我国沼泽甲烷排放量估算

本文讨论了我国沼泽的类型、数量和分布,并对沼泽甲烷排放量进行了估算。我国现有沼泽面积93973km2,81.44%分布于青藏高原和东北地区,其中泥炭和苔藓泥炭沼泽42349km2,腐泥沼泽24977km2,盐化沼泽24086km2,森林沼泽2561km2。腐泥沼泽主要分布于东北地区,泥炭沼泽主要分布于青藏高原。我国沼泽年排放甲烷初步估算为1.651.77Tg,平均1.71Tg,79.60%来自腐泥沼泽,占沼泽面积45.06%的泥炭沼泽仅排放甲烷0.340.36Tg,只占20.61%。青藏高原和西北地区沼泽甲烷排放量为0.280.30Tg,占甲烷排放总量的17.08%,东北和内蒙古地区则高达1.351.44Tg,占81.67%。     

不同农作措施对稻田甲烷排放通量的影响

通过网室小区试验，观测得到单施尿素处理的甲烷排放通量为０．６４ｍｇ／ｍ＾２·ｈ；农家肥＋尿素处理、农家肥＋硝铵处理、农家肥＋硫铵处理的甲烷排放通量分别为５７．１，４２．１，３０．７ｍｇ／ｍ＾２·ｈ；农家肥＋硫铵＋间歇灌溉处理和农家肥＋尿素＋间歇灌溉处理的甲烷排放通量分别为２２．０和１４．７ｍｇ／ｍ＾２·ｈ。结果表明，以农家肥为基肥的５个处理的甲烷排放通量大大高于单施尿素处理的甲烷排放通量，表明高量     

长期定位试验对水稻田土壤甲烷氧化活性和甲烷排放通量的影响

通过对长期定位施肥的黄松稻田土的甲烷氧化活性和甲烷排放通量的研究表明,长期定位施肥对稻田土壤的好氧甲烷氧化活性和甲烷排放通量有显著性的影响(|t|t0.05,P0.05),而对稻田土壤的厌氧甲烷氧化活性有影响但未达显著性水平(|t|t0.05,P0.05)。施加有机肥能显著增加稻田土壤的甲烷氧化活性和甲烷排放通量;当有机肥和无机肥混合施用时,其促进作用明显大于单施有机肥或无机肥。施加尿素后,稻田土壤的甲烷氧化活性及甲烷排放量都有所下降,但钾肥和磷肥能缓解由尿素引起的抑制作用。施肥后耕作的稻田甲烷氧化活性和甲烷排放通量高于施肥后不耕作的稻田;耕作而不施肥的稻田甲烷氧化活性和甲烷排放通量要低于不施肥也不耕作的稻田。     

开路与闭路涡度相关系统对森林生态系统甲烷通量观测的比较

作为涡度相关技术观测的两种主要技术手段,开路（OPEC）和闭路（CPEC）两种涡度相关系统在观测森林生态系统CH4通量过程中存在较大的不确定性,本研究利用OPEC和CPEC两种涡度相关系统,对黄河小浪底人工混交林CH4通量进行连续观测,选取生长旺季2016年7月24日-8月5日连续14d数据,对比两种观测系统的功率谱和协谱,估算闭路涡度相关系统的延迟时间,并分析其在连续晴天和连续雨天的通量观测结果。结果表明：CPEC系统的功率谱和协谱在所有频率上与OPEC系统基本一致,在惯性副区功率谱符合-5/3相似规律,协谱符合-4/3相似规律;以OPEC系统为“准”标准,CPEC系统观测CH4通量的延迟时间合适流速范围内的5个不同流速（40、37.5、35.5、33.5、31.5L·min-1）分别为4.6、7.7、5.3、10.8和14.3s,平均延迟时间为8～9s;与OPEC观测系统测定的CH4通量相比,CPEC系统观测结果晴天偏低12%;雨天高出32%。OPEC观测系统适用于晴天CH4通量观测。经校正,消除延迟影响后的CPEC观测系统可用于测定雨天CH4通量,以弥补OPEC观测系统缺测的值。两种系统并行观测、相互弥补,可望获得更完整、更高质量的CH4通量数据。     

高寒草甸植被层对于草地甲烷通量的影响

土壤对大气甲烷的汇是草地的一项重要生态功能,关于草地的温室气体通量已有大量研究,但鲜见关于植被层对于草地甲烷通量影响的报道。通过设置完整高寒草甸(IHC)、去除地上生物量草地(RAB)和裸地(RBB)三个处理,利用静态箱法来研究植被层对于草地甲烷通量的影响,结果显示在观测期间草地的平均甲烷氧化速率由高到低依次为:裸地[(52.2±18.9)μg/(m2·h)]去除地上生物量草地[(32.3±14.7)μg/(m2·h)]完整草地[(27.9±10.6)μg/(m2·h)],三者之间差异达到显著水平(P0.05)。根据三种处理计算出的草地根系和草地地上部分生物量2003—2004年的甲烷通量分别为(23.5±18.3)μg/(m2·h)和(7.4±11.5)μg/(m2·h),二者甲烷通量均为正值说明植物地上部分和草地根系都起到了促进甲烷排放的功能。在2003年、2004年、2005年、2006年RBB生长季平均甲烷通量分别为(-67.7±20.6)μg/(m2·h),(-60.7±18.5)μg/(m2·h),(-58.3±16.3)μg/(m2·h)和(-48.9±22.6)μg/(m2·h),表现为逐年降低的规律,但是IHC处理和RAB处理生长季甲烷平均通量的年季差异不显著,且没有明显的规律。在三年的原位观测期间,三种处理甲烷通量与土壤5cm温度、土壤湿度相关性也达到显著水平(P0.05)。     

稻田温度与甲烷排放通量关系的研究

稻田温度与CH4 排放通量有密切关系 ,通过灰关联分析发现稻田 5cm深处温度与CH4 排放通量关系最密切 ,水稻抽穗期CH4 排放通量达极大值 ,而完熟期CH4 排放通量达极小值。温度对CH4 排放通量的增效应明显 ,减效应较弱。稻田温度与CH4排放通量的关系呈S型曲线相关关系。     

规模化猪场甲烷排放通量测量与分析

畜禽粪便是温室气体甲烷排放的一个重要来源,养殖场蓄粪池的甲烷排放量受排入粪便性质、外界温度、风速以及诸多因素影响。为了研究中国北方规模化猪场蓄粪池的甲烷排放潜力,本研究通过对北京市北郊一个代表性猪场甲烷排量的连续监测,得出春夏交替期间蓄粪池甲烷排放的变化规律。     

亚热带地区蔬菜地甲烷净交换通量研究

农田土壤是大气甲烷(CH_4)的重要源和汇,以往关于农田CH_4净交换通量的研究多关注水稻、小麦、玉米等作物,而蔬菜地的观测研究不足。本研究采用静态暗箱-气相色谱法对亚热带地区一块种植包菜的典型露天蔬菜地开展将近1年的田间原位CH_4通量观测,以揭示蔬菜地CH_4净交换通量的周年变化特征及其影响因素,估算CH_4年累积净交换通量,并定量评估CH_4净交换通量的误差。本试验在包菜地的垄上和垄间同时布设观测点进行CH_4通量观测,并对环境因子进行同步测量,观测期为2016年1月1日至12月8日。结果表明,所研究的蔬菜地为大气CH_4的微弱汇,年平均通量为(-9.9±7.0)μg(C)×m~(-2)×h~(-1),全年累积通量为-0.84kg(C)×hm~(-2),较高的土壤水分条件和高施氮量可能是导致本研究蔬菜地CH_4吸收较弱的主要原因。全年CH_4累积通量的总体误差为-48%~-16%,其中,由于通量计算方法引起的系统误差会使估算的通量偏低32%,年尺度上的随机误差大小为16%,主要来自CH_4通量的空间差异,因此可适当增加空间重复,以减小空间随机误差。研究还发现垄上的CH_4吸收通量显著高于垄间(P0.01),因此在开展农田温室气体通量观测时应兼顾垄上和垄间、种植行和行间等农田管理措施存在显著差异的区域,均布设观测点,避免对通量观测结果造成系统性偏差。     

沼泽垦殖前后土壤呼吸与CH_4通量变化

湿地是陆地生态系统的重要组成部分,在碳的储存中起着重要作用。湿地垦殖后,在相同季节根层土壤温度明显高于沼泽湿地土壤,但垦殖后土壤有机碳、氮素含量明显降低,C:N比值减小,土壤呼吸通量增大,且具有季节性变化。垦殖8年的农田土壤,呼吸通量大于垦殖15年的农田土壤,弃耕后土壤有机碳含量及土壤呼吸强度有所增加,土壤呼吸通量与土壤温度呈显著正相关关系。沼泽湿地土壤为大气CH4的重要源,通量季节性变化明显,沼泽垦殖后农田土壤成为CH4的汇,不同垦殖年限土壤间CH4通量差异性不大。     

森林采伐对洪水流量的影响

作为研究森林水文方法之一,各地以森林小流域为对象,进行流域水文试验。在这些研究中,以通过测定降水量及流域径流量来研究森林作业、植被变化与流量的关系,进而阐明森林效益的研究较多,但是,对类似于小面积皆伐的部分采伐对径流量影响的研究成果却甚少。本文概要介绍皆伐及部分采伐对各自流域径流量的影响。     

Methane emissions from different vegetation zones in a Qinghai-Tibetan Plateau wetland

We measured methane (CH₄) emissions in the Luanhaizi wetland, a typical alpine wetland on the Qinghai-Tibetan Plateau, China, during the plant growth season (early July to mid-September) in 2002. Our aim was to quantify the spatial and temporal variation of CH₄ flux and to elucidate key factors in this variation. Static chamber measurements of CH₄ flux were made in four vegetation zones along a gradient of water depth. There were three emergent-plant zones (Hippuris-dominated; Scirpus-dominated; and Carex-dominated) and one submerged-plant zone (Potamogeton-dominated). The smallest CH₄ flux (seasonal mean=33.1 mg CH₄ m⁻² d⁻¹) was observed in the Potamogeton-dominated zone, which occupied about 74% of the total area of the wetland. The greatest CH₄ flux (seasonal mean=214 mg CH₄ m⁻² d⁻¹) was observed in the Hippuris-dominated zone, in the second-deepest water area. CH₄ flux from three zones (excluding the Carex-dominated zone) showed a marked diurnal change and decreased dramatically under dark conditions. Light intensity had a major influence on the temporal variation in CH₄ flux, at least in three of the zones. Methane fluxes from all zones increased during the growing season with increasing aboveground biomass. CH₄ flux from the Scirpus-dominated zone was significantly lower than in the other emergent-plant zones despite the large biomass, because the root and rhizome intake ports for CH₄ transport in the dominant species were distributed in shallower and more oxidative soil than occupied in the other zones. Spatial and temporal variation in CH₄ flux from the alpine wetland was determined by the vegetation zone. Among the dominant species in each zone, there were variations in the density and biomass of shoots, gas-transport system, and root-rhizome architecture. The CH₄ flux from a typical alpine wetland on the Qinghai-Tibetan Plateau was as high as those of other boreal and alpine wetlands.     

东北寒温带永久冻土区森林沼泽湿地生态系统碳储量

摘 要 湿地在全球碳循环中具有重要作用,但目前湿地碳储量估算仍存在诸多不确定性。利用相对生长方程与碳/氮分析仪测定法,同步测定寒温带大兴安岭永久冻土区沿过渡带环境梯度依次分布的7种典型天然沼泽类型(草丛沼泽-C、灌丛沼泽-G、毛赤杨沼泽-M、白桦沼泽-B和落叶松苔草沼泽-LT、落叶松藓类沼泽-LX、落叶松泥炭藓沼泽-LN)的生态系统碳储量(植被和土壤)、植被净初级生产力与年净固碳量,定量评价各沼泽类型的生态系统碳库及植被固碳能力,并揭示两者沿过渡带环境梯度的空间分布规律性。结果表明：①其植被碳储量(3.60~62.18 t·hm-2)沿过渡带环境梯度呈先上升后降低的偏态型分布趋势;②土壤碳储量(179.47~320.81 t·hm-2)呈森林沼泽(M除外)与灌丛沼泽显著高于C (56.4%~78.8%,P<0.05)和M (32.0%~50.9%,P<0.05)的变化规律性;③生态系统碳储量(183.07~347.14 t·hm-2)也呈现森林沼泽(M除外)与灌丛沼泽显著高于C (64.0%~89.6%,P<0.05)和M (28.1%~48.1%,P<0.05)的变化规律性,但森林沼泽土壤碳储量占比(82.1%~96.4%)要低于C和G (98.0%~98.3%);④植被净初级生产力(6.76~11.22 t·hm-2·a-1)和年净固碳量(2.97~5.37 t·hm-2·a-1)均呈现森林沼泽(LN除外)显著高于C和G (26.9%~61.4%和30.5%~66.0%;38.6%~77.2%和41.4%~80.8%,P<0.05)的变化规律性。因此,寒温带永久冻土区各类型沼泽湿地的生态系统碳储量均相对较低(仅相当于北方泥炭地碳储量(390~1 395 t·hm-2)下限值的46.9%~89.0%),且沿过渡带环境梯度总体上呈递增趋势;森林沼泽(LN除外)的植被固碳能力强于灌丛沼泽与草丛沼泽,且前者略高于全球陆地植被年均净固碳量估计值(4.1 t·hm-2·a-1),而后两者仅相当于其3/4。     

翻耕对冬闲农田CH4和CO2排放通量的影响初探

通过连续观测，比较了冬闲农田翻耕和不翻耕情况下甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)的排放通量。结果表明：翻耕能显著增加CO2的排放通量，但这种影响只在翻耕后的4d内较明显；翻耕对CH4排放通量的影响在翻耕后的3d内比较明显，表现为翻耕初期导致CH4的峰值排放，而在6～8h后，则对降低CH4的排放有一定的作用。且CH4和CO2排放通量与气温呈显著正相关。     

易利用态有机物质对水稻土甲烷排放的激发作用

为探讨外源有机物质对淹水稻田土壤CH4排放的激发作用,对比不同外源有机物质对土壤CH4排放的贡献差别,本研究选取3种标记的易利用态有机物(葡萄糖、乙酸和草酸)分别加入水稻土,进行了为期1个月的培养。结果表明:培养30 d后不同处理CH4的累计排放量差异显著(P0.05),其中,乙酸葡萄糖草酸对照;双因素方差分析结果显示,外源有机物质的添加加速了土壤易利用态有机质的矿化(即产生正激发效应);不同处理条件下激发作用产生的CH4分别占各处理CH4总累计排放量的73.3%(葡萄糖处理)、71.5%(乙酸处理)和40.9%(草酸处理),且CH4排放量与CH4激发效应之间极显著正相关关系说明土壤CH4排放主要要来自于土壤原有机质的分解,外源有机物质可能主要对土壤微生物活性及代谢途径有影响。     

Methane oxidation in the soil surface layer of a flooded rice field and the effect of ammonium

Summary The CH₄ flux from intact soil cores of a flooded rice field in Italy was measured under aerobic and anaerobic incubation conditions. The difference between the anaerobic and aerobic CH₄ fluxes was apparently due to CH₄ oxidation in the oxic soil surface layer. This conclusion was supported by measurements of the vertical CH₄ profile in the upper 2-cm layer, and of the V _max of CH₄ oxidation in slurried samples of the soil surface layer. About 80% of the CH₄ was oxidized during its passage through the soil surface layer. CH₄ oxidation was apparently limited by the concentration of CH₄ and/or O₂ in the active surface layer. The addition of ammonium to the water layer on top of the soil core reversibly increased the aerobic CH₄ fluxes due to inhibition of CH₄ oxidation in the soil surface layer.     

小兴安岭天然阔叶混交林生长季CO_2通量特征分析

森林生态系统CO2通量的研究已成为全球变化研究的热点之一。本文采用开路式涡度相关系统对小兴安岭天然阔叶混交林CO2通量进行为期1a的连续观测（2008年）,分析了生长季（5-9月）CO2通量的变化特征。结果表明,在生长季,天然阔叶混交林系统的CO2通量变化范围为-0.46～0.42mg.m-2.s-1;最大吸收量出现在6月份的9：00,最大释放量出现在7月份的5：00。白天气温低于26.63℃时,碳吸收量随气温的升高而加大;但气温超过26.63℃后,则呈相反趋势。夜晚气温在13.50℃时的碳释放量最大。2008年整个生长季呈现白天碳吸收,夜晚碳释放的现象,总体表现为碳吸收,吸收总量为212.32g.m-2。     

长期施肥对湖南稻田甲烷排放的影响

采用静态箱-气相色谱法对长期不同施肥处理的稻田甲烷排放进行了手动观测。结果表明，不同施肥处理的稻田甲烷排放具有一致的规律，混施有机肥的处理甲烷排放大于单施氮肥的处理，同施用稻草相比，发酵猪粪处理的甲烷排放较少。文章还对影响稻田甲烷排放的因素进行了讨论。     

温度和水分对长白山不同海拔梯度土壤有机质分解的影响

Decomposition of soil organic matter(SOM) is of importance for CO_2 exchange between soil and atmosphere and soil temperature and moisture are considered as two important factors controlling SOM decomposition. In this study, soil samples were collected at 5 elevations ranging from 753 to 2 357 m on the Changbai Mountains in Northeast China, and incubated under different temperatures(5, 10, 15, 20, 25, and 30?C) and soil moisture levels(30%, 60%, and 90% of saturated soil moisture) to investigate the effects of both on SOM decomposition and its temperature sensitivity at different elevations. The results showed that incubation temperature(F = 1 425.10, P 0.001), soil moisture(F = 1 327.65, P 0.001), and elevation(F = 1 937.54, P 0.001) all had significant influences on the decomposition rate of SOM. The significant effect of the interaction of incubation temperature and soil moisture on the SOM decomposition rate was observed at all the 5 sampling elevations(P 0.001). A two-factor model that used temperature and moisture as variables fitted the SOM decomposition rate well(P 0.001) and could explain 80%–93% of the variation of SOM decomposition rate at the 5 elevations. Temperature sensitivity of SOM decomposition, expressed as the change of SOM decomposition rate in response to a 10?C increase in temperature(Q_(10)), was significantly different among the different elevations(P 0.01), but no apparent trend with elevation was discernible. In addition, soil moisture and incubation temperature both had great impacts on the Q_(10) value(P 0.01), which increased significantly with increasing soil moisture or incubation temperature. Furthermore, the SOM decomposition rate was significantly related to soil total Gram-positive bacteria(R~2= 0.33, P 0.01) and total Gram-negative bacteria(R~2= 0.58, P 0.001). These findings highlight the importance of soil moisture to SOM decomposition and its Q_(10) value,which needs to be emphasized under warming climate scenarios.