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.     

短花针茅荒漠草原甲烷通量对增温和施氮的响应

全球变化是多个因子发生变化的过程,土壤CH_4通量对全球变化的响应是多个因子对土壤CH_4通量影响的综合体现。近年来,内蒙古地区大气温度不断升高,大气氮沉降量不断增加,因此,研究增温和氮沉降对草地生态系统土壤CH_4通量的影响对全球碳收支平衡具有重要意义。为了研究增温、氮沉降及其交互作用对短花针茅(Stipa breviflora)荒漠草原土壤CH_4通量的影响,2013─2014年生长季(5─10月)采用静态箱法,对长期(2006年以来)增温和施氮条件下土壤CH_4通量进行测定,同时连续监测了10 cm土壤温度和土壤湿度。结果表明:在增温区,土壤温度和土壤湿度均会显著增加,而在施氮区,土壤湿度则会显著降低(P0.000 1)。生长季短花针茅荒漠草原土壤CH_4的平均吸收量为40.2~50.5μg·m~(-2)·h~(-1),年份会对土壤CH_4的吸收产生显著影响(P=0.009 7),但增温、施氮及其交互作用对土壤CH_4的吸收均无显著影响(P0.05)。在年际间,土壤CH_4的吸收与土壤温度间的关系不同,2013年二者呈显著的线性相关(P=0.029 1),而2014年二者呈显著的二次多项式关系(P=0.039 6);土壤CH_4的吸收与土壤湿度仅在2013年呈显著的二次多项式关系(P=0.012 4),2014年二者之间没有明显关系。土壤温度和土壤湿度或月降水量共同对土壤CH_4吸收变化的解释能力(R~2:0.37~0.76)高于单因子(R~2:0.20~0.34)。该研究表明在生长季短花针茅荒漠草原大气CH_4以汇为主;大气增温和氮沉降对短花针茅荒漠草原土壤CH_4的吸收无影响。     

不同经营方式及生境对大兴安岭高纬度林区生长盛季森林土壤CO_2、CH_4、N_2O通量的影响

为了确定不同森林经营利用方式(原始林、皆伐林、渐伐林)及不同生境(有林地、无林地、湿地)对于森林土壤-大气主要温室气体通量的影响,于2013年生长盛季(7─8月),在内蒙古大兴安岭兴安落叶松(Larix gmelinii)林区选取了16块样地,采用静态箱/气相色谱法进行了土壤-大气温室气体通量的原位观测。气体监测的同时,测定了土壤湿度和各层土壤温度以及各样地土壤的物理、化学性质。实验结果表明:大兴安岭兴安落叶松林区生长盛季CH4通量平均值为C(-133.6±62.3)μg·m-2·h-1。沼泽湿地(PD2和PD7)CH4表现为释放,CH4通量平均值为C(130.0±41.0)μg·m-2·h-1,其它14个样地土壤CH4为吸收,吸收通量变化范围为C(-242.0~-42.6)μg·m-2·h-1,变异系数为47%。所有样地CO2的地-气通量变化范围是C(94.9~1164.0)μg·m-2·h-1,平均值为C(671.3±324.3)μg·m-2·h-1,变异系数是48%。所有样地N2O通量的范围是N(1.2~21.6)μg·m-2·h-1,平均值为N(7.3±6.1)μg·m-2·h-1,变异系数为84%。通过数据分析显示,大兴安岭林区生长盛季不同经营方式及不同生境对森林土壤-大气CH4、CO2、N2O通量均无显著相关性。CH4通量与土壤各层温度及各层湿度并未发现有显著相关性,仅显示CH4通量与土壤有机质(SOC)呈正相关关系、土壤全氮(TN)呈负相关关系;CO2通量与土壤5 cm处温度显著相关(P=0.042 3),与土壤0 cm及10 cm处温度无显著相关性,CO2通量与土壤各层温度呈正相关关系,与腐殖质层、0~10 cm以及10~20 cm土壤湿度呈负相关关系,与SOC、TN呈负相关关系;N2O通量与土壤各层温度、湿度及SOC均呈正相关关系,与TN呈负相关关系。     

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%。     

隆宝滩沼泽湿地不同区域的甲烷通量特征及影响因素

高寒湿地是大气中甲烷(CH_4)重要的排放源,气温升高和水位波动会对脆弱的高寒湿地CH_4排放产生影响。为了解高寒湿地不同区域CH_4通量特征以及差异,以位于青藏高原中部的隆宝滩湿地为研究对象,分别在湿地中的湿地区域(WA)、过渡带区域(TA)、平坦地区域(FA),使用便携式温室气体分析仪原位观测CH_4通量的变化,分析和确定高寒湿地CH_4排放的时空异质性及其影响因素。结果表明,WA和TA是CH_4排放源,在生长旺季(7-9月)CH_4通量的日变化特征为单峰型,峰值出现在午后(14:00-15:00),FA表现为CH_4的"汇",其日变化特征较不明显。3个区域的CH_4通量有显著的季节变化差异(P0.05),WA、TA和FA的CH_4通量峰值分别出现在7月、8月和8月,峰值分别为25.46、25.13、-0.42 nmol?m~(-2)?s~(-1)。测定期间,WA、TA和FA的CH_4通量均值分别为905.75、581.58、-9.02μg?m~(-2)?h~(-1),差异显著(P0.01),其变异系数分别为63.5%、76.3%、85.9%。Pearson相关分析表明,3个区域的CH_4通量均与土壤温度呈极显著相关(P0.01),表明土壤温度是CH_4通量的重要影响因素。WA和FA的CH_4通量与土壤湿度呈显著相关(P0.05),TA的CH_4通量与土壤湿度无显著相关性(P0.05),但是TA不同土层Q10值均大于WA,表明TA的CH_4通量对土壤温度的变化比WA更敏感。     

艾比湖湿地典型植物群落土壤剖面CO_2、CH_4和N_2O扩散通量研究

于2015年10月—2016年9月在艾比湖湿地鸟岛站,选取典型植物群落芦苇(Phragmites communis)、柽柳(Tamarix chinensis)和裸地对照组,每个月份通过气体原位采集系统对4个不同深度(0—10、10—20、20—40、40—60 cm)的土壤CO_2、CH_4和N_2O进行采集,利用气相色谱仪法分析其不同深度土层温室气体排放特征及其与环境因子的关系。结果表明,芦苇和裸地土壤剖面CO_2、CH_4和N_2O扩散通量呈现夏秋高于冬春特点,柽柳土壤剖面CO_2、CH_4和N_2O扩散通量季节变化小,而芦苇土壤夏季的CO_2、CH_4和N_2O扩散通量分别占年排放量的56.52%、86.90%和52.10%,但各季节之间无显著差异(P0.05)。芦苇、柽柳和裸地均表现出深层土壤CO_2和N_2O扩散通量高于浅层土壤的空间分布特征,20—40 cm土层显著高于其他土层,而土壤剖面CH_4扩散通量在各样地、各土层之间均无明显差异。土壤剖面CO_2、N_2O扩散通量在不同样地、不同土层之间存在显著的交互作用(P0.05),且不同样地之间芦苇土壤剖面CO_2、N_2O扩散通量显著高于柽柳和裸地。芦苇、柽柳和裸地土壤剖面CO_2、CH_4和N_2O与环境因子相关分析表明,土壤温度、土壤含水量、土壤有机碳对土壤CO_2、CH_4和N_2O扩散通量影响最大,其次为空气温湿度、土壤铵态氮和土壤硝态氮,而土壤盐分和土壤全磷对土壤CO_2、CH_4和N_2O扩散通量的影响则不明显。     

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。     

不同播期粳稻稻田甲烷排放及综合效益研究

为研究播期对稻田甲烷(CH_4)排放及其综合效益的影响,以优选最佳播期实现水稻丰产和稻田CH_4减排,于2019、2020年以粳稻(南粳9108)为试验材料,开展了分期播种试验。试验设两个不同播期,延期播种(Ⅱ期)的播种和移栽时间均比对照(Ⅰ期)延迟了10 d。采用透明箱-高精度气体分析仪观测CH_4通量;在水稻关键生育期,取水稻根际土测定土壤理化性质及酶活性;收获时进行水稻测产;根据产出与投入的差值计算水稻产量经济效益,进而计算基于CH_4减排的水稻生产综合效益。结果表明,2019、2020年水稻生长季,Ⅰ期和Ⅱ期稻田CH_4排放通量季节变化趋势一致,均呈逐渐增长,达到峰值后再下降趋势。2019、2020年的稻田CH_4累积排放量,Ⅱ期比Ⅰ期分别减小了15.4%(P=0.006)和26.3%(P=0.160)。Ⅰ期和Ⅱ期的稻田CH_4排放通量与土壤DOC含量、NO_3~--N含量、土壤转化酶和脲酶活性均呈正相关关系,与土壤NH_4~+-N含量呈负相关关系。2019、2020年,Ⅱ期的水稻产量比Ⅰ期分别降低了17.9%(P=0.004)和40.2%(P=0.000),Ⅱ期水稻生产综合效益比Ⅰ期分别减小了40.2%(P=0.000)和60.0%(P=0.000)。研究表明,延期播种10 d降低了粳稻稻田CH_4排放,同时也降低了水稻产量和水稻生产综合效益。     

太岳山油松人工林生长季土壤呼吸监测频率

土壤呼吸有着明显的时间变异,呈现小时、日、季节、年际的变化,对土壤呼吸制定最佳的监测频率非常必要.为选取土壤呼吸的最佳监测频率,以太岳山油松人工林为研究对象,于2011-2012年5-10月测定土壤呼吸速率的动态变化,以每周2次(天)的观测数据作为长期定位观测土壤呼吸速率的数据(CK),依此区划为不同监测频率:每周1次(SF2)、每两周1次(SF4)、每月1次(SF8),并分析不同监测频率的土壤呼吸速率与对照相比产生的偏差以及对生长季土壤呼吸速率值的估计概率.结果显示:油松人工林土壤呼吸速率季节变化明显,9:00-11:00土壤呼吸值与24 h日平均土壤呼吸值相关性最大(R2=0.978).降低监测频率使土壤呼吸速率与土壤温湿度的拟合效果(R2)以及土壤呼吸速率对温度的敏感性指数Q10的波动范围呈扩大趋势.随着监测频率的降低,所测的土壤呼吸速率与对照的离散程度呈增大趋势.在给定精度下,随着监测频率的降低,所测的土壤呼吸速率对生长季土壤呼吸速率值估计概率呈下降趋势,2011、2012、2011-2012年SF2在5%精度下估计概率均为100%,而SF4在5%的精度下估计概率分别为50%、75%、100%,SF8则在5%的精度下估计概率依次为50%、62.5%、87.5%.研究表明,整个生长季可使用9:00-10:00作为土壤呼吸速率测定代表性时段;对于单年观测期每周1次(天)的监测频率可以得到可靠的生长季土壤呼吸估算量(与对照相比偏差5%),而对于两年观测期每两周1次(天)的监测频率可以得到可靠的生长季土壤呼吸估算量(与对照相比偏差5%).本研究结果为准确测定土壤呼吸并减少工作量提供了方法和依据.     

生化抑制剂组合与施肥模式对黄泥田稻季CH_4和N_2O排放的影响

添加脲酶/硝化抑制剂是稻田温室气体减排的重要措施。采用二因素随机区组设计,研究生化抑制剂组合[N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)、N-丙基硫代磷酰三胺(NPPT)和2-氯-6-(三氯甲基)吡啶(CP)]与施肥模式(一次性和分次施肥)互作对黄泥田稻季温室气体(CH_4和N_2O)排放通量的影响,并计算全球增温潜势(GWP)及温室气体排放强度(GHGI)。结果表明,不同施肥处理CH_4和N_2O排放通量具有明显的季节性变化规律。尿素分次施用处理稻季CH_4和N_2O排放总量、GWP及GHGI较一次性施用处理分别显著降低13.5%、20.7%、14.4%和25.0%。不同施肥模式下,硝化抑制剂CP处理显著降低稻季N_2O排放通量峰值,减少稻季CH_4和N_2O排放总量。脲酶抑制剂NBPT/NPPT配施CP处理更能有效减少稻季CH_4和N_2O排放,降低GWP和GHGI。新型脲酶抑制剂NPPT单独施用及与CP配施的稻季温室气体排放规律与NBPT相似。总之,生化抑制剂与适宜的运筹相结合能保证产量并有效降低温室气体排放,是水稻低碳、高产可行的施肥措施。     

华北平原典型农业区土壤甲烷通量研究

利用静态箱法原位测定了华北农田不同施肥处理夏玉米和冬小麦生长季土壤甲烷的通量。结果表明 ,施肥农田夏玉米和冬小麦生长季甲烷通量分别为 -79.8和 -2 1.6μg·(m2 ·h) - 1 ,年平均通量为 -4 3 .1μg·(m2 ·h) - 1 。未施肥农田夏玉米和冬小麦生长季甲烷通量分别为 -110 .0和 -88.2 μg·(m2 ·h) - 1 ,年平均通量为 -95 .2 μg·(m2 ·h) - 1 。在不同生长季 ,各处理农田土壤甲烷通量均为负值 ,即土壤为大气甲烷的吸收“汇” ,在各个生长季施肥农田对甲烷的吸收量均低于未施肥农田 ,各处理冬小麦生长季土壤对CH4 的吸收量均低于同一处理的夏玉米生长季的吸收量 ;各处理甲烷通量具有较明显的季节变化 ,5月上旬至 9月中旬 ,土壤的甲烷吸收能力较强 ,其他时间吸收量较低 ;施肥土壤约比未施肥土壤对甲烷的氧化吸收能力降低 2 7%～ 76% ;试验区域内较大降水在一定时期内促进了土壤对甲烷的氧化     

控释肥与尿素配合施用对稻季土壤CH_4和N_2O排放的影响

为明确控释肥和尿素配合施用对稻季土壤CH_4和N_2O排放的影响,通过田间原位试验,采用人工密闭箱法,观测氮肥(尿素单施、控释肥与尿素配合施用)及不同施氮水平(0、80、160、240 kg·hm~(-2))下水稻生长季土壤CH_4和N_2O的排放通量,以寻求综合温室效应最小的施肥管理措施。结果表明:水稻生长季N_2O排放总量、水稻产量均随氮肥施用量的增加而增加,而CH_4排放总量、综合温室效应与氮肥施用量之间没有显著相关性。控释肥与尿素配合施用对水稻生长季CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响因氮肥施用量的不同而不同。与尿素单施相比,不同施氮水平下配合施用控释肥能有效降低N_2O排放总量3.6%~49.6%,其中,烤田期是控释肥发挥减排作用的关键时期。与尿素单施相比,在80 kg·hm~(-2)和160 kg·hm~(-2)施氮水平上,配施控释肥分别增加CH_4排放总量48.1%和27.5%及稻田综合温室效应45.0%和22.8%,而水稻产量无显著差异;在240 kg·hm~(-2)施氮水平上,配施控释肥处理土壤CH_4排放总量降低4.2~15.1%,水稻产量增加5.7%~13.9%,且综合温室效应降低7.5%~19.8%。在240 kg·hm~(-2)施氮水平上,与尿素∶控释肥为3∶7、1.5∶8.5、0∶1的配施处理相比,尿素∶控释肥为4.5∶5.5配施处理的综合温室效应最小,且水稻产量最高。因此,施氮量为240 kg·hm~(-2),尿素和控释肥按4.5∶5.5比例混合施用可作为稻田控释肥推荐施用方式。     

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。     

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)。     

太原市采暖季清洁天与灰霾天PM_(2.5)中水溶性无机离子组成及来源分析

为探究太原市采暖季PM_(2.5)水溶性无机离子组成及其来源,于2017年11月至2018年3月在太原城区连续采集大气颗粒物PM_(2.5)样品共151个,并于离子色谱仪中分析样品的9种水溶性无机离子(F~-、Cl~-、NO_3~-、SO_4~(2-)、K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、NH_4~+).结果表明,太原市采暖季PM_(2.5)质量浓度的平均值为77.89±47.16μg·m~(-3),总水溶性无机离子质量浓度平均值为53.21±29.76μg·m~(-3),占PM_(2.5)的68.3%±23.3%,其中SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+是PM_(2.5)中最主要的离子成分,NH_4~+在PM_(2.5)中主要以NH_4NO_3、(NH_4)_2SO_4与NH_4Cl等形式存在,NH_4~+、NO_3~-、K~+、SO_4~(2-)和Cl~-等5种离子的爆发性增长对灰霾天污染贡献最大.随着气温回升,硫氧化率和氮氧化率均有一定程度的升高,大气中存在明显的气溶胶二次转化过程.主成分分析表明,燃煤源和二次污染源是太原市采暖季灰霾期间的主要污染源,土壤扬尘为清洁天的首要污染源,大气污染以固定污染源为主,移动污染源为辅.后向轨迹模型显示,采暖季期间气团基本上来自本地和西北方向的内陆排放源.     

桂林市大气降水的化学组成特征及来源分析

为揭示桂林市大气降水的组成成分变化特征和来源,于2015年1—12月期间采集了桂林市大气降水样品,分析其中pH、电导率、主要阴阳离子(K~+、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、NH_4~+、SO_4~(2-)、NO_3~-、F~-、Cl~-)及重金属元素(As、Cr、Hg、Zn、Cu、Pb)浓度的季节变化特征及湿沉降通量.研究结果显示,桂林市大气降水pH值分布范围介于4.13—7.37之间,其中pH值小于酸雨临界值5.6的占48.0%,表明桂林市降雨存在一定的酸化现象.电导率(EC)变化介于4.53—128.10μS·cm~(-1)之间,雨量加权平均值为16.44μS·cm~(-1).阴离子以SO24-和NO3-为主,雨量加权平均含量分别为94.50μeq·L~(-1)、30.48μeq·L~(-1),占阴离子总量的65.28%和21.06%,其次为Cl-,阳离子以Ca2+为主,雨量加权平均含量为97.67μeq·L~(-1),占阳离子总量的58.76%,其次为NH_4~+,占阳离子总量的/NO_3~-平均值为2.45,大气降水属于硫酸-硝酸混合型,具有逐步向硝酸型转变的趋势.阴阳离子三角图和pearson相关性分析表明,Ca~(2+)和Mg~(2+)主要来自地壳源和人为源,Ca~(2+)对致酸阴离子NO_3~-、SO_4~(2-)的中和作用大于NH_4~+,桂林降水中可能存在以CaSO_4和Ca(NO_3)_2为主的化学物质,Na+主要来源于海洋输送,K~+则来源于人类活动.溶解态重金属元素的平均浓度为127.4μg·L~(-1)(0.349—443.8μg·L~(-1)),重金属湿沉降通量平均值为12.193 mg·(m~2·a)~(-1),其中Zn、Cu的年沉降通量较高,分别占总沉降通量的59.72%和28.80%.     

Effects of long-term nitrogen addition and precipitation changes on CH4 flux in an alpine steppe北大核心CSCD

土壤是甲烷(CH4)重要的源和汇.氮沉降和降水格局变化正在急剧改变土壤碳循环,进而可能对土壤CH4通量造成深刻影响.高寒生态系统是巨大的碳库,对氮沉降和降水变化十分敏感.然而,目前多数研究集中在短期实验上,缺乏对长期氮沉降和降水变化背景下CH4通量的响应及其调控因素的认识.以青藏高原高寒草原为研究对象,在2013年搭建模拟氮沉降和降水格局改变实验平台.基于静态箱–气相色谱法测定2020年生长季(5-10月)土壤CH4通量.结果显示,高寒草原土壤呈CH4的汇.氮添加没有显著改变生长季和植物生长高峰CH4通量.然而,降水变化显著改变了生长季和植物生长高峰CH4通量,其中降水增加(+50%降水)降低了CH4的吸收(分别为–16%和–45%),降水减少(–50%降水)增强了CH4的吸收(分别为+73%和+33%).进一步研究发现,与植物属性和功能基因丰度相比,土壤环境因子主导了CH4通量变化(解释率>90%).其中CH4通量与土壤含水量和温度显著正相关,与土壤pH显著负相关.综上所述,在未来全球变化情景下,降水格局改变更能调节青藏高原高寒草原CH4通量的变化.(图6表1参37)     

有机-无机肥不同配施比例对稻季CH_4和N_2O排放的影响

2015年通过大田小区试验,以粳稻品种武运粳29号为供试材料,在等氮量有机肥替代化肥条件下,设置5个不同有机-无机肥配施比例处理,采用静态箱暗箱-气相色谱法,对水稻生长季稻田CH_4和N_2O排放通量进行观测,并运用全球增温潜势(global warming potentials,GWP)对稻田CH_4和N_2O排放的温室效应进行测算。结果表明:(1)不同处理稻季CH_4排放的季节性变化趋势基本一致,但排放量大小差异显著,单施化肥(M1)、25%有机肥(M2)、50%有机肥(M3)、75%有机肥(M4)、100%有机肥(M5)替代化肥处理稻季CH_4累积排放量分别为203.37、242.06、255.04、288.06、334.46 kg·hm-2;不同处理稻季N_2O排放的季节性变化趋势也基本一致,但排放量大小差异显著,M1、M2、M3、M4、M5处理稻季N_2O累积排放量分别为3.96、3.43、3.27、2.97、2.60 kg·hm-2;(2)不同处理稻季排放CH_4和N_2O产生的增温潜势高低顺序为:M5M4M3M2M1,M5处理的增温潜势为9 136.8 kg·hm-2;(3)有机肥替代化肥与单施化肥比较,增加了太湖地区的稻田温室效应,但是,50%有机肥替代化肥的M3处理在获得较高水稻产量的同时,其单位产量的全球增温潜势在配施有机肥的各处理中表现为最低,是相对适宜的有机肥替代化肥的替代比例。     

冬季北黄海溶解态CH_4和N_2O的浓度分布及海-气交换通量

2014年1月开展了北黄海表层海水中溶解态甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)浓度及海水温盐等参数的观测研究.结果显示,冬季北黄海表层海水溶解态CH_4和N_2O的浓度范围分别为4.3—7.3 nmol·L-1和12.8—14.9 nmol·L-1,饱和度范围分别为150%—255%和128%—149%,是大气CH_4和N_2O的源.通过针对性开展温盐数据校正,区域和全球尺度大气CH_4和N_2O摩尔分数参考值的对比计算等关键过程的研究,优化提高了溶解态CH_4和N_2O饱和度及海-气交换通量计算方法和结果的准确度,得出1月份海-气CH_4和N_2O交换通量分别为6.3±5.1μmol·m-2·d-1和9.4±8.0μmol·m-2·d-1(W2014).并结合文献报道的春、夏、秋季节观测结果,将北黄海N_2O年释放量修订为1.02×10-2Tg.     

环境和微生物因子对隆宝滩不同植被类型土壤甲烷通量的影响

以位于青藏高原中部的隆宝滩国家级自然保护区为对象,使用便携式温室气体分析仪分别对高寒草地(Alpine grassland,AG)、沼泽化草甸(Marsh meadow,MM)和高寒沼泽(Alpine marsh,AM)的CH_4通量进行原位观测,同时分析生物量、微生物、土壤营养元素、土壤温湿度等因子,旨在通过相关分析获得不同植被类型CH_4通量差异及其与环境和微生物因子的关联。结果表明,生长季节中不同植被类型CH_4通量具有明显的时空差异,MM和AM中的CH_4通量较高,在9月达到峰值,AG表现为CH_4吸收,在8月达到谷值,AG的CH_4通量与MM和AM差异显著(P0.05)。AG的土壤有机碳、总氮、生物量显著低于MM和AM(P0.05),而全钾则相反。AG土壤中产甲烷菌mcrA基因丰度显著低于其他2种植被类型,而甲烷氧化菌pmoA丰度则相反(P0.05)。相关分析显示,CH_4通量与土壤湿度、有机碳、总氮、生物量和mcrA显著正相关(P0.05)。总之,隆宝滩湿地AG的CH_4通量与其他2种植被类型的差异是由于碳源、微生物和土壤温度湿度等因素的不同造成的,高寒湿地中不同类型植被CH_4通量差异的确定可为精确估算青藏高原高寒地区的CH_4排放提供数据支持。