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。     

不同种植制度对稻田旱作季节CH4和N2O排放的影响

通过大田试验研究了稻田旱作季节几种典型种植制度对CH4和N2O排放的影响,包括休闲（fallow）、油菜对照（OR-ck）、小麦对照（W-ck）、油菜施N（OR-N）和小麦施N（W-N）5个处理。试验结果表明,稻田旱作季节N2O排放明显,CH4排放量较低,甚至表现为弱的CH4汇。稻田旱作季节N2O排放除受到N肥和种植制度影响外,还受土壤含水量影响,施N处理显著促进了N2O排放,降雨后N2O排放明显。小麦和油菜施N处理N2O平均排放通量分别为18.51和13.47μg·m^-2·h^-1,季节累积排放量分别为87.31和59.48 mg·m^-2,均显著高于对照和休闲处理。不同作物种类间N2O平均排放通量无显著差异,N2O季节累积排放量则表现为小麦显著高于油菜。各处理综合温室效应（100 a）依次为：OR-N〉W-N〉W-ck〉fallow〉OR-ck。各施N处理综合温室效应以N2O为主,但各无N处理则以CH4为主,也不容忽视。     

不同施肥处理对红壤晚稻田CH4排放的影响

选取不同施肥处理的双季稻田为研究对象,采用静态箱一气相色谱法对晚稻田CH4排放通量进行观测。结果表明,与不施肥对照（T1）相比,各施肥处理CH4排放通量均有不同程度增加。其中秸秆还田＋化肥处理（T5）CH4平均排放通量为9．96mg·m^-2·h^-1,比增氮磷施肥处理（T4）和对照分别增加26．1％和120．0％;平衡施肥处理（T2）和减氮磷施肥处理（T3）CH4平均擗放通量比对照增加20％左右。说明施化肥可能提高水稻植株运输能力,进而增加CH4排放,但并未发现施化肥处理（T1、T2、T3和T4）之间CH4排放存在显菩差异。同时对相关环境因素的分析表明,各处理CH4排放通量与土壤5cm深处温度间存在指数函数关系,并与田间水层厚度呈正相关关系（P〈0．05）。综合考虑温室效应和稻谷产量,认为他为推荐施肥方式,即N、P2O5和K2O施用量分别为180、90和135kg·hm^-2,在插秧前1d施入占总N量70％的碳铵和全部磷肥、钾肥（过磷酸钙和氯化钾）作为基肥,并存分蘖期（2008年7月19日）追施占总N量30％的尿素。     

施肥与不施肥措施下小麦田的CO2、CH4、N2O排放日变化特征

二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）是对全球气候变化影响最大的温室气体。由于土壤与大气之间的水热交换需要一定的传导平衡时间,因此土壤温室气体与温湿度之间的关系存在不同的表现形式。目前,有关温室气体研究多集中于季节性排放特征,而关于CO2、CH4、N2O的日变化研究却少见报道。以北京小麦（Triticum aestivuml）农田土壤为研究对象,对施肥和不施肥条件下CO2、CH4、N2O交换通量和气温、土壤温度进行连续观测,来探讨3种温室气体的日变化特征。采用人工静态暗箱法对小麦田土壤进行连续48 h原位观测,每2 h测定1次,每次盖箱时间为30 min。气体样品中的CO2、CH4、N2O用气相色谱仪（Agilent 6890A,FID/ECD）测定。结果表明：施肥与不施肥条件下小麦生育后期麦田土壤CO2、CH4、N2O交换通量具有明显的日变化特征。土壤表现为CH4的吸收汇、CO2和N2O的排放源。CH4的吸收通量、CO2和N2O的排放通量均表现为施肥区＞对照区。CO2、CH4的交换通量的70%以上出现在白天,而施肥区和对照区的N2O白天排放通量分别达到全天的81.8%、91.1%。另外,相关性分析表明,CO2、N2O交换通量的日变化与气温和5 cm地温呈极显著（P＜0.01）或显著（P＜0.05）的正相关关系,且N2O交换通量日变化与10 cm地温呈现极显著的正相关关系,说明温度是影响CO2、N2O交换通量日变化的重要因素;而气温、5 cm地温、10 cm地温对CH4交换通量日变化不存在显著性影响。     

三江平原湿地岛状林CH4和N2O排放通量的特征

利用静态箱-气相色谱法对三江平原湿地岛状林生长季N2O、CH4的排放通量进行了为期4个月的原位测定,分析了三江平原湿地岛状林CH4、N2O排放通量的季节特征,并初步探讨了CH4、N2O排放通量与温度和土壤水分的关系.湿地岛状林CH4、N2O通量均呈现出明显的正负交替的变化特征, 通量范围分别为-560.45～706.35 μg/(m2·h)和-28.87～43.59 μg/(m2·h), 季节均值分别为41.88 μg/(m2·h)和11.56 μg/(m2·h).结果表明, 湿地三江平原湿地岛状林土壤是CH4和N2O的汇.相关分析表明,CH4和N2O的排放与箱内温度具有弱相关性.土壤水分是影响湿地岛状林土壤CH4吸收、排放关系的重要因素, 而土壤的干湿交替能促进岛状林土壤N2O的排放.     

季节性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河河滨湿地公园中具有14年历史的补偿河流分岔季节性人工湿地中,运用静态箱-气象色谱法测定了季节性人工湿地中甲烷（CH4）时空排放通量。结果表明：1）CH4排放通量非常低,全年的平均值（以CH4-C计）仅为0.09 mg·m-2·h-1;2）CH4排放通量具有明显的季节性变化规律,年周期的CH4排放通量呈单峰型变化规律,6月份出现排放峰值,但CH4排放通量与土壤温度却无显著相关性;3）季节性人工湿地中心区和边缘区域中的CH4排放量分别为0.03（0.06）和0.03（0.12）mg·m-2·h-1,无显著性差异（P〉0.05）。因此,可见通过设计具有既长又浅形状和湿-干-湿交替水文条件的人工湿地,不仅可应用于其他的河流冲积平原的修复,也可在不同的气候和水文条件下检验其生态服务功能。     

不同水分条件下巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地夏季N_2O日排放特征

在气候变暖背景下温室气体排放特征的研究已成为全球变化的研究热点之一,而湿地生态系统与温室气体排放有着密切的关系。湿地N2O排放对水分变化的响应机制研究对干旱区高寒湿地的科学管理具有重要意义。以新疆天山中部巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地为研究区,采用静态箱-气相色谱法,对处于不同水分条件下高寒湿地生态系统N2O排放特征进行研究。结果表明:(1)常年积水区、季节性积水区、常年干燥区生态系统N2O的日平均排放通量分别为1.27、0.99、0.98μg·m-2·h-1。生态系统日N2O累积排放量分别为常年积水区30.61μg·m-2、季节性积水区23.97μg·m-2、常年干燥区23.08μg·m-2。(2)季节性积水区生态系统N2O排放日变化表现为3峰曲线,其峰值分别出现在2:00(1.30μg·m-2·h-1)、11:00(1.28μg·m-2·h-1)和21:00(1.66μg·m-2·h-1),而常年干燥区生态系统N2O排放日变化表现为双峰曲线,峰值分别出现在9:00(1.40μg·m-2·h-1)和17:00(1.42μg·m-2·h-1)。(3)环境因素显著影响着湿地生态系统N2O排放,地表植被活体生物量与生态系统N2O累积排放量呈现显著正相关性,在常年积水区地下10 cm土壤温度与生态系统N2O排放通量相关性达到显著水平(F=8.326,P=0.018),在季节性积水区土壤含水量与生态系统N2O排放通量有显著相关性(F=4.787,P=0.043)。     

水热条件对不同坡位兴安落叶松林土壤CH4通量的影响

兴安落叶松林是我国北方最大的针叶林,在我国具有重要的碳汇地位,对我国以及全球的气候变化具有重要影响。由于独特的高寒高湿和多年冻土的特殊生态环境,兴安落叶松林土壤中 CH4的吸收与释放的规律与众不同。因此,开展对土壤 CH4动态及其与环境关系的研究,对揭示兴安落叶松林碳汇能力的形成、碳释放动态以及兴安落叶松林对气候变化的作用具有重要的理论和实践意义。作者于2011年5月到9月间在内蒙古根河国家生态站,在不同坡位的4种典型兴安落叶松林群落中布设样地,采用静态箱-红外气体分析仪收集气体并分析CH4通量的变化,同时测定不同深度的土壤温度,测定土壤含水率。借助SAS方差分析、相关性分析等统计方法,对兴安落叶松林土壤CH4通量的季节变化进行研究,同时分析土壤温度及含水率对 CH4通量的影响。结果表明,CH4的季节动态变化规律：坡顶 CH4通量为春季释放,夏季吸收,秋季释放,吸收大于释放,通量的平均值为-68.12μg·m^-2·h^-1;坡上部CH4通量为春夏秋3季均吸收,通量的平均值为-342.49μg·m^-2·h^-1;坡下部CH4通量为春季释放,夏季吸收,秋季释放,释放大于吸收,通量的平均值为67.8μg·m^-2·h^-1;坡脚CH4通量为春夏秋3季均释放,通量的平均值为263μg·m^-2·h^-1。总的来说,在生长季兴安落叶松林土壤甲烷通量吸收大于释放,说明地处寒温带的大兴安岭是CH4的汇。观测期间CH4通量与温度及土壤含水率均有一定的相关性,二者从不同角度影响CH4通量的变化,而随着坡位的变化土壤水热条件也随之改变,这同样是影响CH4通量的一个重要因素。     

水旱轮作稻田旱作季种植不同作物对CH4和N2O排放的影响

甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）是仅次于二氧化碳（CO2）的重要温室气体,农田是大气CH4和N20的重要来源,但目前农业措施对CH4和N2O排放的影响尚不明确。以水旱轮作稻田旱作季休闲为对照,采用静态箱．气相色谱法研究了种植紫云英、黑麦草、冬小麦以及油菜等4种作物对稻田旱作季CH4和N2O排放及其温室效应的影响。结果表明：水旱轮作稻田旱作季CH4排放通量较低,而N2O排放较为明显。稻田旱作季CH4平均排放通量表现为油菜〉黑麦草〉冬小麦〉紫云英〉休闲,依次为8．96、7．19、6．94、6．52和6．02μg·m-2·h-1,季节N20平均排放通量的顺序是油菜（61．1lμg·m-2·h-1）〉冬小麦（52．5lag·m-2·h-1）〉黑麦草（34．0μg·m-2·h。）〉休闲（15.3lμg·m-2·h-1）〉紫云英（13．6lμg·m-2·h-1）。稻田旱作季种植不同作物对CH4和N2O季节总排放量的影响达到极显著水平（P〈0．01）,C144和N2O季节总排放量均以种植油菜为最大,分别达到43．2和294．7mg·m-2,比对照休闲增加49％和299％。种植油菜、冬小麦和黑麦草较对照休闲显著增加稻田旱作季总增温潜势（P〈0．05）,紫云英和休闲处理间总增温潜势无显著差异（P〉0．05）。研究表明,种植油菜、冬小麦和黑麦草等作物由于氮肥的施用增加了水旱轮作稻田旱作季温室效应。     

种植不同冬季作物对稻田甲烷、氧化亚氮排放和土壤微生物的影响

研究双季稻收获后填闲种植不同冬季作物在其生长季节内甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的排放特征,对合理利用冬闲稻田、发展冬季作物生产及合理评价不同种植模式具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法对冬季免耕直播黑麦草、紫云英和冬闲的双季稻田中CH4和N2O排放及其相关微生物数量变化进行了分析。在冬季作物生长期,不同冬季作物稻田CH4和N2O排放通量均显著高于对照（冬闲）,CH4和N2O排放通量均表现为免耕直播黑麦草〉免耕直播紫云英〉冬闲;免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田CH4排放量分别为2.28和1.07 g·m^-2,分别比对照增加241.92%和60.63%;N2O排放量分别为0.59和0.48 g·m^-2,分别比对照增加71.93%和40.06%;各处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量变化范围分别为0.33×10^2 163.37×10^2 cfu·g^-1、11.05×10^3~245.68×10^3 cfu·g^-1、3.21×10^3~178.26×10^3 cfu·g^-1和10.47×10^5~198.88×10^5 cfu·g-1,免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌和反硝化细菌的数量均显著高于冬闲,其中免耕直播黑麦草处理稻田土壤的产甲烷细菌、甲烷氧化细菌和硝化细菌数量显著高于免耕直播紫云英处理,而免耕直播紫云英处理稻田土壤反硝化细菌的数量则显著高于免耕直播黑麦草处理。研究结果显示,种植不同冬季作物能促进稻田生态系统中CH4和N2O的排放,而这两种气体的排放量与稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化菌、硝化细菌和反硝化细菌数量变化密切相关。     

苏北潮滩群落交错带互花米草斑块与土著种竞争关系研究

选取盐城滨海湿地典型滩地（互花米草与碱蓬交错区、碱蓬滩）互花米草斑块,研究互花米草和本地种的生长特征、斑块微生境变化和互花米草与本地种的相对竞争力。结果表明：①和本地土著种碱蓬Suaeda salsa、芦苇Phragmites australis相比,入侵种互花米草Spartina alterniflora能更有效地改善微生境,其发达根系能够提高土壤含水量,互花米草的耐盐特性和泌盐作用能够使得互花米草在高盐度环境中生存,并有效的降低土壤盐度;②在互花米草与碱蓬交错区,从互花米草斑块边缘到中心,碱蓬的长势显著变弱,互花米草的长势显著增强,互花米草与碱蓬的相对竞争力为1.94±0.94,互花米草的竞争能力明显强于碱蓬;③在碱蓬滩,从互花米草斑块边缘到中心,碱蓬、芦苇的长势显著变弱,互花米草的长势显著增强,互花米草与碱蓬的相对竞争力为0.87±0.30,互花米草与碱蓬之间的竞争相对平衡;④因此,互花米草可能通过种间竞争不断侵蚀碱蓬生境,从而取代当地土著植被碱蓬和芦苇。     

珠江三角洲四种森林类型土壤CO_2通量特征研究

采用开路式土壤CO2通量测量系统Li-8100＆Li-8150对珠江三角洲地区尾叶桉（Eucalyptus urophylla）人工林、乡土树种恢复林、针阔叶混交林和常绿阔叶林4种林型的土壤CO2通量进行了观测。结果表明：4种森林类型年均土壤CO2通量为尾叶桉人工林（3.35μmol.m-2.s-1）〉针阔叶混交林（2.66μmol.m-2.s-1）〉乡土树种恢复林（2.09μmol.m-2.s-1）〉常绿阔叶林（1.86μmol.m-2.s-1）;旱季土壤CO2通量明显小于雨季。前3种森林类型凋落物呼吸处理表明,旱季对照组土壤CO2通量均小于相应的去除凋落物组、雨季则相反,全年的对比结果显示,3种森林类型的凋落物呼吸贡献分别达到1.3%、7.1%和10.8%。土壤CO2通量与10 cm土壤温度呈显著指数相关,且土壤CO2通量温度敏感指数表现为针阔叶混交林Q10最大（3.49）,尾叶桉人工林Q10最小（1.95）。     

DNDC模型对川中丘陵区稻田CH_4、N_2O排放的模拟对比分析

利用IKONOS高分辨率（1m）卫星遥感图,进行典型抽样和地形→土地利用→土地覆盖→综合信息提取的方法,选定了代表川中丘陵区类特征的四川省金堂县为研究区域,通过对研究区域中不同固定耕作制度下代表性田块的选取,于2005年5月—2006年5月对田块管理者进行作物田间管理、作物产出等农业生产实际情况调查和分析,进行土壤理化性状、水样的测定,并结合当地的气象资料,利用DNDC模型模拟川中丘陵区不同耕作制度下稻田温室气体的排放情况。结果表明：冬水田-水稻田（PF）水稻生长期CH4排放通量为2.24 kg.hm-2.d-1,占年排放量的80.73%;水稻生长期和冬闲期N2O通量分别为0.033和0.003 6 kg.hm-2.d-1,水稻生长期排放量为4.28 kg.hm-2,占年总排放量的83.59%。CH4和N2O排放量在水稻整个生季节存在明显的互为消长关系。油菜-小麦田（RR）水稻生长期CH4排放通量为1.16 kg.hm-2.d-1,是休闲期的20.71倍,水稻生长期CH4排放量占年排放量的90.48%;水稻生长期和非水稻生长期N2O排放通量分别为0.070和0.027 kg.hm-2.d-1,水稻生长期N2O排放量为8.01 kg.hm-2,占年排放量的54.19%。小麦-水稻田（RW）水稻生长期CH4排放通量为1.24 kg.hm-2.d-1,是休闲期的21.02倍。水稻生长期CH4排放量占年排放量的89.75%;水稻生长期和非水稻生长期N2O排放通量分别为0.089和0.030 kg.hm-2.d-1,水稻生长期N2O排放量为9.61 kg.hm-2,占年排放量的55.23%。PF年CH4排放量是RR和RW的近3倍,且少一季作物产量,应尽量将冬水田改为两季田。     

DNDC模型对川中丘陵区稻田CH4、N2O排放的模拟对比分析

利用IKONOS高分辨率(1m)卫星遥感图,进行典型抽样和地形→土地利用→土地覆盖→综合信息提取的方法,选定了代表川中丘陵区类特征的四川省金堂县为研究区域,通过对研究区域中不同固定耕作制度下代表性田块的选取,于2005年5月—2006年5月对田块管理者进行作物田间管理、作物产出等农业生产实际情况调查和分析,进行土壤理化性状、水样的测定,并结合当地的气象资料,利用DNDC模型模拟川中丘陵区不同耕作制度下稻田温室气体的排放情况。结果表明:冬水田-水稻田(PF)水稻生长期CH4排放通量为2.24 kg.hm-2.d-1,占年排放量的80.73%;水稻生长期和冬闲期N2O通量分别为0.033和0.003 6 kg.hm-2.d-1,水稻生长期排放量为4.28 kg.hm-2,占年总排放量的83.59%。CH4和N2O排放量在水稻整个生季节存在明显的互为消长关系。油菜-小麦田(RR)水稻生长期CH4排放通量为1.16 kg.hm-2.d-1,是休闲期的20.71倍,水稻生长期CH4排放量占年排放量的90.48%;水稻生长期和非水稻生长期N2O排放通量分别为0.070和0.027 kg.hm-2.d-1,水稻生长期N2O排放量为8.01 kg.hm-2,占年排放量的54.19%。小麦-水稻田(RW)水稻生长期CH4排放通量为1.24 kg.hm-2.d-1,是休闲期的21.02倍。水稻生长期CH4排放量占年排放量的89.75%;水稻生长期和非水稻生长期N2O排放通量分别为0.089和0.030 kg.hm-2.d-1,水稻生长期N2O排放量为9.61 kg.hm-2,占年排放量的55.23%。PF年CH4排放量是RR和RW的近3倍,且少一季作物产量,应尽量将冬水田改为两季田。