小兴安岭典型草丛沼泽湿地CO2、CH4和N2O的排放动态及其影响因素

 2007年6~10月, 采用静态箱-气相色谱法, 同步研究了小兴安岭典型修氏苔草(Carex schmidtii)沼泽湿地CO₂、CH₄和N₂O排放通量的季节动态及其与环境因子的关系, 估算了CO₂、CH₄和N₂O的生长季排放量, 探讨了沼泽湿地碳与氮的源汇关系。结果表明: 草丛沼泽生长季节温室气体排放量以CO₂占绝对优势(99.61%), CH₄的排放量次之(0.39%), N₂O的排放量最低(0.000 7%), 且为碳、氮的吸收汇(分别为固定量的53.93%和0.04%); CO₂、CH₄和N₂O生长季平均排放通量依次为487.89、1.88和0.004 mg·m^–2·h^–1, 且具有明显的季节变化特征, CO₂和N₂O的最高排放量均出现在夏季(6月24日至8月14日和7月14日至8月14日), CH₄的最高排放量出现在夏秋季(8月24日至9月24日), 其中, CO₂季节变化与空气温度和0~20 cm土壤温度具有显著相关性(p < 0.05), CH₄与空气温度具有显著相关性(p < 0.01), N₂O与水位具有显著的负相关性(p < 0.05)。     

川中丘陵区冬灌田甲烷和氧化亚氮排放研究

采用静态暗箱/气相色谱法对川中丘陵区冬灌田CH₄和N₂O排放特征进行连续一年的田间原位测定.结果表明,种植水稻区(种植区)在水稻生长季平均CH₄排放速率为22.76±2.76 mg·m^-2·h^-1,休闲期平均为1.43±0.20 mg·m^-2·h^-1,全年平均为9.64±1.17 mg·m^-2·h^-1;全年CH₄排放主要集中在水稻生长季,其累计CH₄排放量占全年总CH₄排放量的91.2%未种植水稻区(对照区) 全年CH₄平均排放速率为2.03±0.18 mg·m^-2·h^-1,水稻生长季CH₄排放量占全年总排放量的86.2%.N₂O的排放在稻田落干时呈现脉冲排放.在水稻生长季,对照区CH₄和N₂O的季节排放速率分别为4.53±0.38mg·m^-2·h^-1和32.01±5.02 μg·m^-2·h^-1,而种植区则分别为22.76±2.76 mg·m^-2·h^-1和73.04±5.03 μg·m^-2·h^-1,植株参与导致CH₄和N₂O排放速率分别增加302%和128%.CH₄和N₂O的排放随土水分条件的变化呈互为消长关系.在冬灌田中,即使考虑500年的时间尺度,全年N₂O排放产生的全球增温潜势也只有CH₄的7.9%,与CH₄相比,冬灌田排放的N₂O所产生的温室效应很小.     

外源氮对沼泽湿地CH4和N2O通量的影响

三江平原沼泽湿地受到大气沉降、地表径流、农业排水等外源氮素的输入,对湿地生态系统CH₄和N₂O通量有重要影响。采用野外原位施肥试验模拟外源氮输入,设0,60,120,240kgN•hm^-2 4种试验处理,探讨外源氮对沼泽湿地CH₄和N₂O通量的影响。结果表明,外源氮促进了CH₄和N₂O排放。与对照处理比较,各施氮水平CH₄平均排放通量分别增加了181％,254％和155％,N2O排放通量分别增加了21％,100％和533％。外源氮输入对CH₄排放的季节变化形式影响不大,而N²O的季节变化形式随着氮输入表现出波动变化的趋势。不同施氮水平对CH₄排放的促进作用与植物生长阶段和产CH₄的微生物过程密切相关,N₂O排放通量随氮输入量呈指数增加（R²＝0.97,p<0.01）。外源氮通过影响湿地微生物过程来进一步影响CH₄和N₂O的排放。     

三江平原典型沼泽湿地氧化亚氮通量

2002～2004年利用静态箱-气相色谱法对三江平原3种具有代表性的湿地类型(常年积水的毛果苔草沼泽、季节性积水的小叶章湿草甸和常年土壤过湿的灌丛湿地)进行了为期两年半的N₂O现场观测研究.结果表明,三江平原3种类型湿地N₂O通量均有明显的季节变化和年际变化,一般在非冰冻期表现为排放,冰雪覆盖期表现为微弱的吸收.生长季的N₂O通量以灌丛湿地N₂O排放通量最大,毛果苔草沼泽最小.全年平均N₂O交换通量: 毛果苔草沼泽为53.928 mg·m^-2·yr^-1,小叶章湿地为21.408 mg·m^-2·yr^-1,灌丛湿地为657.120 mg·m^-2·yr^-1,证明沼泽湿地是大气N₂O的源.3种类型湿地生长季N₂O通量无明显的日变化,与温度的相关性不大.     

湿地生态系统土壤温度对气温的响应特征及对CO2排放的影响

通过2年的野外定位观测,研究了沼泽湿地土壤温度对气温变化的响应特征,以及土壤温度对沼泽湿地植物 土壤系统CO₂排放的影响,并对CO₂排放的季节性变化进行模拟计算.结果表明,随融冻作用开始,沼泽湿地土壤温度对气温变化的响应强度不断增大,根层土壤温度与气温间呈显著指数关系（R²=0.94,P<0.01）,但不同深度土壤温度对气温变化的响应强度存在一定的差异,表现为随土壤深度的增加,二者之间的相关系数变小,土壤温度对气温的响应强度减弱.沼泽湿地植物 土壤系统CO₂排放与根层土壤温度有关,二者呈显著指数相关关系（R²=0.84,P<0.01）,利用模型模拟计算出沼泽湿地2003年生长季植物 土壤系统CO₂排放通量平均值为664.5±213.9 mg·m^-2·h^-1,野外定位观测值为634.0±227.7 mg·m^-2·h^-1,二者之间差值不大,表明利用此方法可以对沼泽湿地生长季CO₂排放进行估算.     

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。     

三江平原草甸湿地土壤呼吸和枯落物分解的CO2释放

利用静态箱-碱液吸收法研究了三江平原草甸湿地土壤呼吸和枯落物分解的CO₂释放速率,讨论了影响CO₂释放的环境因素,估算了枯落物分解的CO₂释放对于总释放的贡献。结果表明,生长季,小叶章沼泽化草甸和小叶章湿草甸各部分CO₂释放均具有明显的时间变化特征,温度和水分是重要制约因素。两类草甸湿地的平均土壤呼吸速率分别为4.33g•m^-2•d^-1和6.15g•m^-2•d^-1,枯落物分解的CO₂平均释放速率分别为1.76g•m^-2•d^-1和3.10g•m^-2•d^-1,枯落物分解的CO₂释放占总释放量的31%和35%,说明在碳素由地上植物碳库转移到地下土壤碳库的过程中,湿地枯落物是一个不可忽略的碳损失源。     

青藏高原高寒湿地生态系统CO2通量

依据涡度相关系统连续观测的2005年CO₂通量数据,对青藏高原东北隅的高寒湿地生态系统源/汇功能及其部分环境影响因素进行了分析。结果表明,高寒湿地生态系统为明显的碳源,在植物生长季（5~9月份）吸收230.16 gCO₂•m^-2,非生长季（1~4月份及10~12月份）释放546.18 gCO₂•m^-2,其中净排放最高在5月份,为181.49 gCO₂•m^-2,净吸收最高在8月份,为189.69 gCO₂•m^-2,年释放量为316.02 gCO₂•m^-2。在平均日变化中,最大吸收值出现在7月份12:00,为（0.45±0.0012） mgCO2•m^-2•s^-1,最大排放速率出现在8月份0:00,为（0.22±0.0090） mgCO₂•m^-2•s^-1。生长季中6~9月份表现为明显的单峰型日变化,非生长季的变化幅度较小。净生态系统交换量（NEE）和生态系统总初级生产力（GPP）与气温、空气水气饱和亏和地表反射率等环境因素呈现相似的相关性,与地上生物量和群落叶面积指数则为线性负相关,生态系统呼吸（Res）则与上述因子的相关性呈现相反的趋势。     

华南丘陵区冬闲稻田二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的排放特征

采用静态箱 气相色谱法对收获后冬闲稻田CO₂、CH₄和N₂O排放进行了田间原位测定,探讨了越冬稻田3种温室气体的排放规律.结果表明,残茬稻田和裸田的CO₂的排放峰值分别出现在18:00和16:00左右.日间CH₄排放为净值,夜间表现为弱吸收.残茬稻田和裸田N₂O夜间排放分别为日间平均的1.79和1.58倍.残茬稻田的昼夜CO₂平均排放通量显著高于裸田(P＜0.05).在测定期间,残茬稻田CO₂排放随温度升高而增高.相关分析表明,CO₂排放与土温、地表温度和气温均呈显著相关,表明温度是影响收获后稻田CO₂排放的主要因素.在11月10日至翌年1月18日测定期间,残茬稻田的CO₂和CH₄平均排放通量分别为(180.69±21.21) mg·m^-2·h^-1和(-0.04±0.01) mg·m^-2·h^-1,CO₂排放通量较裸田高13.06％,CH₄吸收增高50%.残茬稻田的N₂O排放通量为(21.26±19.31) μg·m^-2·h^-1,较裸田低60.75％.由此说明华南丘陵区冬闲稻田是大气CO₂和N₂O的源,CH₄的汇.     

稻鸭共作对甲烷排放的影响

利用密闭箱技术,于2006和2007年研究了稻鸭复合系统CH₄的排放规律及影响因素.结果表明：与常规淹水稻田（CK）相比,由于鸭子的活动,养鸭稻田（RD）的田面水溶解氧浓度(DO)增加,CH₄的排放显著减少.2006年RD的平均CH₄排放通量为（6.84±1.49） mg·m^-2·h^-1,比CK的（10.17±1.25）mg·m^-2·h^-1降低32.7%,CH₄排放总量为（19.34±1.15） g·m^-2,比CK的（26.25±2.17） g·m^-2减少26.3%; 2007年RD的平均CH₄排放通量为(7.68±0.74) mg·m^-2·h^-1,比CK的（9.53±0.40）mg·m^-2·h^-1降低19.0%, CH₄排放总量为（18.41±1.05）g·m^-2,比CK的（22.81±0.75） g·m^-2减少19.3%.在水稻全生育期,各处理CH₄的排放通量分别在分蘖期和抽穗期出现2个排放高峰;CH₄排放通量的季节变化与土壤温度和土壤水溶性有机碳含量呈显著正相关,但与土壤总有机碳含量相关不显著.     

三江平原4种典型湿地土壤碳氮分布差异和微生物特征

选择三江平原洪河湿地保护区4种典型湿地类型：小叶章+沼柳湿地、小叶章湿地、毛苔草湿地和芦苇湿地作为研究对象,分析了不同湿地土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)含量和微生物活性指标(土壤蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶、微生物生物量碳MBC、微生物生物量氮MBN、微生物呼吸速率MBR、微生物商q_MB和代谢商q CO₂)的变化及其相互关系.结果表明： SOC和TN含量均随土层深度增加而减少,不同湿地类型之间具有极显著性差异(P<0.01).各湿地土壤酶活性(除过氧化氢酶)、MBC、MBN含量和MBR均以表层(0～10 cm)最高,并随着土层深度的增加而降低.在0～30 cm土层内,小叶章+沼柳湿地和小叶章湿地SOC、TN含量、土壤酶活性、MBC、MBN含量、MBR、q_MB和qCO₂均高于淹水区的毛苔草湿地和芦苇湿地.统计分析表明,SOC、TN与微生物活性指标(qCO₂除外)均存在极显著正相关关系(P<0.01).表明研究区土壤微生物特征对SOC、TN的变化具有重要的影响和指示作用.     

三江平原小叶樟、毛果苔草枯落物中氮素变化分析

以三江平原沼泽湿地主要优势植物小叶樟(Deyeuxiaangustifolia)和毛果苔草(Carexlasiocarpa)枯落物为例,探讨了N素在枯落物中的季节变化、含量特征以及对维持生态系统物质平衡的作用．结果表明,枯落物N含量随气温升高和地上生物量增大而减少;枯落物失重率随时间延长而增大;小叶樟年累积失重率为32．2％,毛果苔草为27．7％;小叶樟群落N素年累积输入量为1478mg     

施肥对稻田生态系统气体调节功能及其价值的影响

 该文以2002年在上海市奉贤县五四农场进行的稻田生态系统田间实验为基础,对尿素施用对稻田生态系统气体调节功能（释放O2和温室气体调节）的影响进行研究。研究结果表明：1）在水稻（Oryza sativa）生长期间,施加尿素能显著增加稻田日O2释放量及其价值量;2）在水稻生长期间,施加尿素稻田综合CO2的通量及其价值并不比未施肥稻田存在显著优势,尿素施用能明显增强稻田N2O排放通量,降低稻田CH4排放通量。尿素施用对温室气体调节具有正效应,促进稻田对温室气体吸收。     

玉渡山水库生长季温室气体排放特征及其影响因素

为了探讨温带水库温室气体排放规律,采用静态箱-色谱分析法,研究了温带地区库龄10年内的北京玉渡山水库生长季3种温室气体CO2、CH4及N2O排放特征,及其影响因子。结果表明:样地类型、测定月份与样地类型交互作用对3种温室气体通量影响极显著,5月消落带CO2通量(664.31mg·m-2·h-1)达到最大,显著高于入库口和浅水区;8月消落带CH4通量(0.87mg·m-2·h-1)及N2O通量(3.05mg·m-2·h-1)最大;8月,切除消落带样地地上植物后,3种温室气体通量均有所降低。CO2通量与地下5cm地温、氧化还原电位和水体总氮显著正相关,与地上生物量和水体pH显著负相关;CH4通量与地表温度、地上生物量、水体pH呈显著相关,与水体总氮和水体铵态氮显著负相关;N2O通量与水体总氮含量显著相关,与水体pH显著负相关。采取平均估值法初步推测,在生长季,水库消落带、入库口及浅水区CO2排放量依次为15960、2160、-70kg·hm-2;CH4排放量依次20.04、-7.05、14.8kg·hm-2;N2O排放量依次83.42、3.79、-1.54kg·hm-2;表明消落带3种温室气体的排放量均较高,为玉渡山水库3种温室气体排放的重点区域。     

三江平原湿地典型植物群落物种多样性研究

以三江平原分布最广的毛果苔草(Carex lasiocarpa)群落和小叶章(Calamagrostis angustifolia)群落为研究对象,研究2个群落的植物物种及其组成特征。结果表明,毛果苔草群落以毛果苔草为优势种,以漂筏苔草(C.pseudocuraica)为亚优势种,二者的重要值之和为56.4%;小叶章群落以小叶章为优势种,其重要值为50.8%。物种多样性分析表明,毛果苔草群落和小叶章群落的Simpson指数(D)、Shannon-Wiener指数(H)和Pielou均匀度指数(J)均有较大波动,且H与J呈显著正相关,与D呈显著负相关,与S无显著相关关系;毛果苔草群落的H、D、J和S均高于小叶章群落,但差异不显著;2群落的相似性指数为46.5%,表明二者间存在一定的联系。     

Effects of grassland management on the emission of methane from intensively managed grasslands on peat soil

Methane (CH4) is the most important greenhouse gas next to CO2 and as such it contributes to the enhanced greenhouse effect. Peat soils are often considered as sources of CH4. Grasslands on the other hand are generally considered to be a net sink for atmospheric CH4. The aim of this study was twofold: (i) to quantify the net CH4 emission of intensively managed grasslands on peat soil in the Netherlands; and (ii) to assess the effects of grassland management, i.e. drainage, nitrogen (N) fertilization, and grazing versus mowing, on CH4 emission rates. Net CH4 emissions were measured weekly or biweekly for one year with vented closed flux chambers at two sites, one with a mean ground water level of 22 cm below surface and one with a mean ground water level of 42 cm. On each site there were three treatments: mowing without N application, mowing with N application, and grazing with N application. The dominating species was perennial ryegrass (Lolium perenne L.). Net CH4 emissions were low, in general in the range of -0.2 to 0.2 mg CH4 m-2 d-1. In the relatively warm summer of 1994, consumption of atmospheric CH4 peaked at 0.4 mg m-2 d-1. On an annual basis, the sites were net consumers of atmospheric CH4. However, the consumption was small: 0.31 to 0.08 kg CH4 ha-1 yr-1. Effect of mean ground water level was significant, but small. There were no significant effects of withholding N fertilization for some years and grazing versus mowing on net CH4 emissions. We conclude that grassland management of intensively managed grasslands on peat soil is not a suitable tool for reducing net CH4 emissions.     

三江平原典型沼泽湿地植物种群的生态位

采用Levins 公式,对三江平原典型沼泽湿地植物群落的优势种群生态位宽度和生态位重叠值进行了研究.结果表明：各湿地植物种的生态位宽度排序为漂筏苔草(0.907)>毛果苔草(0.864) >狭叶甜茅(0.855) >小叶章＝睡菜＝球尾花＝二歧银莲花(0.500).毛果苔草、漂筏苔草、睡菜与球尾花之间,以及狭叶甜茅、小叶章与二歧银莲花的生态位重叠值均较高,说明几种植物在同一资源位上出现的频率相近,利用资源的能力相似,在对资源利用上具有一定的竞争性.睡菜与小叶章和二歧银莲花,以及球尾花与小叶章和二歧银莲花的生态位重叠值均为0,表明几种植物适应环境的方式不同.水分是导致湿地植物生态适应性差异的主导因子,植物对环境生态位适应的程度是水分和营养状况等因素共同作用的结果.湿地植物的生态位特征能较好地表征各植物的生态适应性和分布幅度.     

寒温带兴安落叶松林土壤温室气体通量的时间变异

采用静态箱/气相色谱(GC)法,对寒温带兴安落叶松林区6-9月生长季土壤CO2、CH4和N2O通量进行原位测定,研究了土壤温室气体通量的季节和昼夜变化及其与环境因子的关系.结果表明:在生长季,兴安落叶松林土壤为大气CH4的汇,吸收通量为22.3～107.8 μg CH4-C·m-2·h-1,6-9月月均甲烷吸收通量为(34.0±7.1)、(71.4±9.4)、(86.3±7.9)和(40.7-±6.2) μg·m-2·h-1;不同季节土壤CH4昼夜通量的变化规律相同,一天中均在10:00达到最大吸收高峰.土壤CO2日通量呈明显的双峰曲线,月均CO2通量大小顺序为7月＞8月＞6月＞9月.土壤N2O通量变异较大,在-9.1 ～31.7μg·m-2·h-1之间.土壤温度和湿度是影响CO2和CH4通量的重要因子,N2O通量主要受温度的影响.在兴安落叶松林区,10:00左右观测获得的温室气体地-气交换通量,经矫正后可以代表当日气体通量.     

不同耕作措施的温室气体排放日变化及最佳观测时间

在连续6 a耕作模式的基础上,利用静态箱-气相色谱法对常规耕作与免耕条件下小麦生育后期麦田CO2、CH4、N2O通量日变化进行了连续48 h观测,并确定1 d中最佳的观测时间。结果表明,常规耕作与免耕条件下小麦生育后期麦田CO2、CH4、N2O通量具有显著的日变化特征,常规耕作处理和免耕处理土壤表现为CH4的吸收汇、CO2、N2O的排放源。CH4日均吸收通量:常规耕作无秸秆还田处理(AC)>常规耕作秸秆还田处理(PC)>免耕(PZ);CO2日均排放通量:常规耕作秸秆还田处理(PC)>常规耕作无秸秆还田处理(AC)>免耕(PZ);N2O日均排放通量:常规耕作秸秆还田处理(PC)>常规耕作无秸秆还田处理(AC)>免耕(PZ)。相关性分析表明,常规耕作及免耕条件下CO2、CH4、N2O通量日变化与地表温度和5 cm地温呈极显著(P<0.01)或显著(P<0.05)的正相关关系,温度是决定温室气体日变化的主要决定因素。通过矫正系数和回归分析表明,在小麦生育后期(4—6月),CO2的最佳观测时间段在8:00—10:00,CH4为8:00—10:00,N2O为8:00—12:00。     

Seasonal variation in nitrous oxide and methane emissions from subtropical estuary and coastal mangrove sediments, Australia

Mangrove sediments can act as sources of the greenhouse trace gases, nitrous oxide (N(2) O) and methane (CH(4) ). Confident reporting of trace gas emissions from mangrove sediments at local levels is important for regional emissions inventories, since small changes in N(2) O and CH(4) fluxes greatly influence greenhouse gas budgets due to their high global warming potentials. It is also important to identify the drivers of trace gas emission, to prioritize management for minimising emissions. We measured N(2) O and CH(4) fluxes and abiotic sediment parameters at midday low tide in winter and summer seasons, at four sites (27°33'S, 152°59'E) ranging from estuary to ocean sub-tropical mangrove sediments, having varied anthropogenic impacts. At all sites, sediment N(2) O and CH(4) emissions were significantly lower during winter (7-26 μg N(2) O m(-2) · h(-1); 47-466 μg CH(4) m(-2) · h(-1)) compared to summer (28-202 μg N(2) Om(-2) · h(-1); 247-1570 μg CH(4) m(-2) · h(-1)). Sediment temperature, ranging from 18 to 33°C, strongly influenced N(2) O and CH(4) emissions. Highest emissions (202 μg N(2) O m(-2) · h(-1), 1570 μg CH(4) m(-2) · h(-1) ) were detected at human-impacted estuary sites, which generally had higher total carbon (<8%) and total nitrogen (<0.4%) in sediments and reduced salinity (<16 dS · m(-1)). Large between-site variation highlights the need for regular monitoring of sub-tropical mangroves to capture short-lived, episodic N(2) O and CH(4) flux events that are affected by sediment biophysico-chemical conditions at site level. This is important, particularly at sites receiving anthropogenic nutrients, and that have variable freshwater inputs and tidal hydrology.