1年的紅樹林更多（圖4、5）。

3.2 潮位和土壤屬性對(duì)溫室氣體排放的影響

移植5年的高潮灘紅樹林CH4通量高于移植5年的低潮灘通量，高潮水位比低潮灘水位較低，但CH4通量高于低潮灘（圖2）。已有研究表明，CH4通量與水位無(wú)正相關(guān)性（葉勇等，2000a）。潮水的水位高度不等同于土壤的含水量，潮水上漲的短暫效應(yīng)不會(huì)增加CH4通量（盧昌義等，2000；葉勇等，2000a）。潮汐通過(guò)影響土壤因子，如土壤有機(jī)碳、鹽度與pH等（圖5），影響CH4的產(chǎn)生率。紅樹林植被生物量、土壤碳密度均隨著潮灘高程的增加而增加（陳瑤瑤等，2019）。大多數(shù)研究已表明，土壤豐富的有機(jī)質(zhì)含量，提供了產(chǎn)生CH4的充足分解底物，同時(shí)有機(jī)質(zhì)也有利于增加甲烷菌的數(shù)量（姜?dú)g歡等，2012）。本研究發(fā)現(xiàn)，垂直深度20—40 cm土壤有機(jī)碳含量出現(xiàn)最大值，與海南紅樹林土壤有機(jī)碳分布規(guī)律一致（辛琨等，2014）。高潮灘的紅樹林土壤的有機(jī)質(zhì)含量最高，與CH4排放通量變化趨勢(shì)一致（圖2和圖6）。

紅樹林濕地作為海岸帶濕地，潮水中含有一定量的鹽分，鹽分通過(guò)影響甲烷菌的活性進(jìn)一步影響CH4通量。研究表明，CH4通量與鹽度呈反比（Sun et al.，2013；李楊杰等，2014），隨鹽度的增加CH4通量降低。有學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，鹽度超過(guò)一定范圍（鹽度＞18×10-3）時(shí)，沼澤的CH4通量明顯受到抑制（Poffenbarger et al.，2011）。已有研究表明紅樹林土壤的pH與鹽度呈正相關(guān)關(guān)系（沙聰?shù)龋?018），CH4排放量較低的土壤pH相對(duì)較高。SO42-與CH4通量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系（葉勇等，2000b；王純等，2015），本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在土壤 20 cm處，高潮灘土壤的SO42-濃度最低（圖6）。潮水淹沒期間土壤含水量會(huì)發(fā)生變化，在水分蒸發(fā)、消退的過(guò)程中會(huì)引起土壤溫度的變化，一定程度上會(huì)間接影響土壤中微生物的活性，從而改變CH4通量。在CH4傳輸過(guò)程中低潮灘有較高的水位，形成一道“屏障”阻斷了CH4的排放通道。另外，土壤排放的CH4通量一部分會(huì)被潮水氧化和分解（盧昌義等，2000）。潮汐對(duì)CH4通量的影響主要通過(guò)對(duì)其產(chǎn)生率與傳輸兩個(gè)方面進(jìn)行影響。本文研究CH4通量結(jié)果發(fā)現(xiàn)移植5年的高潮灘紅樹林＞移植5年的低潮灘紅樹林＞移植1年的中潮灘紅樹林，其中移植1年的紅樹林處于低潮灘和高潮灘之間，但通量明顯較低，由此推論，除潮位梯度因素之外有其他因素共同影響CH4通量。

圖6 紅樹林恢復(fù)區(qū)不同灘面土壤理化特征的不同土層深度變化Fig. 6 Variations of soil physical and chemical characteristics with different soil depths at different beaches in mangrove ecological restoration zone

紅樹林群落CO2通量由地上的植被與土壤呼吸共同構(gòu)成。在白天，紅樹林群落以光合作用為主，吸收大氣中的 CO2，夜晚只進(jìn)行呼吸作用，釋放CO2。本研究采用的透明同化箱觀測(cè)，漲潮期間，箱內(nèi)潮水不能淹沒紅樹林植株葉片。潮水主要通過(guò)群落的土壤呼吸間接影響紅樹林群落的CO2通量。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，紅樹林群落的CO2通量表現(xiàn)為移植5年的高潮灘紅樹林＞低潮灘紅樹林＞移植1年的紅樹林。有研究表明，潮汐淹沒對(duì)紅樹林土壤的CO2排放具有顯著影響，高潮灘紅樹林CO2通量明顯高于低潮灘紅樹林（Chen et al.，2010）。第一，分子在氣體的擴(kuò)散速度快于流體，低潮灘的水位較高，不利于氣體的擴(kuò)散，例如，當(dāng)水位降低時(shí)，日本中尾湖的沿海鹽沼，CO2通量趨于增加（Hirota et al.，2007）。第二，在潮水淹沒后，形成厭氧環(huán)境，氧化還原電位相對(duì)更低，土壤中微生物有氧呼吸和有機(jī)質(zhì)的化學(xué)氧化作用減弱，進(jìn)而導(dǎo)致 CO2通量降低（Adam，2011）。第三，潮汐通過(guò)潮水的動(dòng)力，以物理轉(zhuǎn)移的方式影響不同潮位的有機(jī)質(zhì)積累。有研究表明，潮汐動(dòng)力能夠轉(zhuǎn)移低潮灘植被的生物量可高達(dá)75%（Cranford et al.，1989），在潮汐的轉(zhuǎn)移作用下，低潮灘提供給土壤可利用的有機(jī)質(zhì)相對(duì)高潮灘少，CO2通量相對(duì)較低。綜上，潮位梯度主要通過(guò)周期性的水位高低變化、土壤氧化電位等因子進(jìn)而影響氣體通量的變化。潮水對(duì)植被溫室氣體通量的影響，本質(zhì)上是由于潮汐改變了不同梯度下的環(huán)境因子，例如水位高度和土壤因子等，形成環(huán)境梯度差異，進(jìn)而影響植被不同的溫室氣體通量大?。ü?qiáng)等，2010）。

4 結(jié)論

海岸帶生態(tài)恢復(fù)區(qū)不同林齡的紅樹群落均為CH4排放“源”，移植5年的紅樹林的CH4排放通量高于移植1年紅樹林。受不同林齡植被紅樹林光合作用影響，移植5年紅樹林為大氣CO2吸收匯，而移植1年紅樹林為大氣CO2排放源。

土壤屬性與潮汐淹水是影響紅樹林恢復(fù)區(qū)CH4和CO2產(chǎn)生排放的重要因子。受潮汐淹水的影響，紅樹林恢復(fù)區(qū)土壤屬性存在較為明顯的梯度變化。由靠近江水的灘涂到岸邊，土壤有機(jī)碳含量呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)，土壤pH、土壤總鹽度和土壤SO42-含量呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。移植5年紅樹林高灘位CH4排放通量和CO2吸收能力顯著高于低灘位。