博斯腾湖人工和天然芦苇湿地土壤CO2、CH4和N2O排放通量

为研究干旱区淡水湖泊人工、天然芦苇湿地土壤温室气体源汇强度及其影响因素,采用静态箱-气相色谱法,于2015年1月—12月对博斯腾湖人工和天然芦苇湿地土壤CO_2、CH_4和N_2O通量进行全年观测。结果表明,人工芦苇湿地土壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量变化范围分别为:10.1—588.4mg m~(-2)h~(-1)、2.9—82.4μg m~(-2)h~(-1)和1.32—29.7μg m~(-2)h~(-1),天然芦苇湿地土壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量变化范围分别为10.3—469.6mg m~(-2)h~(-1)、3.1—64.8μg m~(-2)h~(-1)和1.9—14.3μg m~(-2)h~(-1)。人工和天然芦苇湿地夏季土壤CO_2排放通量均明显高于其他季节,而土壤CH_4和N_2O排放通量较大值多集中在春末夏初。全年观测期间,人工芦苇湿地土壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量高于天然芦苇湿地(P0.05);温度是影响人工、天然芦苇湿地土壤CO_2和N_2O排放通量的关键因素,近地面温度和5cm土壤温度与CO_2和N_2O排放通量呈现极显著的正相关关系(P0.01)。土壤CH_4排放通量是温度和水分二者共同影响的,由近地表温度、5cm土壤温度和土壤含水量共同拟合的方程可以分别解释人工、天然芦苇湿地土壤CH_4排放通量的71%、74.5%;土壤有机碳、pH、盐分、NH_4~+-N、NO_3~--N也是人工、天然芦苇湿地土壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量的影响因素;人工和天然芦苇湿地土壤均是CO_2、CH_4和N_2O的"源"。基于100年尺度,由3种温室气体计算全球增温潜势得出,人工芦苇湿地全球增温潜势大于天然芦苇湿地(15150.18kg/hm~212484.21kg/hm~2)。     

植被恢复对库布齐沙漠非生长季土壤CH4、N2O通量的影响

荒漠土壤温室气体排放是陆地碳氮循环的重要组成部分,目前人工建植促进植被恢复对非生长季荒漠土壤CH_4、N_2O通量的影响尚不明确。本研究采用静态暗箱-气相色谱和时空替代法,分析非生长季库布齐沙漠东部不同植被恢复阶段土壤CH_4、N_2O通量特征及其与环境因子之间的关系,探讨植被恢复对非生长季荒漠土壤温室气体排放的影响。结果表明:非生长季荒漠土壤是CH_4的吸收汇,也是N_2O的排放源。不同植被恢复阶段CH_4平均吸收量和N_2O排放量均表现为:苔藓结皮固定沙地(47.6μg CH_4 m~(-2) h~(-1), 13.5μg N_2O m~(-2) h~(-1))地衣结皮固定沙地(32.2μg CH_4 m~(-2) h~(-1), 9.1μg N_2O m~(-2) h~(-1))藻结皮固定沙地(23.7μg CH_4 m~(-2) h~(-1), 8.7μg N_2O m~(-2) h~(-1))半固定沙地(22.4μg CH_4 m~(-2) h~(-1), 5.0μg N_2O m~(-2) h~(-1))流动沙地(18.7μg CH_4 m~(-2) h~(-1), 3.9μg N_2O m~(-2) h~(-1))。荒漠土壤在不同冻结时期温室气体排放存在较大差异,融冻期CH_4吸收贡献率最大,在结冻期N_2O排放贡献率最大。非生长季荒漠土壤存在明显的水热同期现象,土壤水热因子对N_2O通量的影响较小,仅半固定沙地土壤温度与N_2O通量呈显著正相关;而在藻类、地衣和苔藓结皮固定沙地中,土壤温度和含水量均与CH_4通量呈显著负相关。植被恢复过程中,生物量的积累和土壤理化性质的改善,能够显著影响荒漠土壤CH_4、N_2O通量的变化。因此,人工建植促进植被恢复实现沙漠化逆转可改变荒漠生态系统的温室气体排放格局。     

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。     

大兴安岭永久冻土区7种沼泽类型土壤温室气体排放特征

气候变暖及永久冻土退化将会增加冻土湿地的温室气体排放,但关于大兴安岭永久冻土区沼泽湿地温室气体通量及主控因子尚不明确。采用静态箱-气相色谱法,同步原位观测大兴安岭永久冻土区7种天然沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、毛赤杨沼泽-M、白桦沼泽-B、落叶松苔草沼泽-LT、落叶松藓类沼泽-LX、落叶松泥炭藓沼泽-LN)土壤CO_2、CH_4和N_2O通量及土壤温度、水位、化冻深度及土壤碳氮含量、碳氮比、pH值及含水量,揭示永久冻土区沼泽土壤温室气体通量及其主控因子。结果表明:1) 7种沼泽类型土壤CO_2年均通量(125.12—163.33 mg m~(-2) h~(-1))相近;2) CH_4年均通量(-0.007—0.400 mg m~(-2) h~(-1))呈草丛显著高于其他沼泽5.6—65.7倍(P0.01);3) N_2O年均通量(1.52—37.90μg m~(-2) h~(-1))呈阔叶林沼泽显著高于其他类型2.0—23.9倍,针叶林沼泽显著高于草丛、灌丛沼泽2.9—6.2倍(P0.05);4) CO_2主控因子为土壤温度和水位;CH_4主控因子为土壤温度和化冻深度;N_2O受到多种环境因子综合调控,共同可以解释N_2O变化的26%—99%;5)土壤增温潜势(11.05—15.37 t CO_2 hm~(-2) a~(-1))相近,且均以CO_2占绝对优势地位,但草丛以CH_4占次要地位,森林沼泽则以N_2O占次要地位。综合对比国内外现有研究结果发现目前大兴安岭永久冻土区沼泽土壤仍处于CO_2、CH_4和N_2O低排放阶段。     

神农架主要森林土壤CH4、CO2和N2O排放对降水减少的响应

研究降水格局改变后森林土壤温室气体排放格局,可为森林温室气体排放清单制定提供科学依据。以神农架典型森林类型常绿落叶阔叶混交林和2种人工林马尾松和杉木林为研究对象,研究了降水格局改变后,其土壤CH_4吸收、CO_2和N_2O的排放格局和可能机制。结果表明:常绿落叶阔叶混交林吸收CH_4通量为(-36.79±13.99)μg Cm~(-2)h~(-1),显著大于马尾松和杉木两种人工林的CH_4吸收通量,其吸收通量分别为(-14.10±3.38)μg Cm~(-2)h~(-1)和(-7.75±2.80)μg Cm~(-2)h~(-1)。马尾松和杉木两种人工林CO_2排放通量分别为(107.03±12.11)μg Cm~(-2)h~(-1)和(80.82±10.29)μg Cm~(-2)h~(-1),显著大于常绿落叶阔叶混交林(71.27±10.59)μg Cm~(-2)h~(-1)。常绿落叶阔叶混交林N_2O排放通量为(8.88±6.75)μg Nm~(-2)h~(-1),显著大于杉木人工林(5.93±2.79)μg Nm~(-2)h~(-1)和马尾松人工林(1.64±1.02)μg Nm~(-2)h~(-1)。分析3种森林土壤CH_4吸收量与其环境因子之间的关系发现,常绿落叶阔叶混交林的CH_4吸收通量与其土壤温度呈现显著的指数负相关关系(P0.01)。常绿落叶阔叶混交林、马尾松林和杉木林的土壤CO_2排放通量与其空气温度和土壤温度之间均呈现显著的指数正相关关系(P0.01)。常绿落叶阔叶混交林和马尾松林土壤N_2O排放通量与空气温度之间均呈现显著的指数正相关关系(P0.01),而马尾松林与土壤温度之间呈显著正相关(P0.05),与土壤湿度之间均无显著相关。降水减半后,减少降水对常绿落叶阔叶混交林和马尾松林土壤CH_4吸收通量均具有明显的促进作用,但对杉木林土壤CH_4吸收量具有抑制作用,对常绿落叶阔叶混交林和杉木林土壤CO_2平均排放通量均具有明显的促进作用,而对马尾松林土壤CO_2平均排放通量明显抑制作用,对常绿落叶阔叶混交林、马尾松和杉木林土壤N_2O排放量具有明显的抑制作用。     

土壤含水量调控高寒草原生态系统N_2O排放对增温的响应

土壤氧化亚氮(N_2O)排放是大气N_2O不可忽视的来源。然而,目前学术界在气候变暖对土壤N_2O排放影响方面的认识仍存在较大争议,且调控土壤N_2O排放的微生物机制尚不明确。为此,该研究以青藏高原高寒草原生态系统为研究对象,使用透明开顶箱(OTCs)模拟气候变暖,并基于静态箱法测定了2014和2015年生长季(5–10月)的土壤N_2O通量,同时利用定量PCR技术测定了表层(0–10 cm)土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的基因丰度。结果显示:增温处理导致2014和2015年生长季表层(0–10 cm)土壤温度分别升高了1.7℃和1.6℃,土壤体积含水量下降了2.5%和3.3%,其他的土壤理化性质没有发生显著变化。土壤N_2O通量呈现年际差异,2014和2015年生长季的平均值分别为3.23和1.47μg·m~(–2)·h~(–1),然而,增温处理并没有显著改变土壤N_2O通量。2014年生长季主导硝化作用的AOA和AOB的基因丰度分别为5.0×10~7和4.7×10~5拷贝·g~(–1),2015年为15.2×10~7和10.0×10~5拷贝·g~(–1)。尽管基因丰度存在显著的年际差异,但在两年中与对照相比并未发生显著变化。在生长季尺度上,增温导致的土壤N_2O变化量与其引起的土壤水分变化量之间显著正相关,而与土壤温度的变化量之间没有显著相关关系。以上结果表明,增温导致的土壤干旱会抑制土壤N_2O通量对增温的响应,意味着未来评估气候变暖情景下土壤N_2O排放量时需考虑增温引发的土壤干旱等间接效应。     

模拟SO42-沉降对闽江口淡水感潮野慈姑湿地甲烷排放通量的影响

2015年12月—2016年10月,每月小潮日原位定期向闽江口塔礁洲淡水感潮野慈姑(Sagittaria trifolia L.)湿地施加剂量为60、120 kg S hm~(-2)a~(-1)的K_2SO_4溶液(分别记做S-60和S-120),探讨模拟硫酸根(SO_4~(2-))沉降对河口淡水感潮湿地甲烷(CH4)排放通量及间隙水SO_4~(2-)浓度的影响。对照、S-60和S-120处理组CH_4排放通量年均值分别为(7.88±1.00)mg h~(-1)m~(-2)、(6.55±0.97)mg h~(-1)m~(-2)和(6.66±1.49)mg h~(-1)m~(-2)。在年尺度上,两个高强度模拟SO_4~(2-)沉降处理组均未显著降低闽江口淡水感潮野慈姑湿地CH_4排放通量(P0.05),即高强度SO_4~(2-)沉降不会对河口淡水感潮湿地CH_4排放通量产生类似于其对泥炭湿地和水稻田的显著抑制效应。在年尺度以及秋、冬季,两个施加K_2SO_4溶液处理显著增加了野慈姑湿地10 cm深度土壤间隙水SO_4~(2-)浓度。对于各个处理组,温度较高的夏、秋季CH_4排放通量均显著高于温度相对较低的冬、春季(P0.05)。不同处理组CH_4排放通量均与土壤温度呈显著正相关关系,温度仍然是影响亚热带河口淡水感潮湿地CH_4排放通量的重要环境因子。     

华南地区尾巨桉和马占相思人工林地表温室气体通量

为探索华南地区尾巨桉人工林和马占相思人工林地表温室气体的季节排放规律、排放通量和主控因子,采用静态箱-气相色谱法,对两种林型地表3种温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)通量进行为期1年的逐月测定。结果表明:(1)尾巨桉人工林和马占相思人工林均为CO_2和N_2O的排放源,CH_4的吸收汇。马占相思林地表N_2O通量显著(P0.01)高于尾巨桉林,CO_2通量和CH_4通量无明显差异。(2)两种林型3种温室气体通量有着相似季节变化规律,地表CO_2通量均呈现雨季高旱季低的单峰规律;地表CH_4吸收通量表现为旱季高雨季低的单峰趋势;地表N_2O通量呈现雨季高旱季低且雨季内有两个峰值的排放规律。(3)地表CO_2、N_2O通量和土壤5 cm温度呈极显著(P0.01)正相关,3种温室气体地表通量同土壤含水量呈极显著(P0.01)或显著相关(P0.05)。(4)尾巨桉林和马占相思林温室气体年温室气体排放总量为31.014 t/hm~2和28.782 t/hm~2,均以CO_2排放占绝对优势(98.46%—99.15%),CH_4和N_2O处于次要地位。     

模拟水位变化对杭州湾芦苇湿地夏季温室气体日通量的影响

水位是影响湿地温室气体排放的重要因子。采用静态箱-气相色谱法研究了模拟条件下不同水位(0、5、10 cm和20 cm)对芦苇湿地温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)夏季昼夜通量变化的影响。结果表明,1)4种不同水位CO_2通量日变化均表现为昼低夜高,且白天为汇,夜间为源,整体均表现为CO_2的汇;不同水位CH_4通量日变化则均表现为昼高夜低,且整体上均表现为CH_4的源;N_2O通量总体上水淹后均表现为昼高夜低而0cm水位表现为昼低夜高;2)随着水位的增加CH_4和CO_2平均通量呈现先增加后降低的趋势,且10cm水位下CH_4和CO_2平均通量最高,N_2O通量则在5cm水位最高;3)通过相关性和主成分分析表明,气温、水温是土壤CH_4、N_2O通量日变化的主导因子,而土壤温度是CO_2日变化通量的主导因子,同时,土壤p H、Eh及水体p H、Eh是CO_2通量日变化的重要因子之一。     

葡萄糖添加对室温和冻结过程土壤N_2O排放特征影响

为明确外源葡萄糖添加对典型耕作土壤室温和冻结过程N_2O排放特征,应用控制室温和冰柜模拟土壤培养方法,研究室温和冻结过程葡萄糖添加(0、1.5、2.5 mg·g~(–1))对3种典型地带性耕作土壤(黑土、潮土、黄土)N_2O排放的影响。结果表明,室温条件下1.5和2.5 mg·g~(–1)外源葡萄糖添加黑土N_2O排放通量分别比不添加处理增加604.3%和1198.5%,均达5%显著性差异;外源葡萄糖添加显著抑制潮土N_2O排放;3种葡萄糖水平下黄土N_2O排放通量始终处于极低的水平。随冻结过程的进行,黑土和不添加葡萄糖的潮土N_2O排放通量逐渐降低并维持零排放速率;添加葡萄糖处理的潮土N_2O排放通量始终维持零排放速率的水平;黄土N_2O排放通量始终维持在–25-20μg·(m~2·h)~(–1)范围内,甚至出现负排放。与潮土和黄土相比较,常温和冻结过程中添加葡萄糖的黑土需更关注N_2O的排放。     

中亚热带杉木人工林苔藓覆盖对土壤温室气体排放的影响

目前,国内尚无亚热带森林地区生物土壤结皮-土壤系统温室气体通量特征的研究,给区域尺度上温室气体通量的估算带来很大的不确定性。本研究选择中亚热带杉木人工林中地面广布的苔藓覆盖形成的结皮层及其下覆土壤为研究对象,采用对气体排放速率影响较小的等压取样法,探究去除苔藓土壤(BG)和苔藓覆盖土壤(BSCs)在光照和暗处理下其温室气体通量的变化特征,来模拟自然环境下白昼和黑夜时段苔藓覆盖的影响,同时采用随机森林模型来衡量光照与苔藓覆盖对温室气体通量的重要度。结果表明:苔藓覆盖、光照处理及其互作对CO_2通量有极显著的影响(P0.001),苔藓覆盖和光照处理对CH_4的吸收通量有极显著的影响(P0.001),光照及光照与苔藓覆盖交互作用对N_2O通量有极显著的影响(P0.001);暗处理下,与BG土壤相比,苔藓覆盖具有抑制土壤CO_2排放的趋势,苔藓覆盖略微增加N_2O的排放通量,但显著增加CH_4的吸收通量(P0.01);光照处理下BSCs的CO_2、CH_4和N_2O三种温室气体均出现负通量,苔藓覆盖显著降低CO_2、CH_4和N_2O的排放通量(P0.01),表明光照条件下苔藓-土壤系统是这三种温室气体重要的汇;由光照导致的BSCs的CO_2和N_2O的吸收通量显著高于BG土壤温室气体的吸收量(P0.01),但光照对CH_4吸收通量的影响无显著差异;随机森林分析表明,光照对于CO_2和N_2O通量的影响的重要性大于苔藓覆盖,而苔藓覆盖对CH_4通量的影响的重要性大于光照,表明CO_2和N_2O的通量与苔藓中的光能自养生物的代谢活性关联更大,CH_4通量与苔藓中的化能自养生物代谢活性有关联。     

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.     

雅鲁藏布江河水中CH_4和N_2O气体浓度及释放特征

河流向大气释放大量温室气体,是陆地生态系统物质循环和能量流动的重要环节。山地河流是温室气体排放的热点区域,但迄今山地河流CH_4和N_2O释放方面的研究较少。为探究高原中大型河流CH_4和N_2O浓度的时空分布特征及其影响因素,对雅鲁藏布江(雅江)干流和主要支流河水中CH_4和N_2O气体进行了季节性采样分析。结果表明,雅江河水中CH_4含量为2.3～864.9 nmol·L-1,N_2O含量为8.2～23.7 nmol·L-1,枯水期CH_4含量和丰水期无显著差异(P=0.112),但枯水期N_2O含量显著高于丰水期(P=0.017),流量和水温可能分别是影响CH_4和N_2O变化的主要因子。雅江河水CH_4和N_2O的释放速率分别为4.3～11.1 mg C·m-2·d-1和0.16～0.37 mg N·m-2·d-1,排放量分别为1.88～4.59Gg C·a-1和0.07～0.16 Gg N·a-1,分别约占全球河流CH_4和N_2O释放量的1.25‰～3.06‰和2.17‰～4.96‰。山地河流CH_4和N_2O的排放需要引起重视,全球河流温室气体释放可能需要进行重新评估。     

火干扰对小兴安岭白桦沼泽温室气体排放的短期影响

利用静态箱-气相色谱法,研究了火干扰对小兴安岭白桦沼泽生长季CH4、CO2和N2O排放的季节变化、源/汇功能的影响,以及其与环境因子的关系.结果表明:轻度火干扰使白桦沼泽的气温和地表温度升高1.8℃～3.9℃,水位下降6.3 cm;重度火干扰使气温和0～40 cm土壤温度升高1.4 ℃～3.8℃,水位下降33.9 cm.轻度火烧、未火烧样地CH4呈春季吸收、夏秋季排放,重度火烧样地则呈春夏季吸收、秋季排放;未火烧样地CO2呈夏季>秋季≈春季,火干扰样地呈夏季>秋季>春季;未火烧样地N2O呈春季>夏季>秋季,轻度火烧样地呈秋季>春季>夏季,重度火烧样地呈夏季>秋季≈春季.未火烧样地CO2通量与气温、地表温度呈显著正相关,轻度火烧样地CO2通量与气温、5～10 cm土壤温度和水位呈显著正相关,重度火烧样地CO2通量与5～40 cm土壤温度呈显著正相关.火干扰使其CHM4排放量提高169.5%(轻度)或转变为弱吸收汇(重度),CO2和N2O排放量分别下降21.2%～34.7%和65.6%～95.8%,全球温暖潜势下降22.9%～36.6%.火干扰能够减少白桦沼泽温室气体排放,湿地管理实践中可适当开展有计划的火烧.     

内蒙古草原温室气体交换通量

草地生态系统是地球上十分重要的陆生生态系统,内蒙古草原在我国草地生态系统中占有重要地位,其在全球温室气体收支平衡中扮演重要角色。统计分析内蒙古地区34个观测地点的多年(1995—2012)温室气体观测数据,得到内蒙古3种主要草原类型(草甸草原、典型草原、荒漠草原)主要温室气体(CO2、CH4、N_2O)的年度或生长季平均通量并据此判断其温室气体源汇类型,并选择内蒙古草原中分布最广泛的典型草原的温室气体交换通量与环境因子进行相关性分析。结果显示,典型草原、荒漠草原表现为CO2交换源汇动态变化的过程(生长季交换通量分别为(-4.26±15.57)mg C m~(-2)h~(-1)、(-42.5±5.42)mg C m~(-2)h~(-1)表现为汇,年度交换通量分别为(20.64±11.54)mg C m~(-2)h~(-1)、(18.04±2.48)mg C m~(-2)h~(-1)表现为源),草甸草原CO2年度交换通量为(-10.31±1.15)mg C m~(-2)h~(-1)表现为汇;草甸草原、典型草原、荒漠草原CH4年度交换通量分别为(-30.48±9.57)μg C m~(-2)h~(-1)、(-41.25±3.61)μg C m~(-2)h~(-1)、(-85.00±51.03)μg C m~(-2)h~(-1),均表现为CH4的汇、N_2O年度交换通量分别为(28.40±7.27)μg N m~(-2)h~(-1)、(3.18±0.91)μg N m~(-2)h~(-1)、(2.51±0.67)μg N m~(-2)h~(-1),均表现为N_2O的源。在典型草原温室气体交换通量与环境因子的相关性分析中发现,CH4平均吸收通量与降水量(P0.05)、土壤湿度(P0.05)、土壤温度(P0.01)有显著或是极显著线性正相关关系;CO2平均通量与降水量(P0.01)、土壤湿度(P0.01)、叶面积指数(P0.01)有极显著线性负相关关系,与气温(P0.01)有极显著线性正相关关系;N_2O平均通量与降水量(P0.05)、土壤湿度(P0.05)、气温(P0.01)有显著或极显著的线性正相关关系。     

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。     

UV-B增强下施硅对稻田CH4和N2O排放及其增温潜势的影响

大气平流层臭氧损耗导致的地表紫外辐射增强作为全球变化重要问题之一,受到广泛关注。硅是水稻生长有益元素,但施硅是否影响稻田CH_4和 N_2O排放,迄今相关报道尚不多见。通过大田试验,研究UV-B增强下施硅对水稻生长、稻田甲烷(CH_4)和氧化亚氮( N_2O)排放及其增温潜势的影响。UV-B辐照设2水平,即对照(A,自然光)和增强20%(E);施硅量设2水平,即对照(Si0,0 kg SiO_2/hm2)和施硅(Si1,200 kg SiO_2/hm2)。结果表明,UV-B增强降低了成熟期水稻地上部和地下部生物量,而施硅能缓解UV-B增强对水稻生长的抑制作用,使水稻地上部和地下部生物量增加。UV-B增强可显著提高稻田CH_4和 N_2O排放通量和累积排放量,增加稻田CH_4和 N_2O排放的综合增温潜势。施硅能明显降低稻田CH_4排放,促进 N_2O排放,降低稻田CH_4和 N_2O排放的综合增温潜势。研究表明,施硅显著降低稻田CH_4和 N_2O的全球增温潜势,缓解UV-B增强对稻田CH_4和 N_2O的全球增温潜势的促进作用。     

控释肥施用对土壤N2O排放的影响——以华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统为例

控释肥作为一种能够提高肥料利用率、保障作物产量和节约劳动力的新型肥料已经在作物生产中得到广泛应用,而控释肥对土壤N_2O排放影响结果的差异使其成为当前科学评估控释肥施用环境效应的焦点问题之一。因此,旨在探讨不同种类控释肥及氮素水平施用对华北平原冬小麦/夏玉米轮作系统土壤N_2O排放的影响,为科学评价控释肥施用的环境效应及其推广应用提供科学依据。本研究监测采用静态暗箱—气相色谱法对不同控释肥施用下土壤N_2O排放、环境因素以及产量进行了周年监测,探讨了不同处理(对照处理(CK)、控释肥处理1(CRF1)、优化控释肥处理1(80%CRF1)、优化控释肥处理2(80%CRF2)和控释肥处理3(CRF3+尿素))下土壤N_2O排放特征及土壤温湿度对其的影响。结果表明:控释肥施用下冬小麦/夏玉米轮作系统中土壤N_2O排放峰高值主要出现在基肥施用并伴随灌溉(或降雨)后,一般持续时间约为7—10 d,小麦返青期灌溉以及玉米后期降雨会引起微弱的N_2O排放峰。不同处理土壤N_2O排放通量变化范围为~(-2)35.61—2625.01μg N_2O m~(-2)h~(-1),平均排放通量为23.88—51.39μg N_2O m~(-2)h~(-1),与CRFI相比,80%CRF1和80%CRF2处理能够减小施肥期的N_2O排放峰值,但不改变轮作周期土壤N_2O排放季节变化规律。CK处理和CRF3+尿素处理土壤N_2O排放通量与5 cm深度土壤温度之间表现出显著的正相关性(r~2=0.38,P0.01;r~2=0.30,P0.05);CRF1处理和80%CRF1处理在冬小麦生长季及整个轮作周期内与土壤孔隙含水率(WFPS)表现为显著的正相关关系(冬小麦生长季分别为r~2=0.50,P0.01;r~2=0.39,P0.05;整个轮作周期分别为r~2=0.39,P0.05;r~2=0.43,P0.05)。80%CRF2处理N_2O年排放总量最高,为(2.89±0.24)kg N/hm~2。相同控释肥种类条件下,80%CRF1处理比CRF1处理减少了14.23%,但并未达到显著水平;相同施氮量水平下,CRF1处理与(CRF3+尿素)处理之间N_2O年排放总量差异不显著,而80%CRF1处理比80%CRF2处理N_2O年排放总量减少16.16%,并达到显著水平(P0.05)。本研究不同处理之间N_2O直接排放系数在0.29%—0.42%之间,均明显低于IPCC 1.0%的默认值。各控释肥处理产量与当地农民常规施肥量条件下产量没有显著性差异。因此在华北地区冬小麦/夏玉米轮作系统中应用控释肥技术可以在保证产量的前提下有效减少土壤N_2O排放,并且仍存在一定的减排空间。     

长白山阔叶红松林土壤N2O排放通量的变化特征

采用静态密闭箱 /气相色谱分析方法对长白山阔叶红松林两个样地的N2 O排放通量进行了测定。结果表明 ,凋落物对林地土壤N2 O排放的影响是显著的 ,其对全年N2 O排放的平均贡献率是 36 89%。长白山阔叶红松林土壤是大气N2 O一个重要的源 ,但在极少的天气状况下也能吸收大气中的N2 O ,而起着汇的作用。其排放通量的变化范围是 - 4 1 4 8～ 2 91 84μgN2 O·m-2 ·h-1,平均通量是 6 8 7μgN2 O·m-2 ·h-1,高于其他类型林地的排放通量 ,且变动范围也较其他森林类型大。无凋落物林地土壤N2 O排放通量变化范围是 - 2 3 2 4～ 93 75 μgN2 O·m-2 ·h-1,平均通量为 33 79μgN2 O·m-2 ·h-1。两个样地N2 O排放通量的季节变化特征相似 :夏季N2 O的排放通量最高 ,春季次之 ,秋冬两季较低且趋于平稳。昼夜变化趋势也相似 :N2 O排放通量的最大值都出现在 18∶0 0 ,最小值都出现在 12∶0 0和 14∶0 0。研究还表明 ,林地土壤N2 O的排放通量与地表温度和地下 5cm温度的相关性较好 ,无凋落物的样地N2 O的排放通量仅与地下 5cm温度的相关性较好。     

施氮对桉树人工林生长季和非生长季土壤温室气体通量的影响

森林在调控温室气体排放方面有重要作用,随着人工林的迅速发展,其温室气体通量和对施肥的响应逐渐引起广泛关注。为了解施氮对桉树人工林生长季和非生长季土壤温室气体通量的影响,在广西东门林场尾巨桉人工林样地设置低(84.2 kg N·hm-2)、中(166.8 kg N·hm-2)、高(333.7 kg N·hm-2)3个施氮水平和不施氮对照,采用静态箱-气相色谱法监测土壤CO2、N2O和CH4通量。结果表明:(1)不同施氮处理的桉树人工林土壤CO2、CH4和N2O年均排放通量分别为214~271 mg CO2·m-2·h-1、-47~-37 kg CH4·m-2·h-1和16~203 kg N2O·m-2·h-1;土壤CO2排放通量在生长季高于非生长季,CH4和N2O通量未表现出明显季节变化。(2)施氮显著增加了土壤CO2和N2O年均排放通量,其促进效应主要集中在生长季(施氮后的4个月,即6—9月),且随时间增加,效应减弱。(3)施氮显著降低了土壤CH4年均吸收通量。因此,在维持桉树人工林生产力的基础上,结合季节变化,合理调控施氮量将有助于减少桉树林土壤温室气体排放。