鄂西南亚高山不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地甲烷排放特征及其环境影响因子

沼泽湿地是大气甲烷(CH₄)的重要来源, 但有关亚热带亚高山沼泽湿地CH₄排放的研究却鲜有报道, 特别是对不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量的精确估算及其与环境因子的关系尚不清楚。该研究选择鄂西南亚高山泥炭藓沼泽湿地为研究区域, 于2018年11月-2019年10月间, 使用静态箱-气相色谱仪法原位测定3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄通量, 同步记录大气和地下5 cm土壤的温度以及地下水位变化。结果表明: (1)光照下, 裸露地(B)、泥炭藓(Sphagnum paluster)(S)、金发藓(Polytrichum commune)(P) 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄-C通量全年变化范围分别为: 0.012-1.372、0.022-1.474、0.027-3.385 mg·m^-2·h^-1; 遮光处理下, B、S、P 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄-C通量的全年变化范围分别为: 0.012-1.372、0.009-1.839、0.017-2.484 mg·m^-2·h^-1, 均为CH₄排放源。同时, 光照条件下不同覆被泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量略大于黑暗条件, 但差异不明显。(2)不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放存在明显的季节变化规律, 即: 夏季>秋季>春季>冬季, 其中夏季CH₄排放量显著大于其他季节, 占全年的57%-84%。该研究发现泥炭藓沼泽湿地CH₄通量均与气温和地下5 cm土壤温度极显著相关, 且CH₄排放量随温度升高呈指数增加, 表明温度是影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放时间变化的主要环境因子。(3) 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地的年平均和年累计CH₄排放量均依次为: P > S > B, P显著大于B。该研究发现植被类型与泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在显著相关性, 表明覆被类型是影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量空间变异的主要因子。(4) 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量均与地下水位变化不相关。该研究进一步丰富了泥炭藓沼泽湿地CH₄排放规律, 同时也为区域碳循环提供了详实的基础数据。     

泥炭沼泽湿地土壤分解过程中可溶性有机质氧化还原能力变化特征及其影响机制

泥炭沼泽湿地土壤(泥炭土)分解过程是控制泥炭土碳排放的关键过程,其中可溶性有机质(DOM)是泥炭分解过程的主要输出物。DOM富含具有氧化还原活性的官能团,其中酚基具有抗氧化性质,是DOM氧化还原活性的重要组成部分,对驱动有氧和缺氧条件下的氧化还原过程意义重大。同时,酚基也可抑制泥炭的氧化降解,在泥炭土分解过程中起着重要作用。目前,关于泥炭分解过程中DOM氧化还原能力影响机制的相关研究较少。利用创新介导电化学方法、激发—发射荧光矩阵光谱法(EEM),直接定量、定性评估DOM氧化还原变化程度,进而探讨(1)取自两个泥炭样地(OS/LB)的地表水、地下水、孔隙水样品中DOM的氧化还原性能;(2)来自泥炭样地OS的泥炭孔隙水剖面中DOM的氧化还原能力变化规律以及与泥炭分解的重要指标间的关系(如C/N和δ¹³C_DOC)。结果表明:选取电子转移能力(ETC)作为表征DOM氧化还原能力的指标,不同来源DOM的ETC值主要在2—4 mmole^-/gC之间;在泥炭土中DOM的ETC值与醌基和酚基的光谱性质参数存在强相关,这些基团对DOM氧...     

大九湖沼泽湿地大泥炭藓种群分布特征及其制约因素

为探究神农架大九湖泥炭藓湿地的关键物种大泥炭藓(Sphagnum palustre L.)种群的分布特征及其制约因素,于2020年8月沿垂直湖岸带方向设置样带和样方进行植被和环境因子的调查和采样,于室内进行各理化指标和生理指标的测定与分析。研究结果显示：(1)大泥炭藓三生长指标(头状枝数量、盖度、生物量)对垂直湖岸带距离的响应具有一致性,均随垂直湖岸带距离的增加呈现先增加后减小的趋势,在距湖岸40m左右时,大泥炭藓种群生产力最高;(2)多元线性回归分析结果显示,在20个环境因子(土壤含水量、容重、孔隙度、固相比、液相比、气相比、pH、TN、TP、TOC、AHN、AP、TOC/TN、TOC/TP、TN/TP;地下水埋深;水样pH、TN、TP、TN/TP)中,地下水埋深是影响大泥炭藓种群生长和分布的最重要环境因子,其次是土壤TOC/TP;在8个生理指标(组织TC、TN、TP、TC/TN、TC/TP、TN/TP、总叶绿素、类胡萝卜素)中,组织TC与大泥炭藓生长显著相关;(3)地下水埋深通过影响大泥炭藓头状枝的光合和呼吸作用,土壤TOC通过影响大泥炭藓吸收同化到自身组织中的TC含量,来影响其种...     

牦牛排泄物输入对滇西北高寒泥炭沼泽湿地土壤氮转化的影响

牦牛放牧对滇西北高寒湿地土壤环境产生严重影响,改变土壤氮的迁移转化过程,影响湿地生态系统初级生产。然而,关于牦牛排泄物输入对滇西北高寒泥炭沼泽湿地土壤氮转化过程的影响尚不清楚。本研究以滇西北高原典型泥炭沼泽湿地为对象,采用原位土芯室内控制实验方法,研究牦牛排泄物输入对泥炭沼泽湿地土壤氮转化的影响。结果表明,粪便和尿液输入初期促进土壤铵态氮(NH₄⁺-N)积累,但整个培养期则表现为消耗NH₄⁺-N,积累硝态氮(NO₃^--N),表明该过程以硝化作用为主。粪便和尿液输入提高土壤脲酶活性(P<0.05),降低反硝化酶活性(P<0.05)。粪便输入提高过氧化氢酶活性(P<0.05)和N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性(P<0.05),尿液输入降低N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性(P<0.05)。粪便输入对土壤的矿化和硝化作用无显著性影响,尿液输入对土壤硝化作用影响显著。粪便输入抑制土壤反硝化作用,而尿液输入促进反硝化作用。牦牛排泄物输入通过影响泥炭沼...     

不同类型泥炭沼泽湿地无机离子、溶解有机质的变化特征及生态学意义

泥炭沼泽湿地仅占地球陆地面积的3％,而碳储量却占全球的30％,是陆地生态系统重要的碳库.溶解性有机质(DOM)是泥炭地碳循环重要组成部分,也是泥炭地生物地球化学过程的重要参与者.本研究利用新型电化学方法、稳定同位素技术对2个泥炭样地(矿养型泥炭沼泽,LB;雨养型泥炭沼泽,OS)地表水、地下水、土壤孔隙水中DOM及无机离...     

闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放化学计量比

为了阐明河口潮汐湿地碳源温室气体排放的化学计量比特征,对闽江河口潮汐湿地二氧化碳和甲烷排放进行了测定与分析。结果表明:芦苇湿地和短叶茳芏湿地二氧化碳与甲烷排放均呈现正相关;涨潮前、涨落潮过程和落潮后芦苇湿地和短叶茳芏湿地CO2∶CH4月平均值分别为55.4和185.0,96.3和305.5,68.7和648.6,3个过程芦苇湿地和短叶茳芏湿地CO2∶CH4差异均不显著(P>0.05),2种植物湿地CO2∶CH4对潮汐的响应并不一致,但均在涨潮前表现为最低;涨潮前、涨落潮过程和落潮后均表现为芦苇湿地CO2∶CH4低于短叶茳芏湿地(P<0.05);河口潮汐湿地CO2∶CH4为空间变异性>时间变异性,潮汐、植物和温度均对CO2∶CH4的变化具有一定的调节作用。     

酸沉降对泥炭地甲烷排放和碳循环的影响

泥炭地是一个巨大的碳库,是温室气体的源或汇。有研究表明,酸沉降可以促使硫酸盐还原细菌活性增加,并与产甲烷菌争夺基质,从而抑制甲烷气体的产生。这种作用可能对北方泥炭地及全球甲烷气体排放具有重要的影响。硫酸盐还原菌同产甲烷菌竞争主要受到硫酸根浓度、硫酸根循环速度、基质及温度的影响。通过硫酸根的快速循环,酸沉降可以长期抑制泥炭地的甲烷排放和产生。目前关于酸沉降对泥炭地碳库和碳循环的影响还无最后定论。本文综述了酸沉降对泥炭地甲烷产生、排放及碳循环影响的机制方面的最新研究成果,以期找出其内在规律,为今后研究提供参考,并探讨了中国在该领域可开展的研究方向。     

小兴安岭森林沼泽甲烷排放及其影响因子

 利用静态箱-气相色谱法, 对小兴安岭5种森林沼泽生长季甲烷(CH₄)排放通量进行研究, 并探讨了温度、地下水位和植被等主要环境因子对CH₄排放的影响。结果表明: 毛赤杨(Alnus sibirica)沼泽、落叶松(Larix gmelinii)-藓类(Moss)沼泽和落叶松-泥炭藓(Sphagnum spp.)沼泽的CH₄排放有明显的季节变化规律, 而白桦(Betula platyphylla)沼泽和落叶松-苔草(Carex schmidtii)沼泽CH₄通量的季节变化相对较小。落叶松-泥炭藓沼泽有爆发式CH₄通量现象出现, 对生长季CH₄排放通量影响较大。在生长季内落叶松-泥炭藓沼泽、毛赤杨沼泽和白桦沼泽为大气CH₄的源, 而落叶松-苔草沼泽和落叶松-藓类沼泽为大气CH₄的汇, 生长季CH₄的平均排放通量分别为(56.08 ± 200.38)、(15.34 ± 14.89)、(0.64 ± 0.88)、(–0.88 ± 1.76)和(–0.94 ± 3.00) mg·m^–2·d^–1。除落叶松-泥炭藓沼泽外, 不同森林沼泽类型间CH₄排放通量随地下水位升高而增大; 地下水位在–34.5 ~ –30.8 cm之间可能存在CH₄源与汇的临界点, 季节平均地下水位低于这一位置的森林沼泽为大气CH₄的汇。温度对森林沼泽CH₄通量的影响比较复杂, 二者间可能为正或负的显著(p＜0.05)或非显著(p＞0.05)相关关系。CH₄通量与乔木地上生物量有较强的负相关性, 这有可能成为小兴安岭森林沼泽CH₄通量的最佳预测因子。     

水位影响泥炭沼泽土壤有机碳分解的生物化学机制研究进展

在人类活动和气候变化影响下,泥炭沼泽生态系统急剧退化,其独特的氧化还原过程使得退化泥炭沼泽及其恢复过程中土壤有机碳（SOC）分解与存储机制成为研究的热点问题。泥炭沼泽排水/再湿过程会显著改变土壤的氧化还原条件,进而改变土壤微生物群落和酶活性,驱动铁氧化还原过程,影响SOC分解。已有研究对"缺氧是维持泥炭地碳存储的关键"的传统理论提出了质疑,而土壤酶及铁（Fe）在土壤SOC分解与存储过程中分别扮演着"酶锁"和"铁门"的作用,二者同时受到氧化还原条件的影响。然而,有关退化泥炭沼泽及其恢复过程中酶-土壤SOC-Fe相互作用及微生物驱动机制还有待深入。总结了干旱/排水/再湿对泥炭沼泽土壤SOC组分、分子结构、碳排放的影响,并从微生物、酶、Fe化学的角度归纳总结了泥炭沼泽土壤SOC分解的生物化学机制。未来研究中应将土壤水分与土壤SOC分解的生物地球化学机制联系起来,探寻水位变化过程中生物及非生物要素对土壤SOC分子结构变化的调控机制及土壤氧化酶-酚类物质/SOC分子结构-水解酶之间的作用机制。同时,关注Fe的氧化和还原过程,评估Fe-SOC在泥炭沼泽土壤有机碳中的地位,利用分子生物学手段探究水位变化过程中酶-SOC分解/碳排放-铁之间的权衡机制。     

小兴安岭典型沼泽湿地生态系统呼吸及其影响因子

2007和2008年在植物生长季内采用静态箱一气相色谱法,研究了小兴安岭典型修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽和油桦-修氏苔草(Betula ovalifolia-C. schmidtii)灌丛沼泽生态系统呼吸排放CO_2 通量的季节动态、年际动态及其与环境因子的关系,并估算了排放总量.结果表明:草丛沼泽和灌丛沼泽2007年生长季排放CO_2总量分别为17841.78和20130.56 kg·hm~(-2);2008年分别为16331.78和18294.24 kg·hm~(-2).草丛沼泽和灌丛沼泽排放CO_2通量具有明显的季节变化,最大排放量出现在夏季,其中,2007年CO_2排放平均通量分别为487.89和549.62 mg·m~(-2)·h~(-1);2008年分别为391.53和438.31 mg·m~(-2)·h~(-1),年际间差异不显著,不同类型间排放差异显著.温度是季节和年际变化的关键因子,CO_2排放通量和空气温度、箱内温度、0～20 cm的地温均呈显著或极显著正相关,潜水位是不同类型间排放差异的主要控制因子.     

生物炭与氮肥对旱作春玉米农田CO_2和CH_4排放特征的影响

为了研究生物炭与氮肥对旱作春玉米农田CO_2和CH_4排放通量季节变化、累积排放总量及CO_2+CH_4排放强度的影响,试验设置C_0N_0(不加生物炭,不施氮肥)、C_0N_1(不加生物炭,施氮肥225kg·hm~(-2))和C_1N_1(添加生物炭50t·hm~(-2),施氮肥225kg·hm~(-2))3个处理,采用密闭式静态暗箱-气相色谱法对不同生物炭和氮肥输入旱作春玉米农田CO_2和CH_4排放通量进行连续观测,同时对影响通量变化的0~20cm土层温度和水分因子进行测定。结果表明:(1)试验期内不同处理春玉米农田均表现为CO_2累积通量的源,且CO_2排放通量均呈现一定的峰值变化规律。(2)C_1N_1处理减少了春玉米生长季农田CO_2排放通量和累积排放总量,在试验的2个生长季内农田CO_2平均排放通量和累积排放总量各处理均表现为C_0N_0C_0N_1C_1N_1,且C_1N_1处理降低显著。(3)土壤CO_2排放通量与土壤温度变化呈显著正相关关系,可用指数方程和二次方程较好拟合二者关系,且与10cm土层温度的相关性优于0cm土层温度,但土壤CO_2排放通量与土壤含水量呈负相关关系。(4)试验各处理农田土壤CH_4排放通量在-16.08~-73.96μg·m~(-2)·h~(-1)之间,表现为大气CH_4的净吸收库;C_1N_1处理增加了土壤CH_4排放通量和累积排放总量,但作用效果的显著性受年际环境因子的影响;农田土壤CH_4排放通量与土壤含水量呈显著正相关关系,与土壤温度呈显著负相关关系。研究发现,添加生物炭和施氮减少了旱作农田春玉米生长季CO_2排放通量和累积排放总量,增加了CH_4排放通量和累积排放总量,总体上显著增加了春玉米产量,显著减少农田CO_2+CH_4排放强度。     

小叶章生态系统根际土壤微生物及CO2、CH4、N2O动态

研究了培养 4 5 d的小叶章根际土壤微生物和二氧化碳 ,甲烷及氧化亚氮产生与消耗之间的关系。结果表明好氧微生物与厌氧微生物的空间分布与甲烷 ,二氧化碳及氧化亚氮的产生和氧化有着密切的关系。好氧微生物与甲烷产生呈负相关 ,与二氧化碳和氧化亚氮的产生呈正相关关系。厌氧微生物与甲烷的产生呈正相关 ,与二氧化碳和氧化亚氮的产生呈负相关关系     

生物黑炭对旱地土壤CO2、CH4、N2O排放及其环境效益的影响

采用土柱室内模拟的方法,通过添加0%、0.5%、2%、4%、6%、8%生物黑炭于土壤中,测定土壤CO2、CH4、N2O排放通量,探讨生物黑炭对旱地土壤CO2、CH4、N2O排放及其环境效益的影响。结果表明:室内模拟土柱培养期内,施用生物黑炭能显著增加CO2排放,且生物黑炭添加百分数(x)与CO2累积排放量(y)之间满足线性方程:y=12.591x+235.02(R2=0.834,n=24);当生物黑炭添加量达到2%及以上时,基本抑制了CH4的排放和显著减少土壤N2O排放,并显著减少CH4和N2O的综合温室效应,当其达到4%以上时,CH4和N2O的综合温室效应降幅更大并趋于稳定,但施用少量生物黑炭(0.5%)可显著促进N2O排放,对减少CH4和N2O综合温室效应并无明显效果。生物黑炭表观分解率随其添加量的增加逐渐减少,生物黑炭添加比例越高,积累于土壤中的碳越多,从投入生物黑炭量与固碳量和减排比角度综合考虑,农业生产中推荐生物黑炭施用量为20 t/hm2,其固碳减排效果俱佳。     

城市小型景观水体CO2与CH4排放特征及影响因素

淡水生态系统被认为是大气温室气体排放的重要来源,尤其在人类活动影响下,其排放强度可能进一步增强。城市小型景观水体是城市生态系统的重要组成,具有面积小、数量大以及人类干扰强的特征,其温室气体排放特征及影响因素尚不清楚。选择重庆市大学城8个景观水体和周边2个自然水体为对象,于2019年1、4、7、10月,利用漂浮箱和顶空法分析了水体CO₂与CH₄的溶存浓度及排放通量,旨在揭示城市小型景观水体CO₂与CH₄排放强度、时空变异特征以及影响因素。结果表明,10个小型水体CO₂、CH₄的溶存浓度范围分别为10.75-116.25 μmol/L和0.09-3.61 μmol/L（均值分别为（47.6±29.3）μmol/L、（1.13±0.56）μmol/L）,均为过饱和状态;漂浮箱法实测的8个景观水体CO₂和CH₄排放通量均值分别为（72.7±65.9）mmol m^-2 d^-1和（2.31±3.48）mmol m^-2 d^-1（顶空法估算值为（69.7±82.0）mmol m^-2 d^-1和（3.69±2.92）mmol m^-2 d^-1）,是2个自然水体的3.5-6.1和2.0-4.5倍,呈较强的CO₂、CH₄排放源;居民区景观水体CO₂和CH₄排放略高于校园区,均显著高于对照的自然水体;CO₂排放夏季最高,秋季次之,冬、春季最低,CH₄呈夏季>秋季≈春季>冬季的季节模式,温度和水体初级生产共同影响CO₂和CH₄排放的季节模式;水生植物分布对景观水体CO₂、CH₄排放有显著影响,有植物分布的水域比无植物水域平均高1.97和2.94倍;漂浮箱法和顶空法测得气体通量线性关系较好,但顶空法测得CO₂通量在春季明显偏低,而CH₄则普遍偏高。相关分析表明,景观水体碳、氮浓度、pH值以及DO等对CO₂排放具有较好的指示性,CH₄排放通量主要与水体中碳、磷浓度有关。城市小型景观水体CO₂、CH₄排放通量远高于大部分已有自然水体的研究结果,呈一种较强的大气温室气体排放源,在区域淡水系统温室气体排放清单中具有重要贡献,未来研究中应给以更多关注。     

温带针阔混交林土壤碳氮气体通量的主控因子与耦合关系

中高纬度森林地区由于气候条件变化剧烈,土壤温室气体排放量的估算存在很大的不确定性,并且不同碳氮气体通量的主控因子与耦合关系尚不明确。以长白山温带针阔混交林为研究对象,采用静态箱-气相色谱法连续4a(2005—2009年)测定土壤二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)净交换通量以及温度、水分等相关环境因子。研究结果表明:温带针阔混交林土壤整体上表现为CO2和N2O的排放源和CH4的吸收汇。土壤CH4、CO2和N2O通量的年均值分别为-1.3 kg CH4hm-2a-1、15102.2 kg CO2hm-2a-1和6.13 kg N2O hm-2a-1。土壤CO2通量呈现明显的季节性规律,主要受土壤温度的影响,水分次之;土壤CH4通量的季节变化不明显,与土壤水分显著正相关;土壤N2O通量季节变化与土壤CO2通量相似,与土壤水分、温度显著正相关。土壤CO2通量和CH4通量不存在任何类型的耦合关系,与N2O通量也不存在耦合关系;土壤CH4和N2O通量之间表现为消长型耦合关系。这项研究显示温带针阔混交林土壤碳氮气体通量主要受环境因子驱动,不同气体通量产生与消耗之间存在复杂的耦合关系,下一步研究需要深入探讨环境变化对其耦合关系的影响以及内在的生物驱动机制。     

不同水位管理对恢复泥炭地土壤CO2、CH4排放的影响

泥炭地水文条件影响泥炭地生物地球化学循环,控制和维持着泥炭地生态系统的结构和功能,是泥炭地生态恢复的重要前提。然而,目前关于恢复泥炭地土壤碳排放对不同水位的响应尚不明确。以长白山区天然（NP）、退耕（DP）及实施不同水文管理的恢复泥炭地（低水位（LR）、高水位（HR）与高低交替水位（H-LR））为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对研究区泥炭地进行生长季（6-10月）土壤CO₂、CH₄排放监测。结果表明：温度和水位变化是研究区泥炭地土壤CO₂、CH₄排放季节变化的主控因子。H-LR受水位控制的影响,生长季土壤CO₂排放速率波动剧烈,其它水位管理恢复区土壤CO₂排放速率呈单峰型排放模式,且均与近地表温度呈指数相关（P<0.05）。除HR外,土壤CO₂排放速率与水位呈显著负相关（P<0.05）。生长季,研究区HR土壤CH₄排放速率呈双峰型,H-LR与NP的土壤CH₄排放呈单峰型,与近地表温度呈指数相关（P<0.05）,LR水位与CH₄排放速率显著正相关（P<0.05）。研究区不同水位管理恢复泥炭地土壤碳排放差异显著,虽然HR的土壤CO₂-C累积碳排放量显著低于其它水位恢复区,但其土壤CH₄-C累积碳排放量和综合增温潜势显著高于其它水位恢复区（P<0.05）。LR的累积碳排放量显著低于退化泥炭地,且其综合增温潜势最低。因此,建议在泥炭地恢复初期将低水位管理作为短期策略,以更好地恢复泥炭地碳汇功能,减弱其增温潜势。     

大气CO2浓度升高对土壤碳库稳定性的影响

工业革命以来,大气CO₂浓度持续上升,升高的CO₂浓度会改变植物光合产物积累、土壤碳库的碳输入和碳输出过程,进而通过影响有机碳组成和周转特征来调控土壤碳库动态变化。土壤碳库是陆地生态系统碳库的重要组成部分,其碳储量的微小变化都会对大气CO₂浓度和气候变化产生巨大影响。但目前关于CO₂浓度升高对土壤碳库动态和稳定性的影响还不清楚,很大程度上限制了预测陆地生态系统碳循环对气候变化的反馈。系统综述国内外大气CO₂浓度升高对植被生产力、植被碳输入和土壤碳库影响的研究进展,旨在揭示土壤碳库物理、化学组成以及周转特征对CO₂浓度升高的响应过程和机理,探讨CO₂升高情境下土壤微生物特征对土壤碳库稳定性的影响和驱动机制,为深入理解全球变化下的土壤碳循环特征提供理论支撑。     

Elevated concentrations of CO2 may double methane emissions from mires

The potential impact of an increase in methane emissions from natural wetlands on climate change models could be very large. We report a profound increase in methane emissions from cores of mire peat and vegetation as a direct result of increasing the CO₂ concentration from 355 to 550 μol mol^?1 (a 60% increase). Increased CH₄ fluxes were observed throughout the four month period of study. Seasonal variation in CH₄ flux, consistent with that seen in the field, was observed under both ambient and elevated CO₂. Under ambient CO₂, methane fluxes rose from 0.02 μol m_-2 s^?1 in May to 0.11 μol m^?2 s^?3 in July before declining again in August. Under elevated CO₂ methane fluxes were at least 100% greater throughout the experiment, rising from 0.05 μol m_-2 s^?1 in May to a peak of 0.27 μol m^?2 s^?1 in July. The stimulation of CO₄ emissions was accompanied by a 100% increase in rates of photosynthesis from 4.6 (± 0.3) under ambient CO₂ to 9.3 (± 0.7) μol m^?2 s^?1. Root and shoot biomass were unaffected.     

The catchment and climate regulation of pCO2 in boreal lakes

The regulation of surface water pCO₂ was studied in a set of 33 unproductive boreal lakes of different humic content, situated along a latitudinal gradient (57°N to 64°N) in Sweden. The lakes were sampled four times during one year, and analyzed on a wide variety of water chemistry parameters. With only one exception, all lakes were supersaturated with CO₂ with respect to the atmosphere at all sampling occasions. pCO₂ was closely related to the DOC concentration in lakes, which in turn was mainly regulated by catchment characteristics. This pattern was similar along the latitudinal gradient and at different seasons of the year, indicating that it is valid for a variety of climatic conditions within the boreal forest zone. We suggest that landscape characteristics determine the accumulation and subsequent supply of allochthonous organic matter from boreal catchments to lakes, which in turn results in boreal lakes becoming net sources of atmospheric CO₂.     

Hydrologic gradient and vegetation controls on CH4 and CO2 fluxes in a spring-fed forested wetland

Four different habitats in a spring-fed forested wetland (Clear Springs Wetland, Panola County, Mississippi, USA) varying in hydrologic regime were examined for methane and carbon dioxide fluxes from soils over 15 and 9 months, respectively. There was an increasing gradient of CH₄ flux rates from an unflooded upper-elevation forest site to an occasionally flooded bottomland forest site to a shallow permanently flooded site, and then to a deeper-water permanently flooded site. Depending on the time of year, all sites were sources of methane but only at the upper-elevation forest site, when gravimetric soil moisture content fell below 54%, was atmospheric methane consumed. On average, summer CH₄ emission rates were higher than those in other seasons. A multiple regression model with soil temperature and soil redox potential as independent variables could explain 65% of the variation in CH₄ flux rates. In the flooded zone, variation in CH₄ flux rates was correlated with aboveground plant biomass and stem density of emergent vascular plants, and plant-mediated CH₄ transport depended on plant type. The efflux of CH₄ to plant biomass (Eff:B) ratio was generally lower in Hydrocotyle umbellata compared to Festuca obtusa. Compared to several other freshwater forested wetlands in the southeastern USA, this spring-fed forested wetland ecosystem was a strong source of atmospheric CH₄, likely due to a long hydroperiod and high soil organic matter content. Carbon dioxide fluxes show a reverse spatial pattern than CH₄ fluxes with highest CO₂ emissions in the non-flooded zone at all times of the year, indicating the dominance of aerobic soil respiration. A multiple regression model also revealed a strong dependency of CO₂ fluxes (r ² = 0.73) on soil temperature and soil redox potential. Handling editor: J. M. Melack