植物对沼泽湿地生态系统N2O排放的影响

利用静态暗箱/气相色谱法连续3个生长季(2003-2005年)对三江平原小叶章草甸和毛果苔草沼泽N2O排放通量进行野外对比观测试验.结果表明,植物不同生长阶段对湿地生态系统N2O排放通量的影响不尽相同.植物的参与促进了湿地生态系统N2O的排放,2003-2005年生长季小叶章草甸土壤-植物系统N2O排放通量分别是土壤表观N2O排放通量的1.58倍、2.09倍和2.34倍,同期毛果苔草沼泽土壤-植物系统N2O排放通量分别是土壤表观N2O排放通量的1.86倍、1.50倍和1.33倍.3个生长季小叶章草甸N2O排放通量均大于毛果苔草沼泽,这主要是由土壤理化性质的空间变异性以及水文情况的差异造成的.     

三江平原小叶章湿草甸CH4地-气交换特征

用密闭不透明箱-气相色谱法对三江平原小叶章湿草甸进行了为期2 a的现场观测研究.结果表明三江平原季节性积水的小叶章湿草甸全年CH4排放呈明显的双峰型变化.在非冰冻期(5月至10月)CH4排放通量为0.297～18.914 mg·m-2·h-1, 排放峰值出现在6月和8月、9月;冰冻期(11月至次年4月)CH4排放通量为0.048～2.921 mg·m-2·h-1, 排放低值出现在冬季的12月至次年3月之间,以及发生季节性干旱的7月.冰雪覆盖下的小叶章湿地依然有CH4排放,冰冻期CH4排放量约占全年排放总量的4.94%.在季节性积水或过湿的环境中,小叶章湿草甸CH4排放通量的季节变化主要由温度和土壤水分条件共同控制,其日变化特征表现为白天排放通量大,夜间则小.     

若尔盖高原泥炭沼泽湿地CO2呼吸通量特征

若尔盖高原沼泽湿地是我国最大的高原泥炭沼泽湿地。采用静止箱/气相色谱法,2004年5月至10月对若尔盖高原泥炭沼泽湿地CO2呼吸通量进行了观测。沼泽湿地CO2呼吸通量平均值为200.40mg·m-2·h-1,最大值为402.37mg·m-2·h-1,最小值为61.09mg·m-2·h-1。沼泽湿地周边的沼泽化草甸CO2呼吸通量平均值为425.50mg·m-2·h-1,最大值为891.74mg·m-2·h-1,最小值为124.23mg·m-2·h-1。二者均在7、8月出现排放峰值。沼泽湿地CO2呼吸通量日变化为单峰型,高峰出现在13时和15时。沼泽湿地CO2呼吸与温度具有相关性,其中与5cm深的土壤温度相关性最好。若尔盖高原沼泽湿地CO2呼吸通量的平均值仅为三江平原常年积水沼泽湿地的约36%,这可能是若尔盖高原沼泽湿地有泥炭积累,而三江平原沼泽湿地无泥炭积累或仅有少量积累的重要原因之一。     

沼泽湿地局地小气候"冷湿岛"效应

利用沼泽湿地及其周围旱田对比观测的方法,对沼泽湿地的局地小气候效应进行了研究。结果表明:与周围旱田相比,沼泽湿地近地层(0.5—5.0m)气温低,湿度大,具有显著的冷湿岛效应,且不同高度冷湿效应表现不同,越靠近地面,冷湿效应越明显。6—9月的野外试验结果表明,沼泽湿地的冷湿岛效应在7、8月比较明显;比较沼泽湿地和旱田温度、湿度的日变化发现,沼泽湿地在12:00—14:00的日间午后时段呈现出较明显的冷湿岛效应。     

淡水沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放通量年际变化及其对氮输入的响应

利用静态暗箱-气相色谱法自2002～2004年连续3a观测了三江平原淡水沼泽湿地CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体排放特征及外源氮素输入条件下温室气体通量的变化.结果表明,三江平原CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体排放具有明显的季节及年际变化规律.其中生态系统呼吸CO₂排放的最大值[779.33～965.40 mg·(m·h)^-1]出现在7、8月份,CH4通量最大值[19.19～30.52 mg·(m·h)^-1]出现在8月,N₂O通量最大值[0.072～0.15 mg·(m·h)^-1]出现在5月和9月,3种温室气体通量最小值CO₂为2.36～18.73 mg·(m·h)^-1;CH₄为-0.35～0.59 mg·(m·h)^-1;N₂O为-0.032～-0.009 mg·(m·h)^-1大都出现在冬季,且冬季淡水沼泽湿地表现为N2O的吸收.对气候因子的分析发现,温度条件是影响淡水沼泽湿地温室气体排放通量季节性变化的主要因子,而降水和积水水位变化是影响其排放年际变化的关键因素,特别是降水对CH₄排放通量的影响较其它2种温室气体更显著,且冬季雪融水对夏季CH₄的排放起重要作用.CO₂和CH4排放与土壤温度(5cm)呈显著的指数相关关系,而N₂O排放通量与土壤温度和水深相关性不显著.氮输入促进了三江平原CO₂、CH₄和N₂O 3种主要温室气体的排放,与对照处理相比,其排放通量分别升高了34%,145%和110%.     

沼泽湿地生态系统呼吸与温度、氮素及植物生长的相互关系

沼泽湿地生态系统呼吸排放CO₂通量同时受温度、营养元素（N）和植物生长状况的共同影响和相互制约.通过对三江平原沼泽湿地小叶章（Doyeuxia angustifolia）草甸研究发现,CO₂排放通量与温度、氮素和植物生长状况（主要是株高、叶面积和生物量）均存在一定的非线性正相关的关系.其中,生态系统呼吸与温度的变化符合Arrhenius方程.整个生长季生态系统呼吸平均通量与氮输入水平存在指数相关的关系; 与植物体氮含量符合2次函数的关系;与生物量存在对数相关关系;与不同时期的株高均存在较显著的线性相关关系.不同水平的氮输入后,生态系统呼吸与对照处理比较分别升高了20％,42％和142％;生物量分别增大了26％,44％和375％;叶片和植株的氮含量均发生了相应地变化.     

三江平原作物收获期大气颗粒物浓度特征

通过对2013年10月东北三江平原农作物收获期大气颗粒物的在线监测,结合卫星火点数据与后向轨迹模拟,分析了秸秆燃烧和作物收割等农业活动对大气颗粒物质量浓度及粒径分布的影响.结果表明:作物收获前期?中期和后期大气PM2.5的平均质量浓度分别为36.0,158.3,33.8μg/m3;现场观测表明,水稻收割(321.1μg/m3)和秸秆燃烧(2777.1μg/m3)时监测田块内PM2.5的平均浓度分别是收割前和燃烧前平均浓度的2.5倍和11.5倍;卫星火点及后向轨迹分析发现,观测期间PM2.5与该地区卫星火点数量的变化趋势比较一致,且气团轨迹经过火点较集中区域时测得较高的PM2.5浓度值;对不同粒径(<1μm,1~2.5μm,2.5~10μm)大气颗粒物质量浓度的观测表明,收获中期受大面积秸秆燃烧的影响,0~1 μm粒径组分明显增加,而收获后期由于降水过程对0~1μm粒径颗粒物的清除效率较低,故该粒径颗粒物仍维持较高比例.     

气候变化情景下湿地净初级生产力风险评价

采用BIOME-BGC模型,模拟了气候变化情景下(A1B, A2, B2)三江平原富锦地区小叶章(Calamagrostis angustifolia)湿地的净初级生产力(NPP)变化,并通过NPP变化情况评价小叶章湿地风险等级.结果表明:未来30年(2013~2042年)各气候情景下富锦小叶章湿地NPP均值均高于基准期均值(1961~1990), A1B和B2情景下未来30年间NPP波动范围变大,A2情景下NPP有降低趋势.风险评价结果表明,气候变化情景下小叶章湿地存在一定风险,尤其是在A1B情景下,未来30年中可能有6年以上的年份存在高风险,A2情景下湿地风险最低.湿地NPP变化与降水量呈显著正相关(R2=0.58,P<0.05),说明降水量是影响区域湿地的重要因素.尽管气候变化情景下假设了存在升温?CO2浓度升高等有利于植物生长的因素,但降水量的的剧烈变化以及极端气候事件的增加,可能会导致湿地在未来气候变化情景下面临较高风险,未来湿地保护与管理过程中应重点关注水的补给和调配.     

长春市大气SO2、O3和NOx的变化特征及来源

为研究长春市采暖期大气污染物的污染水平及其随时间的变化特征,于2012年1—6月通过在线监测仪获取了大气中ρ(SO₂)、ρ(O₃)和ρ(NO_x),利用HYSPLIT(混合型单粒子拉格朗日综合轨迹模式)后向轨迹模型结合地面气象资料,初步分析了该市大气污染物的可能来源及传输过程. 结果表明:观测期间ρ(SO₂)和ρ(NO_x)的日均值分别为(25.0±21.6)和(54.4±34.0)μg/m3,ρ(O₃)最大8 h平均值为(85.0±26.2)μg/m3,ρ(SO₂)、ρ(NO_x)和ρ(O₃)的变化范围分别为2.3~131.0、17.6~183.7和31.0~173.3 μg/m3;其中ρ(O₃)日均值超过GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值的时间为2 d,ρ(SO₂)和ρ(NO_x)均未超过二级标准限值,但ρ(SO₂)日均值在采暖期超过GB 3095—2012一级标准限值的时间为23 d,占采暖期的24%. 采暖期ρ(SO₂)日变化为双峰型,峰值出现在06:00和20:00左右,而在非采暖期表现为单峰型,峰值出现在08:00左右;ρ(O₃)表现为单峰型,峰值出现在13:00─15:00;ρ(NO_x)在采暖期表现为双峰型,而在非采暖期表现为单峰型. 对观测期间72 h内HYSPLIT后向轨迹模拟结果和气象数据的分析表明,长春市大气污染主要受本地源的影响,偏西气流易对污染物造成积累,而偏东气流有利于污染物扩散.      

季节性冻融期沼泽湿地CO2、CH4和N2O排放动态

三江平原季节性冻-融时间长达7～8个月,对沼泽湿地温室气体排放有重要影响.采用静态箱/气相色谱法研究了三江平原冻、融期沼泽湿地温室气体排放特征,表明三江平原不同类型沼泽湿地冬季都有明显的CH₄和CO₂排放,且冬季沼泽湿地CH₄排放量在全年CH₄排放中占有重要份额.融冻期沼泽湿地出现明显的CH₄和CO₂排放峰值,季节性积水沼泽化草甸CH₄和CO₂排放量大于常年积水沼泽湿地,而冬季常年积水沼泽湿地CH₄排放通量大于季节性积水沼泽化草甸.融冻期CO₂排放通量与土壤温度(5cm)呈指数相关关系(R²=0.912,p<0.001),沼泽湿地CO₂排放通量与CH₄通量间也呈显著正相关关系(R²=0.751,p<0.001).冬季三江平原沼泽湿地是N₂O的汇,融冻期随着土壤温度升高逐渐成为N₂O的源,且在5月份沼泽湿地表层土壤(0～20cm)融冻期间N₂O排放通量明显增大.三江平原土壤冻、融期间沼泽湿地温室气体的排放特征,反映了冬季微生物活性的存在及融冻作用对土壤碳矿化和氮硝化、反硝化作用有重要影响.