透明箱法监测稻田生态系统CO2通量的研究

采用透明箱法对稻田生态系统CO₂通量进行了田间定位观测,并对透明箱内CO₂浓度的变化规律及拟合方法进行了探讨.结果表明,在水稻生长旺盛期的晴天(白天),箱内CO₂浓度随测定时间呈非线性变化,因此用常规的线性拟合法(LR)计算的CO₂净吸收通量明显低于指数一级动力学拟合法(ER).在水稻生长旺盛期的阴天、成熟期以及夜间,箱内CO₂浓度随测定时间表现为线性变化,LR法与ER法的CO₂净吸收通量计算结果无显著差异.在水稻生长期间,基于LR法的稻田生态系统碳累积吸收量结果明显低于ER法,而后者与常用方法(植物净固定碳量减去土壤异氧呼吸排放碳量)的计算结果比较接近.证实了当植被同化速率较强时,采用ER法对透明箱内CO₂浓度随时间的变化进行拟合并计算CO₂净吸收通量较为适宜.同时表明采用透明箱法观测农田生态系统CO₂通量是可行的.     

气候变化背景下中国陆地生态系统碳储量及碳通量研究进展

全球气候变化对全球生态系统的结构、功能和过程产生了重要影响,成为各国政府、社会公众以及科学界共同关心的焦点问题。陆地生态系统碳循环又是当前气候变化和区域可持续发展研究的核心内容之一,影响到经济和社会发展的各个方面。因此,开展陆地生态系统碳储量和碳通量的研究仍将是气候变化研究中的重点内容。总结了近年来国内森林、土壤、草地、农田四种陆地生态系统在碳储量、碳通量方面取得的研究成果和不足：随着遥感、GIS及模型的发展和应用,森林、草地生态系统碳储量的研究精度和范围要高于农田和土壤,而农田和土壤生态系统碳储量的研究多基于典型性样地和大量实验数据,结果受制于样点布设和采样密度;目前,土壤生态系统碳储量结果多基于上世纪80年代全国二次土壤普查数据计算所得,且总有机碳库的估算存在较大差异,土壤有机碳的组分研究中易氧化有机碳库研究滞后于总有机碳,迫切需要对我国现有土壤有机碳进行研究;农田生态系统受人类活动干扰强烈,从一个或几个站点到全国尺度都有对农田土壤有机碳贮量的研究成果,与国外相比,我国试验田的设置时间短,资料积累较少,更多侧重不同施肥方式下农作物产量和农田合理的施肥培肥模式研究,农田土壤有机碳含量关系我国农业生产和粮食安全,对农田土壤固碳机理的研究仍将是今后关注的焦点。各生态系统碳通量的监测取得了一定成果,近年来涡度相关系统在森林、土壤、草地、农田生态系统中得到了广泛的应用。并从气候、人类活动两个因素分析了其对生态系统碳储量、碳通量的影响。针对目前存在的问题,进一步指出了目前国内不同生态系统中碳循环在现状研究、有机碳变化机制、模型建立及气候变化和人类活动影响下的碳库时空格局方面得到加强。     

白塔堡河上覆水与沉积物间隙水N、P分布特征

为研究河流沉积物与间隙水间营养盐的迁移规律,采集白塔堡河干流平水期上覆水和沉积物间隙水样品,分析N、P分布特征,计算沉积物-水界面N、P扩散通量,并对上覆水与间隙水中营养盐含量进行回归分析. 结果表明:上覆水和间隙水中ρ(TN)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均为农村带河段最低,城镇带和城市带河段较高. N、P的主要来源,农村带河段为农村灰水和面源污染,城镇带河段为生活污水和工业园排水,城市带河段为城市生活污水和工业废水. 间隙水中各营养盐质量浓度基本上都高于上覆水,空间分布趋势相似. NH₃-N、NO₂--N、NO₃--N和PO₄3--P在沉积物-水界面的平均扩散通量分别为0.429、0.134、0.080和0.143μmol/(m2·d),表明沉积物是上覆水重要的N、P源. 表层沉积物间隙水与上覆水中的ρ(NH₃-N)(R2=0.874,P=0.0002)和ρ(PO₄3--P)(R2=0.704,P=0.0005)均呈极显著相关,ρ(NO₂--N)呈显著相关(R2=0.501,P=0.0020),ρ(NO₃--N)的相关性(R2=0.353,P=0.0150)不显著,说明白塔堡河沉积物间隙水中的N主要以NH₃-N形态向上覆水中扩散;而间隙水中的P主要以PO₄3--P形态向上覆水中扩散.      

中国草地N2O通量日变化观测对比研究

研究分析了我国20世纪90年代以来科学工作者利用静态箱-气相色谱法对内蒙古呼伦贝尔草原和锡林郭勒草原、青藏高寒草原等不同草原类型所开展的日变化通量观测数据并进行了对比分析研究.结果表明:我国草地N2O通量的日变化规律明显,日变化形式呈多峰型,我国草地均表现为N2O排放源,日均通量的对比顺序是:贝加尔针茅草甸草原>羊草草甸草原>羊草典型草原>高寒草甸[(42.82±15.96)>(29.17±13.03)>(4.91±2.12)>(0.89±0.67)μg/(m2?h)];10:00~14:00和夜间0:00左右所观测的N2O通量均可代表当日平均通量;夜间N2O的排放对整个日通量有重要贡献,其排放量占到全日排放总量的46%以上,草地夜间N2O的排放通量应该受到重视.另外,本文讨论了水分和温度作为主要环境因子对N2O通量日变化的影响,以及不同植被类型和人类活动(放牧和刈割)对N2O通量的日变化的影响.     

北京地区二噁英类的环境多介质迁移和归趋模拟

以二噁英类为研究对象,利用LevelⅢ多介质逸度模型模拟计算了稳态假设下二噁英类在北京地区空气相、水相、土壤相和沉积物相中的浓度分布及各相间的迁移通量.结果表明:二噁英类在空气和土壤相中的模拟输出浓度(以I-TEQ计,全文同)范围分别为0.32～0.34 pg/m3和0.33～1.14 ng/kg,而相应环境相中的实测值分别为0.33 pg/m3和1.48 ng/kg,二者吻合较好,验证了该模型在北京地区的适用性;北京地区二噁英类的主要迁移过程为空气相—土相沉降和空气相—水相沉降.土壤和大气降解是二噁英类的主要消亡途径,二者占总降解量的99.1%.土壤相是二噁英类的最大储库,其占总量的97.8%.      

大气氮湿沉降对青山湖富营养化的影响

针对大气湿沉降氮的区域通量问题,通过2008年春、夏季对临安青山湖区湿沉降中氮素化学形态的分析,揭示了大气氮湿沉降的时间分布特征,通过估算大气氮湿沉降的输入通量,研究湿沉降对湖区水体富营养化的贡献.结果表明,春季青山湖降水总氮浓度范围为(1.30±0.02)—(9.80±0.85)mg.L-1,其中铵态氮占总氮比例最高,为40.7%,硝态氮和有机氮的比例分别为33.5%和25.8%;雨水氮浓度随着降雨强度的增大呈显著下降趋势,铵态氮和硝态氮所占的比例随着降雨的进行会逐渐升高,而有机氮的比例却有不断降低的趋势;青山湖春季大气氮沉降负荷为6.64 kg.hm-2,雨水中平均的氮浓度为(4.86±0.65)mg.L-1,严重超过了水体富营养化0.2 mg.L-1的阈值,对青山湖水生生态系统造成潜在的威胁.     

疏浚对大连湾生物可利用磷的水体浓度和沉积物-水界面交换通量的影响

利用FeO/CAM复合膜对大连湾已疏浚区与疏浚影响区海水水体中生物可利用磷(Bio-available phosphorus,BAP)浓度和水质指标进行调查,并通过实验室培养法、间隙水浓度梯度估算法和薄膜扩散梯度技术(Diffusivegradients in thin films technique,DGT)法分别测定沉积物-水界面间BAP交换通量.结果表明,由于受到调查海区附近正在进行的疏浚工程的影响,疏浚影响区水体中浊度和悬浮物含量平均值高于已疏浚区,且疏浚影响区水体中BAP的平均浓度(22.2μg L-1)高于已疏浚水体(19.5μg L-1);而疏浚影响区叶绿素a和溶解氧的浓度明显低于已疏浚区.沉积物-水界面间BAP交换通量研究结果显示,BAP主要由沉积物向上覆水中扩散,沉积物是BAP交换的源;间隙水浓度梯度估算法和DGT法测定的BAP交换通量相似,但远低于实验室培养法测定值;BAP在已疏浚区沉积物-水界面间的交换通量小于疏浚影响区,说明在一定时间内疏浚可以减弱沉积物内源磷的释放.     

酞酸酯在空气和土壤两相间迁移情况的初步研究

以东北某钢铁厂及其周边区域为研究对象,利用气相色谱-质谱(GC-MS)方法分析了空气中15种酞酸酯的浓度,并采用基于实测浓度的逸度模型探讨了酞酸酯在空气和土壤两相间的迁移方向和迁移通量.结果表明,研究区域空气中15种酞酸酯总浓度(∑PAEs)在170—487 ng.m-3之间;DMP(邻苯二甲酸二甲酯)、DEP(邻苯二甲酸二乙酯)和DPP(邻苯二甲酸二戊酯)从土壤相向空气相迁移,迁移通量分别为93.5—117.0 g.month-.1km-2,50.2—108.2 g.month-.1km-2和9.4—15.5 g.month-.1km-2;DiBP(邻苯二甲酸二异丁酯)、DBP(邻苯二甲酸二丁酯)、DEHP[邻苯二甲酸双(2-乙基己基)酯]和DINP(邻苯二甲酸二壬酯)从空气相向土壤相迁移,迁移通量分别为530.6—1395.9 g.month-1.km-2,323.8—2408.8 g.month-1.km-2,1302.7—9839.6 g.month-.1km-2和131.4—205.9 g.month-.1km-2.     

潮汐作用下短叶茳芏湿地N2O排放规律及踩踏干扰研究

采用静态箱-气相色谱及浮箱-气相色谱法,对闽江河口鳝鱼滩湿地潮间带短叶茳芏（Cyperus malaccensis var.brevifolius）湿地和踩踏造成的裸露湿地N2O通量进行测定。结果表明,短叶茳芏湿地在涨潮前、涨落潮中和落潮后N2O通量差异性极显著（P=0.001〈0.01）,不同潮日（7 d内）的N2O通量差异性不显著（P=0.103〉0.05）。涨潮前、涨落潮过程中和落潮后,短叶茳芏湿地平均通量分别为19.48μg.m-2.h-1、12.80μg.m-2.h-1和51.41μg.m-2.h-1,总平均通量为33.1μg.m-2.h-1,表明白天短叶茳芏湿地为N2O的排放源。涨潮前,末次观测短叶茳芏湿地N2O通量最低,多数都为负值,落潮后过2~3 h,短叶茳芏湿地N2O通量出现日最大值。踩踏改变了短叶茳芏湿地N2O通量规律并降低了短叶茳芏湿地N2O通量。涨潮前,裸露湿地N2O平均排放量（27.25μg.m-2.h-1）低于短叶茳芏湿地（42.51μg.m-2.h-1）,但差异性不显著（P=0.527〉0.05）;落潮后,裸露湿地N2O平均排放量（0.86μg.m-2.h-1）极显著低于短叶茳芏湿地（63.59μg.m-2.h-1）（P=0.006〈0.01）。     

基于地基监测的人为源温室气体排放通量反演研究进展

不同尺度下温室气体的空间分布及变化趋势是研究气候变化的基础,也是评估相关减排政策实施效果的重要依据。当前碳排放核算主要基于排放清单,不确定性较大。基于监测数据的碳排放核算能够有效评估和修正排放清单结果,是对当前方法的有效补充。国内温室气体的监测主要针对污染源和环境浓度,对于人为源温室气体排放通量的监测研究较少。该文分析了近年来国内外基于地基监测的人为源温室气体排放通量研究,主要的研究方法可分为2类:柱浓度空间分布结合三维风场数据反演排放通量;结合实测体积分数、大气扩散模型和统计优化模型修正先验排放通量结果,以获取更准确的后验排放通量。通过分析和对比2种方法的优势和局限,讨论不同通量反演方法的适用场景。建议我国未来应构建适用于不同空间尺度的温室气体通量监测反演体系,综合利用多种监测手段,以校核验证排放清单,并为制定温室气体减排策略和评估应对气候变化工作成效提供技术支撑。