湿地水生植物碳吸存能力之评估.doc

全國高職學生102年度專題製作競賽 報告書封面 群別：化工群 參賽作品名稱：濕地水生植物碳吸存能力之評估 關 鍵 詞： 、 濕地水生植物碳吸存能力之評估摘要濕地是地球上的重要的生態系統，近年來濕地被發現能從大氣中吸收二氧化碳，轉換為有機碳捕集於濕地土壤、底泥或植物碎屑中，具有可觀的碳吸存能力。本專題利用壓克力製靜置室採氣暨二氧化碳通量測定裝置，現場監測水生植物的人工濕地其二氧化碳交換通量，並由不同光照強度條件的二氧化碳交換通量監測結果，進一步計算濕地的總呼吸通量及濕地總初級生產量。監測結果發現，在南台灣冬季時晴天日間濕地總初級生產量隨著有效輻射值的增加而顯著增加。建立了總初級生產量與有效輻射值的相關方程式，可做為預測不同日照條件下濕總初級生產量。濕地碳吸存能力，逐漸蓄積濕地的碳庫有減輕全球暖化 研究動機自工業革命後，大氣中溫室氣體濃度顯著增加，使得大氣溫度上升，對全球氣候、地形特徵和生物生存條件及空間皆造成了顯著影響。二氧化碳和其他溫室氣體的含量不斷增加，正是全球暖化的人為因素中主要部分。燃燒化石燃料、清理林木和耕作等等都增強了溫室效應。雖然植物的光合作用吸收了很大一部分二氧化碳，海洋也溶解一部分二氧化碳並固定成碳酸鈣，但空氣中二氧化碳的含量還是逐步增加。將進而探討陸域生態系統(濕地)在全球暖化與氣候變遷中扮演何種角色，及全球暖化與氣候變遷對生態系統會造成何種影響。 研究目的若與周遭的陸域及水體生態比較，濕地是地球上生產量豐沛的生態系統之一，濕地是地球上最重要的生態系統及天然資源，它擁有相當高的生產量，可提供鳥類、魚類及野生動物的棲息地，增進生物多樣性，並具有蓄水、調洪、補注地下水、穩定海岸線、水質淨化、氣候調節等功能，也提供景觀、休憩及教育的社會性價值。另外，由於濕地具有高的植物生產量、高的水位、厭氧的底部環境及低的有機物分解速率，導致濕地能從大氣中吸收二氧化碳，轉換為有機碳捕集於濕地土壤、底泥或植物碎屑中。濕地能將大氣中二氧化碳封鎖或捕集於濕地的程序，即稱為碳匯。因長期的碳匯能力，使得濕地是所有的陸域生態系統中平均碳密度最高者，並儲存豐富的碳庫本專題研究目的即利用壓克力製的靜置室採氣罩，配合紅外線二氧化碳分析儀，現場監測水生植物的濕地其二氧化碳交換通量，並由不同光照強度條件的二氧化碳交換通量監測結果，進一步計算濕地的總呼吸通量及濕地總生產通量，並獲得濕地總生產通量與光照有效輻射值的關係方程式。由此方程式及一天的光照度變化可估算濕地一天的碳吸存通量。 研究器材研究設備為一組大型的靜置室採氣暨二氧化碳通量測定裝置，可將濕地的挺水性水生植物(例如蘆葦、香蒲)罩在裝置內。裝置分為兩部份：不銹鋼底座及壓克力製氣罩。不銹鋼底座尺寸為0.34 m (高) × 0.4 m (長) × 0.4 m (寬)，壓克力製氣罩尺寸1.2 m (高) × 0.4 m (長) × 0.4 m (寬)。不銹鋼底座上緣設計成凹槽，壓克力製氣罩接合。壓克力製氣罩內裝置有風扇由罩外的驅動馬達帶動，風扇轉動可確保氣罩內的氣體濃度混合均勻。氣罩內裝有溫度計以量測罩內氣溫，及設置光照度計以監測罩內的光合作用有效輻射值(400~700 μm，Photosynthetically Active Radiation，PAR)。氣罩並設有進、出通氣管，可與罩外的紅外線二氧化碳分析儀連接。二氧化碳分析儀內部設有小型抽氣馬達，將氣罩內的空氣連續送入紅外線分析儀測得二氧化碳濃度後，再循環送回氣罩，以保持氣罩內恆壓。因此，二氧化碳分析儀所讀到的濃度值可代表氣罩內的二氧化碳濃度。 肆、研究方法 一、調查場址本研究調查場址為嘉南藥理科技大學校園內的人工濕地，該濕地完成於2005年底，收集校園機械式污水處理廠淨化後的放流水，進一步提供三級處理。場址面積約為11,000 m2(水域與陸域總和)，由三個單元所組成，分別表面下流動式濕地(約1,450 m2 )、表面流動式濕地(約2,200 m2 )及景觀生態池。本研究設置的採樣點位於表面流濕地內，水深平均為0.2~0.3 m，該濕地有蘆葦、香蒲、蓮花、空心菜、美人蕉等水生植物，但以蘆葦為主(圖1)。 二、二氧化碳的交換通量的監測步驟本研究主要利用壓克力製的靜置室採氣罩，配合紅外線二氧化碳分析儀，現場監測含有水、土壤、水生植物的濕地，其二氧化碳的交換通量。監測步驟如下： 將不銹鋼底座穩固在濕地底部接觸到底部土壤表層，並將水生植物含在底座框架內。 將壓克力氣罩置於不銹鋼底座上緣之凹槽，並以水封住凹槽接縫處保持密閉，如圖2。 啟動採氣罩內的風扇，並紅外線二氧化碳分析儀(圖3)。 每分鐘紀錄一次二氧化碳濃度，約錄10~15分鐘。並紀錄當時的罩內溫度及有效輻射值變化。 使用不同遮光率的布簾蓋於壓克力採氣罩表面，模擬不同光照強度條件(全日照、