多梯度增温对青藏高原高寒草甸温室气体通量的影响

高寒草甸是青藏高原重要的草地类型之一。目前增温对高寒草甸温室气体通量影响的研究较少,尤其在不同尺度的增温条件下,温室气体通量的响应尚不明确。因此,设置多梯度增温实验,模拟未来不同幅度增幅情况,对预测高寒草甸温室气体通量的变化具有重要意义。为深入地认识气候变暖对高寒草甸温室气体通量的影响,假设高寒草甸温室气体通量的周转速率在增温条件下随增温梯度而加快。在青藏高原纳木错地区高寒草甸,采用开顶箱法(Open-top chambers,OTCs)设置对照(T0,不增温)以及4个不同程度的增温处理(T1、T2、T3、T4,分别增温1、2、3、4℃),结合静态箱-气相色谱法对增温处理后的CO_2、CH_4和N_2O通量进行同步观测。对3个生长季(2013—2015年)进行连续观测发现:(1)地下5 cm土壤3年的平均温度相对于对照处理分别增加1.73℃(T1)、1.83℃(T2)、3.03℃(T3)和3.53℃(T4);(2)高寒草甸生长季平均呼吸(CO_2)为(42.6±9.11)mg·m~(-2)·h~(-1),同时具有较强的CH_4吸收能力,达到(-47.96±8.76)μg·m~(-2)·h~(-1),其N_2O通量维持在较低水平,为(0.3±0.46)μg·m~(-2)·h~(-1);(3)在高寒草甸生长季,温室气体通量与温度以及水分均具有显著的相关关系,但增温未能显著改变生长季温室气体平均通量。以上结果表明,增温所引起的其他环境因素的改变(如伴随不同梯度增温下土壤水分变化的不确定性),导致高寒草甸在短期内进行内部调节,并维持温室气体通量稳定。     

天津市海河温室气体排放特征与影响因素研究

河流生态系统是内陆水体温室气体重要的排放源,城市河流由于受人为活动干扰较大其温室气体排放特征及控制因子与自然河流不同。为探讨人为活动对城市河流温室气体的排放的影响,选择天津市海河为研究对象,于2019年12月(冬季)及2020年7月(夏季),对水体温室气体溶存浓度及扩散通量进行监测,分析海河温室气体排放时空特征及关键驱动因素。结果表明,冬季海河水体CH_4、CO_2、N_2O平均浓度分别为(0.32±0.42)μmol·L~(-1)、(102.19±64.07)μmol·L~(-1)、(63.78±34.21)nmol·L~(-1),其平均通量分别为(5.54±9.72)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(865.85±394.74)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(965.87±844.63) nmol·m~(-2)·h~(-1)。夏季海河水体CH_4、CO_2、N_2O平均浓度分别为(0.72±0.81)μmol·L~(-1)、(75.00±57.87)μmol·L~(-1)、(19.43±6.23) nmol·L~(-1),其平均通量分别为(27.99±29.60)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(3 281.88±3 425.55)μmol·m~(-2)·h~(-1)、(558.73±298.67) nmol·m~(-2)·h~(-1)。在海河水体中CO_2浓度和通量呈现出上游大于下游的空间特征,而CH_4、N_2O浓度和通量呈现出上游小于下游的空间特征。海河二道闸的存在及人为调控对海河上下游水质及温室气体排放影响较大。在季节特征上,除CO_2通量、CH_4浓度和通量外,均呈现冬季大于夏季的季节分布特征。海河水体中DO、NO_3--N、DOC和CODMn是控制海河中温室气体浓度和通量的关键影响因子。海河水体中温室气体的产生不仅与水体中微生物功能有关,还与富含氮、磷等营养物质的工农业废水和生活污水的排放有关,人为活动影响和决定了海河温室气体排放模式及主要控制因子。     

凤眼莲深度净化污水厂尾水生态工程中温室气体的排放特征

构建凤眼莲(Eichhornia crassipes)三级串联净化塘生态工程,对村镇污水处理厂尾水进行深度处理,采用自主研发的原位收集气体装置联合气相色谱法,于2015年8—11月采集并监测生态工程中排放的温室气体(CO_2、CH_4和N_2O),分析其排放特征,并探讨主要水体环境因子与气体释放之间的相关性。结果显示,生态工程对尾水TN和TP具有良好的净化效果,去除率分别达68.07%和64.21%;出水TN和TP浓度接近GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅴ类标准。运行期间,生态工程中CO_2、CH_4和N_2O平均排放通量分别为0.058、0.076和1.539 mg·m~(-2)·h~(-1),实验期内CO_2、CH_4和N_2O累积释放总量分别为1.273、1.685和33.59 kg。CO_2和CH_4排放通量呈现明显的季节变化特征,夏季释放通量远高于秋季,N_2O排放通量未表现明显季节变化特征;沿生态工程水流方向上,CO_2、CH_4和N_2O排放通量均呈现先升高后降低的变化趋势。相关性分析结果表明,CO_2和CH_4排放通量与水温呈显著正相关(P0.05),CO_2排放通量分别与pH值和DO呈显著负相关(P0.05),CH_4排放通量分别与pH值和DO呈负相关(P0.05);N_2O排放通量分别与TN和NO_3~--N浓度呈正相关(P0.05)。     

稻秸的不同组分对水稻土甲烷和二氧化碳排放的影响

在水稻土中添加稻秸(稻草)的不同组分后对其甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)的排放特征及土壤的微生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)进行了观测,并分析其相关关系,以探讨稻秸的不同组分对CH_4和CO_2排放的影响,揭示秸秆还田稻田温室气体排放的机制和来源机理,以期为合理进行秸秆还田,减少温室气体排放提供科学依据。采用室内恒温培养试验,向水稻土中添加稻秸的4种不同组分(原稻秸、腐解稻秸、可溶性有机物和去活稻秸),培养期间定期采样分析CH_4和CO_2的浓度及MBC和DOC的动态变化。结果表明:添加稻秸各组分后,在培养的前20 d各处理CO_2排放速率较高并出现排放高峰,在20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,CO2排放量高低顺序为:稻秸处理(2.82 g·kg~(-1))可溶性有机物处理(2.24 g·kg~(-1))去活稻秸处理(1.97 g·kg~(-1))腐解稻秸处理(1.86 g·kg~(-1));整个培养期间,各处理CH4排放速率呈现波动变化,CH_4排放量高低顺序为:原稻秸处理(83.58 mg·kg~(-1))去活稻秸处理(75.94 mg·kg~(-1))腐解稻秸处理(57.66 mg·kg~(-1))可溶性有机物处理(20.08 mg·kg~(-1))。CO_2排放速率与DOC、稻秸组分C/N呈显著相关;CH_4排放速率与MBC呈显著相关。稻秸组分施入水稻土后均能显著提高土壤CH_4的排放速率和排放量,对土壤原有有机碳存在激发效应,以原稻秸激发效应最大;不同外源有机物对土壤有机碳的激发效应不同;CO_2的排放主要集中在稻秸中易分解物质的快速分解阶段;在稻秸的易分解物质的快速分解阶段和难分解物质的缓慢分解阶段,均有CH_4产生,缓慢分解阶段产生的CH_4不容忽视。     

西双版纳不同演替阶段热带森林土壤N_2O排放的时间特征

氧化亚氮(N_2O)是导致全球变暖的一种重要温室气体。探明热带森林土壤N_2O排放动态及调控机制是全球变化及国际气候谈判的一个重要内容。为探明热带森林不同次生演替对土壤N_2O排放通量时间变化的影响,以西双版纳不同演替阶段热带森林[白背桐(Mallotus paniculatus)群落、崖豆藤(Mellettia leptobotrya)群落和高檐蒲桃(Syzygium oblatum)群落]为研究对象,采用静态箱-气相色谱法对土壤N_2O排放通量动态进行定位观测。探究这些变化与土壤温度和水分及理化性质之间的相互关系。结果表明:(1)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量存在显著差异,其大小顺序为:高檐蒲桃群落(462.4μg·m~(-2)·h~(-1))崖豆藤群落(378.93μg·m~(-2)·h~(-1))白背桐群落(310.68μg·m~(-2)·h~(-1));(2)不同次生演替阶段热带森林土壤N_2O排放通量月份变化趋势基本一致,均表现为6月显著高于12月,且各月份间差异显著;(3)土壤易氧化有机碳、水解氮、硝态氮和铵态氮显著影响土壤N_2O排放通量的时间变化,而土壤容重和pH值与土壤N_2O排放通量呈显著负相关。因此,土壤N_2O排放对西双版纳不同演替阶段热带森林群落具有敏感的响应,土壤温度、水分、易氧化有机碳、水解氮、硝态氮及铵态氮是土壤N_2O排放时间变化的主控因素。     

黄河三角洲养殖塘水-气界面CO_2、CH_4和N_2O通量特征

随着经济的增长和人口的增加,沿海地区养殖业迅速发展,故养殖区水-气界面的CO_2、CH_4和N_2O交换通量对大气中温室气体浓度的影响不容忽视。以黄河三角洲神仙沟(桩11)南部的养虾塘为研究对象,于2013年6月—2014年4月,采用漂浮箱-气相色谱法对养殖塘白天水-气界面CO_2、CH_4和N_2O通量进行观测,并同步测定养殖塘部分环境因子。结果表明,黄河三角洲养殖塘CO_2、CH_4和N_2O的通量范围分别为-71.140 3~7.278 6、-0.005 8~0.016 5、-0.002 0~0.007 9 mg·m~(-2)·h~(-1),均值分别为-36.347 5、0.005 9、0.002 7 mg·m~(-2)·h~(-1),整体上表现为从大气吸收CO2的汇和向大气排放CH_4和N_2O的源。养殖塘温室气体通量存在明显的季节变化特征,在温度较高的夏秋季,CH_4和N_2O排放通量较大。相关性分析结果表明,温度、盐度、SO_4~(2-)、Cl~-和磷水平对养殖塘温室气体具有一定的影响,且盐度与N_2O通量、SO_4~(2-)浓度与CO_2通量之间的相关性达到显著水平。黄河三角洲养殖塘温室气体通量与自然水体和其他地区养殖塘存在较大差异,其中,地理位置的差异、养殖方式、杀菌剂的使用等环境因子和人为因素的作用显著。此外,养殖塘作为受人为干扰严重的水体,表现为多因子共同作用的结果,这一结论还有待于进一步的研究。研究结果对于综合评价水产养殖对区域气候变化的影响,深化人类活动对全球变暖的影响认识具有一定意义。     

广州海珠湖城市湿地CO_2通量特征

城市湿地是陆地湿地生态系统碳库的重要组成部分,研究城市湿地在人为干预环境下的碳排放特征以及影响因素对控制湿地排放温室气体具有重要意义.本研究通过静态箱-气相色谱法研究广州市海珠湖湿地在2013年12月至2014年11期间的美人蕉(Canna indica,CI)、野芋(Colocasia tonoimo,CT)、蓝花草(Aphelandra ruellia,AR)群落湿地的CO_2通量季节性变化以及相关环境因子.结果显示:CO_2的通量季节性变化明显,美人蕉、野芋通量最大值集中在3月至5月期间,而蓝花草通量峰值集中在9月至10月期间,分别为~(-1) 168.37、-607.57、-751.02 mg m~(-2) h~(-1),季节性CO_2通量强弱表现为夏季春季秋季冬季.美人蕉、蓝花草、野芋的年平均通量分别为-579.30、-373.05、~(-2)90.43 mg m~(-2)h~(-1),3种湿地植物的CO_2固定能力强弱比较为美人蕉蓝花草野芋.湿地植物、大气温度、水力条件是影响城市湿地CO_2通量的主要因子,高温促使城市湿地排放更多的CO_2,而高水位则主要通过限制土壤呼吸以减少CO_2排放;水中的氨氮含量上升显著增强美人蕉群落CO_2吸收能力.本研究表明,观测期内海珠湖湿地生态系统表现为CO_2的汇,CO_2固定量约为1 524.02 t,人为的湿地植物管理和水文调控能进一步促进湿地植物吸收CO_2并减少湿地土壤和植物排放CO_2,从而提升城市湿地的碳汇能力.     

稻草覆盖对旱地土壤CO_2排放的影响

在中国南方丘陵地区,稻田与旱地交错相接,将稻草移施旱地不仅可以减缓稻田甲烷排放,而且可以提高旱地土壤肥力,但对旱地土壤CO_2排放的影响尚缺乏了解。选取油菜(Brassica campestris L.)-玉米(Zea mays L.)轮作土壤为研究对象,每季作物分别覆盖5 000 kg·hm~(-2)稻草(SM),以不覆盖稻草为对照(CK),采用静态箱-气相色谱法监测油菜-玉米轮作周期内的土壤CO_2排放动态,同时监测了5 cm深度土壤温度和含水量。结果表明,(1)稻草覆盖在低温季节提高土壤温度,在高温季节降低土壤温度;同时,稻草覆盖有助于保持土壤水分,可以缓解一定程度的干旱。(2)土壤CO_2通量具有明显的季节性,与土壤温度呈极显著正相关(r=0.736,P=0.000)。(3)稻草覆盖显著促进土壤CO_2排放。油菜季稻草覆盖处理和对照处理的CO_2通量平均值分别为34.0 mg·m~(-2)·h-1和21.2 mg·m~(-2)·h-1,CO_2累积排放量分别为3 723 kg·hm~(-2)和5 981 kg·hm~(-2)。玉米季稻草覆盖处理和对照处理的CO_2通量平均值分别为279.9 mg·m~(-2)·h-1和221.6 mg·m~(-2)·h-1,CO_2累计排放量分别为7 591kg·hm~(-2)和6 009 kg·hm~(-2)。全年(包括无作物生长期间)稻草覆盖和对照处理的CO_2累计排放量分别达到15 131 kg·hm~(-2)和11 220kg·hm~(-2),稻草覆盖增加了34%的CO_2排放。     

添加生物炭对东台滨海区杨树人工林3种温室气体排放的长期影响

为了解施用生物炭对杨树人工林土壤CO_2、CH_4、N_2O3种温室气体排放的长期影响及其主要调控机理,以东台国有林场杨树人工林为对象,设置低生物炭添加量(D,40 t·hm~(-2))、中生物炭添加量(Z,80 t·hm~(-2))、高生物炭添加量(G,120 t·hm~(-2))及对照(CK,0 t·hm~(-2))4种不同处理,采用静态箱-气相色谱法对CO_2、CH_4、N_2O3种温室气体的排放速率进行了多次测定,同时测定分析了土壤含水率、土壤酶活性等土壤理化及生化指标,为阐明生物炭对杨树人工林生态系统的长期影响提供理论依据。结果表明:(1)对照样地土壤CO_2排放速率变化范围为123.428-412.066mg·m-2·h-1,中、高生物炭添加处理显著促进了土壤CO_2的排放(P=0.001、0.000),分别导致CO_2年平均排放速率增加了21%和20%;(2)对照样地土壤CH4排放速率变化范围为0.578-1.405 mg·m-2·h-1,中、高生物炭添加处理显著抑制了土壤CH_4的排放(P=0.000、0.000),分别导致CH4年平均排放速率降低了21%和33%;(3)对照样地土壤N2O排放速率变化范围为0.124-0.297mg·m-2·h-1,中、高生物炭添加处理显著抑制了土壤N2O的排放(P=0.003、0.000),分别导致N_2O年平均排放速率降低14%和37%;(4)土壤CO_2排放主要与土壤微生物量C(MBC)、水溶性有机碳(DOC)、全氮(TN)、蔗糖酶活性(IA)呈显著正相关关系(P=0.000、0.000、0.013、0.000),与土壤微生物量N(MBN)、土壤微生物量P(MBP)呈显著负相关关系(P=0.000、0.000);(5)土壤CH4排放和N2O排放主要与MBN、MBP、土壤含水率(SMC)、蛋白酶活性(PA)、脲酶活性(UA)、IA呈显著正相关关系(PCH4=0.011、0.009、0.005、0.000、0.000、0.007;PN2O=0.021、0.024、0.002、0.000、0.001、0.019),与MBC、DOC、TN呈显著负相关关系(PCH4=0.000、0.003、0.002;PN2O=0.001、0.012、0.001)。综上,添加生物炭导致了土壤N、P养分有效性增加和蛋白酶、脲酶等相关酶活性降低,可能是本区域生物炭调控杨树人工林土壤3种温室气体排放的主要机制。     

不同UV-B辐射增幅对稻田土壤酶活性、活性有机碳含量及温室气体排放的影响

UV-B辐射增强对整个农业生态系统产生不同程度的影响,为探讨不同UV-B辐射增幅对稻田土壤碳转化和温室气体排放的影响,在元阳梯田稻田原位种植农家水稻品种白脚老粳,通过人工模拟不同UV-B辐射增幅(0、2.5、5.0、7.5 k J·m~(-2)),研究不同UV-B辐射增幅对水稻生长期稻田土壤碳转化酶活性、活性有机碳含量和CH_4、CO_2、N_2O排放的影响。结果表明,5.0 k J·m~(-2) UV-B辐射处理导致稻田土壤纤维素酶活性显著增加,增幅范围为15.4%—37.7%;而7.5 k J·m~(-2) UV-B辐射导致土壤碳转化酶(纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶和蔗糖酶)活性显著降低。UV-B辐射增强导致土壤溶解性有机碳含量显著增加,而易氧化有机碳和微生物量碳含量减少。3个强度的UV-B辐射增幅处理均使稻田CH_4排放量显著减少,降幅范围为7.5%—30.6%;5.0 k J·m~(-2) UV-B辐射处理显著增加稻田CO_2、N_2O排放量,而7.5 k J·m~(-2) UV-B辐射导致稻田CO_2、N_2O排放降低;综合而言,UV-B辐射增强导致稻田3种温室气体的全球增温潜能降低。此外,土壤中多酚氧化酶活性与微生物量碳、易氧化有机碳含量呈显著正相关(P0.05),CH4排放通量与微生物量碳含量呈极显著正相关(P0.01)。可见,随UV-B辐射增强稻田土壤多酚氧化酶活性降低,进而减少易氧化有机碳和微生物量碳含量,最终导致稻田CH_4排放减少、CO_2和N_2O排放增加。     

添加秸秆生物质炭对酸化茶园土壤N_2O和CO_2排放的短期影响研究

为明确秸秆生物质炭对酸化茶园土壤改良及温室气体排放的影响,采用室内培养试验方法,研究了小麦秸秆生物质炭添加(对照CK:0 g·kg~(-1);低生物质炭B1:8 g·kg~(-1);中生物质炭B2:24 g·kg~(-1);高生物质炭B3:48 g·kg~(-1))对茶园土壤pH值和温室气体排放的影响。结果表明,与对照组CK相比,添加生物质炭显著抑制了酸性茶园土壤N2O的排放(P=0.000),但抑制效应并未随生物质炭添加量的增加而加强,培养期间各处理N2O累积排放量分别为:CK 2.366 mg·kg~(-1),B1 0.444mg·kg~(-1),B2 0.142 mg·kg~(-1),B3 0.207 mg·kg~(-1)。低生物质炭(8 g·kg~(-1))和中生物质炭(24 g·kg~(-1))处理的综合增温潜势(GWP)分别比对照组CK降低了33.45%和25.77%,而高生物质炭处理(48 g·kg~(-1))与对照处理差异不显著。这表明施用中低量生物质炭更有利于茶园土壤的固碳减排。此外,生物质炭显著提高了酸化茶园土壤p H值,生物质炭添加比例越大,p H值越高,故施用作物秸秆生物质炭有利于酸化土壤改良。相关性分析结果表明,土壤N_2O排放与pH值之间呈显著负相关关系,土壤p H值的升高可能是引起N_2O排放量降低的重要原因。     

青海湖高寒藏嵩草湿草甸湿地生态系统CO_2通量变化特征

基于涡度相关系统对青海湖藏嵩草湿草甸湿地生态系统CO_2通量变化特征及其影响因子进行研究。结果表明,青海湖藏嵩草湿草甸湿地生态系统CO_2通量具有明显的日变化和月变化特征。生长季表现为CO_2的净吸收,其吸收峰值出现在12:30—15:00之间,最大值为0.42 mg·m~(-2)·s~(-1),排放峰值出现在20:00—22:30之间,最大值为0.24 mg·m~(-2)·s~(-1)。非生长季日变化较小,总体表现为CO_2的净排放,除了11月,其他月份白天CO_2排放通量都明显大于夜间。2015年青海湖高寒藏嵩草湿草甸湿地生态系统全年净生态系统CO_2交换量为54.55 g·m~(-2),表现为碳源。路径分析表明,土壤温度、光合有效辐射和饱和水汽压差是影响CO_2通量日交换大小的主要控制因子。     

亚热带竹林挥发性有机物排放的模拟

2012年7月至2013年1月,采用松弛涡度积累(Relaxed Eddy Accumulation)技术在我国浙江省亚热带竹林测量了挥发性有机物(BVOC)冠层尺度的排放通量,同步测量了气象参数、太阳辐射(总辐射、直接辐射、光合有效辐射PAR)。利用PAR能量平衡原理,建立了冠层尺度异戊二烯和单萜烯排放的经验模式,经验模式对于日变化、季节变化有较好的模拟。采用不同方法对经验模式进行检验,一般而言,BVOC的模拟值高于测量值。经验模式与MEGANv2.1全球生物排放模式对BVOC排放有比较一致的模拟结果,标准状况下(温度t=30℃、PAR=1 500μmol·m~(-2)·s~(-1)排放因子较接近(异戊二烯分别为4.00和3.60 mg·m~(-2)·h~(-1),单萜烯分别为0.12和0.16 mg·m~(-2)·h~(-1))。经验模式的计算结果表明:竹林BVOC排放主要集中于夏季(7-9月)且以异戊二烯为主(占BVOC排放的87.3%~95.8%)。利用经验模式计算了BVOC排放对各个因子(PAR、水汽、S/Q-散射因子,散射辐射/总辐射)变化的敏感性:当各个因子增加率大于40%时,异戊二烯对PAR的变化最敏感,其次是水汽因子,再次是S/Q;单萜烯对S/Q的变化最敏感,其次是水汽因子,再次是PAR;单萜烯比异戊二烯对S/Q的变化更敏感;异戊二烯和单萜烯对各因子变化的响应是非线性的。冠层尺度上BVOC的排放量与卫星测量的HCHO柱浓度(molec·cm~(-1))之间有良好的线性关系:异戊二烯排放量(mg·m~(-2)·h~(-1))=3.93×10~(-16)HCHO-2.81,单萜烯排放量(mg·m~(-2)·h~(-1))=1.24×10~(-17)HCHO-0.05。对比我国不同生态系统实测的排放通量、排放因子,异戊二烯排放以亚热带竹林最高,其次为温带森林,草地最低;单萜烯排放以温带森林最高,亚热带竹林次之,草地最低。     

沙质草地生长季土壤CO_2排放特征及水热因子分析

草地土壤CO_2排放是陆地生态系统碳循环的关键生态学过程之一,研究其通量特征可以定量评估和预测区域CO_2排放状况,服务于全球气候变化下的区域碳管理。应用LI-8150土壤碳通量测定系统,定位观测并分析科尔沁沙地沙质草地生长季(6—9月)土壤CO_2通量特征,探究水热因子(降水、土壤温度和土壤含水量)对碳排放的影响机制。结果表明,(1)在日动态变化尺度上,晴天和雨天土壤CO_2通量呈现不对称"单峰型"曲线,最高值出现在11:00—16:00,最低值在04:00—06:00。(2)在生长季动态变化尺度上,土壤CO_2日平均通量呈现明显的多峰和季节变化,土壤CO_2月平均日通量分别在7月和9月出现高峰值和低峰值;2016年6月1日—9月30日日平均排放通量最小值(0.35μmol·m~(-2)·s~(-1))出现在晴天(6月8日),最大值(2.68μmol·m~(-2)·s~(-1))出现在雨天(7月23日),生长季平均排放通量为1.26μmol·m~(-2)·s~(-1)。(3)土壤CO_2通量表现为雨天高于晴天,降水事件是扰动土壤CO_2排放的关键因子。(4)土壤CO_2通量与土壤温度和土壤含水量分别表现出不同的时间尺度效应。在日尺度上,无论晴天还是雨天,7月土壤CO_2月平均日通量与表层(5 cm)土壤温度和含水量均呈正相关关系,且相关系数高于其他月份;晴天和雨天土壤含水量和温度的协同作用分别可解释土壤CO_2排放的95.0%和85.5%。在生长季尺度上,晴天的土壤含水量和雨天的土壤温度分别能够解释土壤CO_2排放的63.6%和48.0%;当土壤含水量低于4.87%、土壤温度低于25.94℃时,土壤CO_2排放量随含水量、温度的增加而增加;晴天和雨天土壤含水量和温度的协同作用分别可解释土壤CO_2排放的61.6%和43.7%。     

若尔盖高原季节性淹水沼泽两个生长季甲烷排放通量

为了解若尔盖高原湿地甲烷(CH_4)排放年际变化并准确估算高原湿地CH_4排放通量,在若尔盖高原湿地国家级自然保护区建立1 hm~2季节性淹水沼泽湿地标准样地;于2013和2014年通过静态箱和快速温室气体分析仪测量两个生长季沼泽湿地微地貌区草丘(Hummock)和洼地(Hollow)CH_4排放通量.结果表明:2013年生长季(6~(-1)0月),若尔盖高原湿地微地貌区草丘和洼地CH_4排放通量平均值为7.59和10.12 mg m~(-2) h~(-1),2014年生长季(5~(-1)0月)则分别为0.62和2.74mg m~(-2) h~(-1).2013年生长季湿地微地貌区草丘和洼地CH_4排放通量平均值分别是2014年的12倍和4倍,2014年生长季湿地CH_4排放通量下降的原因可能是夏季(6-8月)水位下降,降低了产CH_4菌群落数量而减少CH_4产生,同时增加了CH_4氧化菌氧化层厚度而加强CH_4氧化,降低CH_4排放通量.另外,发现湿地水位下降,降低了湿地CH_4排放通量对土壤温度的敏感性,表现为Q_(10)值变小.综上,夏季期间的水位在调控若尔盖高原季节性淹水湿地CH_4排放过程中起着关键作用.     

生物炭与有机肥配施对菜地温室气体强度的影响

采用盆栽模拟研究方法,设置对照(CK)、只施氮肥(U)、氮肥与有机肥配施(UM)、氮肥与生物炭配施(UB)以及氮肥、有机肥与生物炭配施(UMB)共5个处理,探究生物炭与有机肥施用对菜地N_2O、CH_4与CO_2排放以及全球增温潜势(GWP)、温室气体强度(GHGI)、N_2O-N排放系数的影响.结果表明,整个观测期间,N_2O排放变幅较大,达0.02-1 559.77μg m~(-2)h~(-1),CH_4排放变幅较小,为-0.09-0.25 mg m~(-2)h~(-1).与N_2O、CH_4相比,处理间CO_2排放通量具有更为相近的波动规律. UB与UMB能显著降低N_2O排放,其中UMB抑制效果最佳,仅为U处理的14.1%. 5个处理间CH_4累积排放量无显著差异,表明氮肥、有机肥与生物炭均非影响CH_4排放的主要原因. UB与UMB间累积CO_2排放量无差异,但二者均显著高于U与UM处理,证明生物炭施用促进了CO_2释放.菜心与苋菜产量均以UMB最高,两种蔬菜产量分别比U处理高25.6%与29.5%. GWP与GHGI均以UMB最低(除对照外),分别为919±266 kg/hm~2与0.04±0.01 kg/kg. UMB的N_2O-N排放系数最低(0.37%),仅为U处理的11.5%.综上所述,生物炭与有机肥配施处理在不降低蔬菜产量的基础上,既能抑制N_2O排放,降低GWP、GHGI与N_2O-N排放系数,又能降低化学氮肥投入量,是值得推荐的施肥措施.考虑到生物炭施用显著促进CO_2排放,需要进一步探究生物炭与有机肥配施的综合净温室效应.(图1表2参45)     

水位对小叶章湿地CO2、CH4排放及土壤微生物活性的影响

湿地生态系统对全球碳平衡和气候变化起着极其重要的作用,而水位波动将影响湿地生物地球化学过程,导致温室气体通量变化,为了明确湿地生态系统温室气体通量以及土壤微生物活性对水位梯度的生态响应,通过野外盆栽培养试验,设T1:-5 cm,T2:0 cm,T3:5 cm,T4:10 cm 4种水位梯度,T1和T2模拟湿地非淹水的水分状况,T3和T4模拟淹水状况,研究了不同水位梯度下小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地CO2、CH4通量、土壤微生物量碳、氮及土壤酶活性的变化规律.结果表明:不同水位条件下,小叶章湿地系统CO2和CH4通量差异较大,-5 cm水位时小叶章湿地CO2通量为(643.35±61.89) mg·m-2·h -1,随着水位增加,CO2通量依次降低6.9%、12.1%、40.0%,且水位升高到10 cm时,小叶章湿地CO2排放量显著降低(P<0.05);而CH4通量则随水位增加呈显著增加趋势,通量变化为(1.52±0.12)~(5.34±0.61) mg·m-2·h-1;水位对微生物活性影响显著,非淹水条件下小叶章湿地土壤微生物量碳、氮含量以及土壤蔗糖酶、淀粉酶活性高于淹水土壤,且随着淹水位增加,微生物活性显著降低.     

太湖沉积物反硝化功能基因丰度及其与N_2O通量的关系

温室气体N_2O的生成和排放与反硝化功能微生物关系密切,探讨沉积物反硝化微生物功能基因丰度及其与N_2O通量的关系有助于更好地理解沉积物N_2O生成与排放的微生物学机制。以太湖为研究对象,采用定量qPCR(Quantitative PCR)技术测定了太湖沉积物反硝化功能基因(nirK、nirS、norB和nosZ)丰度,阐明了太湖沉积物反消化功能基因丰度的季节变化规律,并分析了反硝化功能基因丰度与沉积物N_2O通量及其他环境因子的关系。结果表明:太湖沉积物反硝化功能基因丰度呈现夏秋季高冬春季低,具有明显的季节变化特征,norB基因丰度最高,均值为9.03×10~9 copies·g~(-1),其次为nir S基因(1.14×10~9copies·g~(-1)),nirK和nosZ基因丰度均值分别为3.04×10~8copies·g~(-1)和1.09×10~8copies·g~(-1)。沉积物TN和NO_2~-是影响反硝化功能基因丰度的重要环境因子。夏秋季沉积物N2O通量为-0.12-0.04nmol·g~(-1)·h~(-1),均值为-0.05nmol·g~(-1)·h~(-1),与反硝化功能基因(nir K、nir S和nir B)丰度呈显著正相关(P0.05),表明反硝化过程消耗了N_2O。冬春季沉积物N_2O通量为-0.05-0.48 nmol·g~(-1)·h~(-1),均值为0.27 nmol·g~(-1)·h~(-1),与反硝化功能基因丰度不具显著相关性,表明反硝化作用可能不是N_2O产生的主要过程。     

南方冬季种养结合模式对双季稻田CH_4和CO_2排放的影响

以不同冬季种养结合模式下双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-便携式温室气体自动分析仪法研究了冬闲田不同种养制度下双季稻田CH_4和CO_2排放特征,同时分析了CH_4和CO_2排放与主要环境和植株因子的相关性。结果表明:与冬季休闲-双季稻相比,冬季种植绿肥或绿肥结合养鸡对稻田CH_4和CO_2排放的季节变化模式无明显影响,但对排放通量有影响。2个稻季,冬季种植紫云英(Astragalus sinicus)结合养鸡处理CO_2累积排放量较冬闲、冬季种植黑麦草(Lolium perenne)、冬季种植紫云英、冬季种植黑麦草结合养鸡处理分别提高150.23%、2 034.43%、102.08%和98.68%(P0.05)。与冬闲-双季稻相比,冬季种植紫云英结合养鸡显著降低2个稻季CH_4累积排放量的42.67%(P0.05),冬季种植黑麦草结合养鸡和冬季种植紫云英处理分别提高21.40%和48.55%(P0.05)。CH_4排放通量与气温呈极显著正相关,与植株地上部干物重和体积呈极显著负相关。CO_2排放通量与植株地上部干物重和体积呈极显著正相关,与土温呈极显著负相关,与光合有效辐射(PAR)呈显著负相关。     

互花米草入侵盐沼湿地CH_4和N_2O排放日变化特征研究

甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)是导致全球气候变暖的2种重要温室气体,探索其源汇及地域排放特征一直是全球变化研究领域的核心内容。CH4和N2O通量的日变化研究是正确估算大时间尺度下CH4和N2O排放量的基础。利用静态箱法原位观测了江苏沿海芦苇(Phragmites australis)、盐蒿(Suada salsa)、光滩、水面以及互花米草(Spartina alterniflora)入侵湿地CH4和N2O排放的日变化特征。结果表明,1)互花米草湿地地上部生物量为1.70 kg·m-2,土壤有机碳质量分数为13.55 g·kg-1;分别是芦苇和盐蒿湿地的2.50~3.43和2.15~4.15倍。2)互花米草和芦苇湿地土壤10 cm处氧化还原电位(Eh)有明显日变化,最低值出现在3:00,最高值出现在12:00;光滩和盐蒿湿地没有明显的日变化。3)互花米草湿地CH4日平均排放通量为0.52 mg·m-2·h-1,是其他湿地的2.12~6.40倍;N2O日平均通量为-3.24μg·m-2·h-1,显著低于盐蒿湿地、光滩和水面(P0.05)。互花米草和芦苇湿地CH4排放通量最高值(0.73 mg·m-2·h-1和0.30 mg·m-2·h-1)出现在15:00,最低值(0.37mg·m-2·h-1和0.17 mg·m-2·h-1)出现在3:00,均与土壤孔隙水中CH4浓度呈显著负相关(P0.05)。互花米草湿地CH4排放通量与10 cm土温、Eh和生态系统CO2净交换量(NEE)显著正相关(P0.05)。互花米草和芦苇湿地N2O通量9:00-18:00为负值,21:00—6:00为正值,均与NEE呈显著负相关(P0.05)。盐蒿湿地、光滩和水面CH4和N2O排放通量没有明显日变化特征。互花米草入侵提高了沿海湿地CH4排放,但降低了N2O排放,植物对CH4传输作用以及向根际传输O2和易分解有机物是导致互花米草和芦苇湿地CH4和N2O排放表现出日变化特征的原因。