植物对沼泽湿地生态系统CO2和CH4排放的影响

利用静态暗箱/气相色谱法于2003~2005年在生长季对三江平原小叶章(Calamagrostis angustifolia)沼泽化草甸和毛果苔草(Carexlasiocarpa)沼泽地区CO2和CH4的排放通量进行野外对比观测实验。结果表明:2003~2005年生长季小叶章草甸土壤-植物系统CO2排放通量分别是土壤CO2排放通量的1.65、2.06和2.01倍,毛果苔草沼泽土壤-植物系统CO2排放通量分别是土壤CO2排放通量的2.58、2.27和4.21倍,表明沼泽湿地土壤-植物系统CO2排放通量的主要贡献者是植物地上部分的呼吸作用,且3个生长季小叶章草甸CO2排放通量均显著大于毛果苔草沼泽,主要是由于植物生物量的差异以及土壤微生物活性的不同。2003~2005年植物生长季,小叶章草甸土壤-植物系统CH4排放通量分别是土壤的4.84、3.55和6.45倍,毛果苔草沼泽土壤-植物系统CH4排放通量分别是土壤的2.60、1.25和3.22倍,且3个生长季小叶章草甸和毛果苔草沼泽CH4排放通量均具有显著差异,这主要是由于水位的差异以及植物对CH4排放能力的不同造成的。     

不同干扰因素对森林和湿地温室气体通量影响的研究进展

森林和湿地是CO2、CH4和N2O等温室气体重要的源、汇和转换器,在全球气候变化过程中起着重要作用。森林和湿地温室气体通量受到诸多因子的作用,其中干扰便是一个重要的因素。不同干扰因素对于森林和湿地生态系统温室气体通量的影响,国际上已经开展了相应的研究。基于人为和自然两大类干扰方式,分别从采伐、施肥、垦殖等人为干扰因素和火烧、台风(飓风)等自然干扰因素综述了干扰对于森林和湿地生态系统CO2、CH4和N2O通量的影响。根据目前研究中存在的不足,提出了今后应需加强的领域,以期更好地揭示干扰对于森林和湿地生态系统温室气体通量的影响及作用机制,为今后深入开展相关研究提供一定的参考价值。     

青藏高原高寒草原碳排放及其迁移过程研究

采用箱式法通过对青海省五道梁地区高寒草原生态系统表层土壤含碳温室气体的研究发现 ,该地区高寒草原系统表层土壤 CO2 和 CH4 在 7～ 8月份的平均排放通量分别为 0 .46μmol· m- 2 · s- 1和 - 0 .43× 1 0 - 3μmol·m- 2 ·s- 1,此两种气体的排放通量随时间都有明显的变化特征 ,它们的日变化均为明显的单峰型 ,而且其中 CO2 排放通量的变化明显受大气温度变化的影响。地下土壤中 CO2 和 CH4 气体浓度随深度的增加呈递减趋势 ,进一步的分析表明这两种气体浓度在土壤中与相邻层次的气体浓度有很明显的相关关系 ,尤以永久冻土上层边界附近最为显著。     

甲烷排放部分抵消湿地生态系统碳汇功能：全球数据分析

湿地生态系统是吸收全球大气二氧化碳(CO₂)的汇,同时土壤厌氧环境造成其是大气甲烷(CH₄)的源。尽管有证据表明,湿地生态系统CH₄排放部分抵消其对大气CO₂的净吸收,但目前未见全球尺度湿地CH₄排放对其净生态系统CO₂交换(NEE)抵消效应的研究。本研究分析了全球内陆湿地(泥炭湿地和非泥炭湿地)以及滨海湿地(海草床、盐沼和红树林)中同时测定湿地NEE和CH₄排放通量的数据。结果表明：各类型湿地生态系统均为大气CO₂的汇,NEE值排序为红树林(-2011.0 g CO₂·m^-2·a^-1)<盐沼(-1636.6 g CO₂·m^-2·a^-1)<非泥炭地(-870.8 g CO₂·m^-2·a^-1)<泥炭地(...     

赤红壤早稻田甲烷排放通量及其影响因素

用封闭箱法对广东省赤红壤早稻田CH4排放通量进行了观测。结果表明,CH4排放有明显的季节变化规律,3个排放高峰分别出现在水稻分蘖末期、孕穗抽穗期和乳熟期,平均通量为5.7mg.m-2.h-1。在测定期内,CH4排放与5和10cm土壤温度呈显著正相关,与土壤Eh呈显著负相关,与土壤pH值、水层深浅相关不明显。     

芦苇湿地温室气体甲烷(CH4)排放研究

用封闭式箱法对辽河三洲芦苇湿地温室气候CH4的观测结果表明,其排放有明显的季节规律。淹水前、土壤为CH4汇。淹水期间,有大量的CH4排放。排水后CH4排放明显减少。在测定期内,CH4排放通量为－968－2734μgCH4l/(m^2.h)。另外,土壤中中产生的CH4主要是通过芦苇植株的传输作用进入到大气中,试验结果还表明,有芦苇生长的湿地CH4排放是无芦苇生长的15倍,同时,建议芦苇田应采用间歇灌溉的水分管理措施,这样既促进植株生长,又能减少CH4排放。     

CO2倍增对稻田CH4排放的影响

 利用开顶室熏气装置,研究了CO2倍增对稻田CH4排放的影响。发现CO2倍增在分蘖初期、孕穗期、抽穗期、灌浆期和成熟期对稻田CH4排放具有明显的促进作用,分别比对照增加了253％、288％、273％、273％和157％。在分蘖末期至灌浆期有一个高峰,排放通量约为1.91mgCH4·d-1·p-1。这种促进作用可能主要是由于CO2倍增使水稻根系生物量以及根系代谢活性发生变化造成的。     

开放式空气CO2增高对稻田CH4和N2O排放的影响

在FACE(free aircarbondioxideenrichment)平台上 ,采用静态暗箱 气相色谱法观测研究了大气CO2 浓度增加对稻田CH4和N2 O排放的影响 .结果表明 ,在 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下大气CO2 浓度增加 2 0 0 μmol·mol-1均明显促进水稻生长 ,水稻生物量积累 .大气CO2 浓度增加对 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下稻田CH4排放均无显著影响 ,并简要分析了与现有文献报道结果不一致的原因 .大气CO2 浓度增加也未导致 15 0和 2 5 0kgN·hm-2 两种氮肥水平下稻田N2 O排放的明显变化 ,与大多数研究结果一致 .     

开放式空气CO2增高对稻田CH4和N2O排放的影响

在FACE(free-aircarbondioxideenrichment)平台上,采用静态暗箱气相色谱法观测研究了大气CO₂浓度增加对稻田CH₄和N₂O排放的影响.结果表明,在150和250kgN·hm^-2两种氮肥水平下大气CO₂浓度增加200μmol·mol^-1均明显促进水稻生长,水稻生物量积累.大气CO₂浓度增加对150和250kgN·hm^-2两种氮肥水平下稻田CH₄排放均无显著影响,并简要分析了与现有文献报道结果不一致的原因.大气CO₂浓度增加也未导致150和250kgN·hm^-2两种氮肥水平下稻田N₂O排放的明显变化,与大多数研究结果一致.     

美国俄亥俄州人工河滨湿地甲烷排放

2008年11月-2009年10月,在美国俄亥俄州哥伦布市Olentangy河河滨湿地,运用静态箱·气相色谱法对比研究了不同水文模式和植被生长状况下2种植被类型(人工植被和自然植被)淡水河滨恢复湿地甲烷(CH4)排放的时空规律,探讨了湿地土壤温度、水文条件、植被和土壤碳含量等因子对CH4排放的影响.结果表明,人工植被和自然植被湿地CH4排放通量均有明显的季节变化规律,但自然植被的淡水湿地CH4排放量仍明显高于人工植被湿地的排放量,其年排放量分别为68和114gCH4-C· m-2·a-1(P＜0.05),这是由于自然植被湿地相对于人工植被湿地有着更高的累积生产力.在2个实验湿地中,淹没深水区比干湿交替区有更高的CH4排放量,CH4排放通量的中值(平均值)分别为4.7(59.9)和0.09( 1.17)mg·m-2·h-1(P＜0.01),波动的水文相对于静止水文条件可减少CH4排放量.并且,实验湿地CH4排放通量与土壤温度和土壤有机碳含量有一定的相关性.因此,可通过对湿地进行适当的植物配置和水文条件等设计和管理措施有效地减少CH4排放.     

Long-term growth at elevated carbon dioxide stimulates methane emission in tropical paddy rice

Recent anthropogenic emissions of key atmospheric trace gases (e.g. CO₂ and CH₄) which absorb infra-red radiation may lead to an increase in mean surface temperatures and potential changes in climate. Although sources of each gas have been evaluated independently, little attention has focused on potential interactions between gases which could influence emission rates. In the current experiment, the effect of enhanced CO₂ (300 μL L^–1 above ambient) and/or air temperature (4 °C above ambient) on methane generation and emission were determined for the irrigated tropical paddy rice system over 3 consecutive field seasons (1995 wet and dry seasons 1996 dry season). For all three seasons, elevated CO₂ concentration resulted in a significant increase in dissolved soil methane relative to the ambient control. Consistent with the observed increases in soil methane, measurements of methane flux per unit surface area during the 1995 wet and 1996 dry seasons also showed a significant increase at elevated carbon dioxide concentration relative to the ambient CO₂ condition (+49 and 60% for each season, respectively). Growth of rice at both increasing CO₂ concentration and air temperature did not result in additional stimulation of either dissolved or emitted methane compared to growth at elevated CO₂ alone. The observed increase in methane emissions were associated with a large, consistent, CO₂-induced stimulation of root growth. Results from this experiment suggest that as atmospheric CO₂ concentration increases, methane emissions from tropical paddy rice could increase above current projections.     

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。     

湿地甲烷排放研究若干问题的探讨

甲烷是大气中最重要的温室气体之一,天然湿地是全球目前已知的最大排放源,每年向大气中排放的CH4约占全球CH4排放量的21％。本文就天然湿地甲烷排放研究的若干问题,包括研究方法、影响因素以及排放通量的时空变异性进行了探讨,最后对有关湿地甲烷排放模型进行了简单介绍,并对今后的研究方向提出了几点建议。     

二氧化碳生物转化制甲烷技术研究进展

二氧化碳减量化与转化是当前业界关注及着手解决的重要问题,将二氧化碳作为资源转化为甲烷,有利于环境与社会的可持续发展。本文在分析二氧化碳转化为甲烷技术的基础上,重点介绍了国内外二氧化碳生物转化的研究与进展;总结了二氧化碳生物转化途径及其影响因素,分析了氢营养型、甲基营养型生物转化甲烷机理和生物转化能量来源;探讨了不同产甲烷菌微生物电合成产甲烷和氢气研究进展,总结了微生物电合成法、光合作用法和厌氧消化法等二氧化碳生物转化技术在反应器设计、电极材料选择、工艺条件优化及试验结果评估等方面取得的进展及存在的问题。重点就微生物电合成法的未来研究提出了增强微生物活性、提升氢气利用率、加快高效电极开发、提高能量效率、加强工业废气试验研究和强化光能转化等研究重点和发展方向,同时加强计算机模拟等交叉学科协同创新是促进二氧化碳生物转化技术进步的新方向。     

辽河口滨海湿地CH4排放特征及其影响因素

采用静态箱-气相色谱法,于2016年6—11月连续观测辽河口芦苇湿地、翅碱蓬湿地和裸滩湿地的CH_4排放速率,同时测定温度、氧化还原电位(Eh)、pH值和电导率(EC)等相关环境因子的动态变化。结果表明,3种类型湿地的CH_4排放具有明显的季节变化特征,均呈先上升后下降趋势。芦苇湿地、翅碱蓬湿地(涨潮前)和裸滩湿地(涨潮前)CH_4排放通量变化范围分别为0.447—10.40、0.045—0.509 mg m~(-2) h~(-1)和0.016—0.593 mg m~(-2) h~(-1),观测期内排放通量均值相应为(3.699±3.679)、(0.165±0.156) mg m~(-2) h~(-1)和(0.198±0.191) mg m~(-2) h~(-1),不同类型湿地之间差异显著(P0.01),芦苇湿地裸滩湿地(涨潮前)翅碱蓬湿地(涨潮前)。涨潮过程中,翅碱蓬湿地和裸滩湿地的排放速率分别变化在0.009—0.353 mg m~(-2) h~(-1)和0.018—0.335 mg m~(-2) h~(-1),观测期间其排放速率均值分别为(0.119±0.132) mg m~(-2) h~(-1)和(0.131±0.103) mg m~(-2) h~(-1),明显低于涨潮前(P0.01)。不同湿地类型间CH_4排放通量与电导率(EC)呈显著负相关(P0.01)。研究结果表明,潮汐和电导率均为影响辽河口不同类型湿地中CH_4排放的关键因子。     

Fluxes of methane and carbon dioxide from a small productive lake to the atmosphere

The fluxes of CH₄ and CO₂ to the atmosphere, and the relative contributions of ebullition and molecular diffusion, were determined for a small hypertrophic freshwater lake (Priest Pot, UK) over the period May to October 1997. The average total flux of CH₄ and CO₂ (estimated from 7 sites on the lake) was approximately 52 mmol m^–2 d^–1 and was apportioned 12 and 40 mmol m^–2 d^–1 toCH₄ and CO₂ respectively. Diffusion across the air-water interface accounted for the loss of 0.4and 40 mmol m^–2 d^–1 of CH₄ and CO₂ respectively whilst the corresponding figures for ebullition losses were 12.0 (CH₄) and 0.23 (CO₂) mmol m^–2 d^–1. Most CH₄ (96%) was lost by ebullition, and most CO₂ (99%) by diffusive processes. The ebullition of gas, measured at weekly intervals along a transect of the lake, showed high spatial and temporal variation. The CH₄ content of the trapped gas varied between 44 and 88% (by volume) and was highest at the deepest points. Pulses of gas ebullition were detected during periods of rapidly falling barometric pressure. Therelevance of the measurements to global estimates ofcarbon emission from freshwaters are discussed.     

舍饲绵羊甲烷和二氧化碳的日排放动态

运用密闭呼吸代谢箱系统,对3只舍饲绵羊24h(有间断)甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)日排放特征进行了研究.供试3只甘肃细毛羊体况相近(平均体重为(25±5)kg),其基础日粮为燕麦干草和玉米精料,粗精比为 6∶4.结果表明:供试绵羊CH4和CO2的平均排放量分别为11g/d和147 g/d,CH4排放的峰值分别出现在17:00和22:00左右,达0.4217g/h和0.8082 g/h,直到0:00降至最小为0.2993g/h;之后趋于平稳,次日8:00左右再次达到排放高峰,排放量为0.6587 g/h.而CO2在各个测定时间段内差异不显著(p＞0.05).因此,舍饲条件下绵羊CH4和CO2排放量动态(g/min)变化不同步.由此,推算出舍饲绵羊(25±5)kg年排放CH4和CO2总量分别约为4.38 kg和53.66 kg.     

Molecular dynamics simulation of replacement of methane hydrate with carbon dioxide

Molecular dynamics simulation was performed to analyse the phenomena of replacement of methane hydrate with carbon dioxide (CO₂) at 270 K and 5.0 MPa for 5300 ps. The methane hydrate phase was constructed with 16 unit cells of hydrate. Every cage in the hydrate was occupied by one methane molecule. The methane hydrate phase was sandwiched between two CO₂ phases. During the simulation the hydrate partially melted and liquid water phase appeared, and CO₂ dissolved in the liquid water phase. The replacements were observed three times at the hydrate–liquid water interface during the simulation. In the first case, the replacement occurred at a S-cage without changing the structure. In the second case, an M-cage of methane hydrate partially collapsed, and methane and CO₂ molecules exchanged. After the exchange, the cage occupied by CO₂ remained in the M-cage structure. In the third case, a S-cage of methane hydrate partially collapsed, and methane and CO₂ molecules exchanged. After the exchange, the cage occupied by CO₂ changed to an M-cage-like structure.     

The absolute requirement for carbon dioxide for aerobic methane oxidation by a methanotrophic-heterotrophic soil community of bacteria

An aerobic methanotrophic-heterotrophic soil community has been characterised when growing with different partial pressures of CO₂. The methanotrophic population using methane as carbon source reached 3 × 10⁷ cfu ml^–1 with one of the major methanotrophs being of type II which uses the serine pathway for C assimilation. Optimal methanotrophic activity required the addition of CO₂, and in the absence of CO₂ no methane oxidisers grew. Partial pressures of CO₂ from 1.6 to 11.6 kPa gave optimal cell growth and production of soluble organic compounds. Biomass yield, soluble organics and CO₂ production were 0.36, 0.15, and 0.48 mg mg^–1 methane uptake, respectively, with CO₂ at 11.6 kPa. The results presented here may have important implications for the use of methane-oxidising bacteria in bioremedial applications.