三江平原泥炭沼泽湿地N2O排放通量及影响因子

运用静态暗箱-气相色谱法观测了三江平原毛苔草泥炭沼泽湿地植物生长季N2O排放通量,并分析了其关键影响因子.结果表明:生长季N2O排放通量季节变化动态明显,最大值出现在7月上旬;平均排放通量为76.77μg/(m2·h),高于潜育沼泽湿地[20~60μg/(m2·h), 2002~2005].N2O排放通量与土壤温度存在极显著指数关系(P<0.01),且随土壤深度(土壤10cm以下)的增加相关关系逐渐减弱;与水位呈极显著负相关关系(P<0.01);另外,植被是影响N2O排放的主要生物因子,有植被参与的N2O排放是无植被的1.7倍.总之,水位和土壤温度是控制泥炭沼泽N2O排放呈明显季节变化的主要因素,而土壤水文物理特性的差异是引起泥炭沼泽N2O排放高于潜育沼泽的主要原因.经初步估算,三江平原泥炭沼泽每年植物生长季N2O排放总量约为72.9Mg,表明泥炭沼泽湿地在生长季是重要的N2O潜在排放源.     

沼泽湿地孔隙水中溶解有机碳、氮浓度季节动态及与甲烷排放的关系

选择三江平原典型的毛果苔草沼泽湿地为研究对象,测定了沼泽湿地孔隙水中水溶性碳、氮浓度、CH4浓度和CH4排放通量,以及相关环境因子;研究了沼泽水中水溶性有机碳、氮浓度变化特征,探讨了沼泽湿地孔隙水中CH4浓度和排放通量季节性变化及发生原因.结果表明,三江平原沼泽湿地土壤孔隙水中DOC浓度有明显的季节变化(p＜0.01).最高值(剖面平均值为95.1 mg·L-1)出现在6月份,9和10月份出现最低值(剖面平均值均为79.3 mg·L-1),剖面上浓集中心位于15～30 cm.孔隙水中NH4 -N和NO-3-N浓度也有明显的季节变化,而DON变化不明显.孔隙水中CH4浓度在剖面上的分布特征与DOC一致,高浓度中心位于20～30 cm.除6月份外,孔隙水甲烷浓度与土壤温度和DOC浓度有显著的正相关关系,与NH4 -N和NO3-N均没有显著相关性.土壤温度和孔隙水中DOC浓度是影响沼泽湿地产CH4能力的重要因素.CH4排放通量与土壤温度和积水深度呈很好的指数关系,与剖面CH4浓度和孔隙水NH4 -N浓度有显著的正相关关系.CH4排放通量与孔隙水DOC浓度相关性不显著.     

孔隙水中硫酸根和甲烷的拉曼定量分析可行性研究

海洋沉积物孔隙水是研究海洋环境、地质与生物地球化学问题的重要信息载体,传统岸上分析手段难以获得高保真的孔隙水地球化学参数。拉曼光谱作为一种非侵入、非破坏、同时也是无试剂消耗的测试技术,可在极端环境下进行固体、液体、气体分子原位识别,使其成为海底地球化学分析的有力工具。该研究针对孔隙水中的重要地化成分——SO42-、CH4的拉曼光谱定量分析可行性进行了实验室研究,结果显示,基于内标定法的拉曼光谱定量分析技术可以用于SO42-、CH4水溶液浓度的定量分析,并具有良好的精度和较低的检出限,可以用于原位定量分析海洋沉积物孔隙水中的甲烷与硫酸根浓度。为获取海洋沉积物孔隙水的高保真数据提供了新的技术参考。     

闽江口潮汐沼泽湿地土壤甲烷产生对温度变化的响应

2012年8月,采集闽江口鳝鱼滩3个典型潮汐沼泽植被带0~30 cm土壤样品进行15 d室内厌氧培养实验,通过测定不同培养温度(20、30和40℃)下土壤甲烷产生潜力,探讨了不同沼泽植被带土壤甲烷产生潜力对温度变化的响应,并探讨了温度和植被类型对土壤甲烷产生的影响.结果表明,20℃时短叶茳芏、芦苇和互花米草沼泽湿地土壤甲烷产生潜力均值分别为0.034,0.057和0.608μg·g-1·d-1,30℃时其均值分别为0.127,0.402和0.928μg·g-1·d-1;40℃时其均值分别为0.608,1.144和2.447μg·g-1·d-1.随温度升高,3个沼泽植被带土壤甲烷产生潜力均表现为显著的指数增长趋势,40℃培养条件下的土壤甲烷产生潜力的累积量显著高于20℃和30℃(p0.05);温度升高对外来入侵种互花米草(Spartina alterniflora)沼泽湿地土壤甲烷产生潜力的促进作用最明显;温度和植被类型对河口区潮汐沼泽湿地土壤甲烷产生潜力均具有显著影响(p0.001),且这两个因素之间存在显著的交互效应(p0.001).     

氨氮浓度对鸡粪中高温甲烷发酵的影响

为探究氨氮浓度对鸡粪中高温甲烷发酵的影响,采用固定水力停留时间（HRT,20d）,提高进料总固体浓度（TS,5%、7.5%和10%）的方式增加氨氮浓度,通过265d的长期甲烷发酵试验,比较了不同氨氮浓度条件下鸡粪中高温甲烷发酵效果和污泥的比产甲烷活性.结果显示,TS由5%增至10%,中高温反应器中氨氮浓度由2.1~2.5g/L增至6.1~6.5g/L,对应的比产甲烷活性分别降低了44%和100%,中温反应器中挥发性脂肪酸由0.4g/L增至7.6g/L,甲烷产率由253mL/gTS降至203mL/gTS;高温反应器中挥发性脂肪酸由0.4g/L增至26.1g/L,甲烷产率由181mL/gTS降至18mL/gTS.氨氮浓度对高温甲烷发酵系统的抑制作用更加明显.     

三江平原沼泽湿地N2O浓度与排放特征初步研究

2001年8月到9月在三江平原沼泽湿地进行N₂O的原位静态箱观测.结果发现近地气层N₂O平均浓度为281.7×10^-9m³/m³,低于大气背景浓度,说明沼泽湿地可能是人类目前了解较少但很重要的N₂O汇.选取积水状况和地表植被不同的毛果苔草沼泽、小叶章湿草甸(Ⅰ,Ⅱ)以及作为对照的小麦休耕地进行观测,发现4个地点的N₂O排放日变化形式不完全相同,除小麦田全天持续排放N₂O外,其余各点一天当中均出现排放与吸收交替出现的情况.温度是影响排放模式的主要因素.观测期内毛果苔草沼泽、小叶章湿草甸(Ⅰ,Ⅱ)和小麦休耕地N₂O的平均排放强度分别为0.22μg/(m²·h),1.75μg/(m²·h),1.31μg/(m²·h)和4.86μg/(m²·h).氧化还原电位是决定沼泽湿地N₂O排放特征的关键因子,地表积水情况和土壤水分状况则是影响N₂O排放的另一重要因素.     

进料浓度对鸡粪长期高温甲烷发酵的影响

通过固定水力停留时间（HRT）为20d,逐步提高进料总固体（TS）浓度为5.0%,7.5%和10.0%的方式提高有机负荷（OLR）,在高温（55±1）℃条件下开展鸡粪长期甲烷发酵实验并测定了各阶段污泥的比产甲烷活性（SMA）,探究氨氮浓度对鸡粪高温甲烷发酵的影响.结果显示,当进料TS由5.0%增至10.0%,出料氨氮浓度由（2.5±0.3）g/L增至（6.1±0.2）g/L,挥发性脂肪酸（VFAs）由（0.4±0.1）g/L增至（26.1±1.5）g/L,pH值由（8.3±0.2）降至（6.9±0.1）,产气率由（267.2±12.5）mL/g TS_in降至49.8±8.2mL/g TS_in,甲烷浓度由（67.2±1.3）%降至（36.0±1.7）%.长时间采用TS 10.0%的进料浓度,发酵系统中氨氮浓度最高达到7.5g/L,VFAs浓度达到27.0g/L,产气下降明显.氨氮抑制鸡粪高温甲烷发酵产气的初始浓度为2.5~3.0g/L.进料TS大于7.5%,鸡粪高温甲烷发酵会受到氨氮抑制.氨氮浓度的升高导致高温发酵体系利用乙酸产甲烷的能力降低,氨氮浓度达到5.5g/L,SMA降低60.0%;氨氮浓度达到7.0g/L,污泥利用乙酸产甲烷的活动几乎停止.     

海洋沉积物甲烷厌氧氧化及其影响因子研究进展

海洋沉积物CH4厌氧氧化是当前生物地球化学循环研究的热点和焦点,为了进一步加深学者们对CH4厌氧氧化的理解,本文以海洋沉积环境为例,综述了CH4厌氧氧化过程及其影响因子的最新研究进展,在系统介绍CH4厌氧氧化过程的基础上,重点对CH4厌氧氧化的机制以及微生物、底物和温度等对CH4厌氧氧化的调控作用进行了阐述,并展望了C...     

暴雨型湿地孔隙水中铁锰的时空变化特征

为了进一步探究湿地的净化机制和生物地球化学循环过程,2004～2006年通过连续3 a对武汉动物园暴雨型人工湿地进行原位定期监测,主要研究了湿地孔隙水中铁锰的时空分布特征及其对氧化还原电位(oxidation reduction potential,ORP)的影响.结果表明,暴雨型湿地水位出现周期性的波动,水位的变化范...     

金沙江河谷大气二氧化碳浓度变化特征及影响因子

大气CO₂是重要的温室气体,其浓度变化与气候变化、植物生长、人类活动等密切相关.为了解高原地区近自然状态下大气CO₂浓度变化及其影响因子,选取气象要素变化较明显、人为干扰较少的金沙江河谷为研究对象,在谷底江岸边的稀树草坪上设置观测点,对大气CO₂浓度和主要气象要素进行连续对照观测,经数据计算并采用Pearson相关系数对其相关性进行分析.结果表明:①研究区大气c（CO₂）日变化和年变化均具有波动性,日最高值（316.2 μmol/L）和最低值（291.0 μmol/L）分别出现在09:00和13:00左右,年最高值（338.9 μmol/L）和最低值（228.5 μmol/L）分别出现在10月和7月;季节性变化呈春、夏两季低于秋、冬两季的特征.②研究区大气c（CO₂）与温度呈显著负相关（r=-0.97,P < 0.01）,即白天温度高而大气c（CO₂）低,夜间温度低而大气c（CO₂）高.研究区大气c（CO₂）与相对湿度呈显著正相关（r=0.97,P < 0.01）,00:00-07:00大气c（CO₂）和相对湿度均缓慢上升,09:00-12:00大气c（CO₂）和相对湿度均快速下降.研究区大气c（CO₂）与风速呈显著负相关（r=-0.93,P < 0.01）,其与风对大气c（CO₂）有扩散作用相关;不同季节大气c（CO₂）最高值或最低值所对应的风向有所不同.研究显示,金沙江河谷大气c（CO₂）的时间变化特征明显,其与温度、相对湿度、风速、风向等气象要素的变化密切相关.      

恒定和波动盐度增加对河口淡水感潮湿地间隙水溶解性甲烷和间隙水化学特征的影响

以闽江河口区塔礁洲河岸分布的短叶茳芏(Cyperus malaccensis)淡水感潮沼泽湿地及其比邻的光滩为研究对象,通过采集土芯和土壤-植物连续体,构建中型生态系统(Mesocosm),并2016年12月—2017年10月模拟持续恒定盐度增加及波动短期盐度增加两种情景,测定间隙水溶解性甲烷(CH_4)浓度及其它理化因子,探讨持续恒定和短期波动盐度增加对河口淡水感潮湿地间隙水溶解性CH_4浓度的影响.结果表明:①2种处理均显著抑制了短叶茳芏沼泽及光滩湿地间隙水溶解性CH_4浓度,波动盐度对于短叶茳芏湿地间隙水溶解性CH_4浓度的抑制效果明显高于光滩;②恒定盐度及波动盐度增加主要通过提高间隙水SO_4~(2-)、Cl~-、NH~+_4-N和TN浓度,降低间隙水pH值,抑制间隙水溶解性CH_4浓度;③短叶茳芏沼泽间隙水溶解性CH_4浓度受间隙水pH值影响最为显著,而光滩间隙水溶解性CH_4浓度则受间隙水NH~+_4-N浓度及气温影响显著.研究表明,未来盐水入侵情景下,河口淡水感潮湿地间隙水溶解性CH_4浓度将下降,且在盐度短期增加情景下,河口淡水感潮沼泽湿地间隙水溶解性CH_4浓度下降幅度大于光滩湿地.     

地膜覆盖对蔬菜地甲烷排放的影响

以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内辣椒-萝卜轮作菜地为研究对象,采用静态暗箱/气相色谱法,通过1 a的田间原位观测,研究地膜覆盖对菜地生态系统土壤的水热条件、CH_4排放通量及各土层CH_4剖面浓度的影响.结果表明,地膜覆盖能显著提高春夏辣椒种植季的土壤温度(P0.01),而在秋冬萝卜种植季则改变不明显(P0.05);覆膜种植土壤含水率在萝卜季显著高于常规种植(P0.05),而在辣椒季则差异不显著(P0.05);在整个观测周期内,覆膜和常规种植条件下,土壤CH_4的排放通量均无明显变化规律,CH_4排放通量的均值分别为-7.64μg·(m~2·h)~(-1)和-9.00μg·(m~2·h)~(-1),整个观测期CH_4净吸收量分别为0.54 kg·hm~(-2)和0.64 kg·hm~(-2),表明地膜覆盖在一定程度上能削弱土壤作为CH_4汇的能力.在各土层CH_4浓度观测方面,发现两种种植方式在整个观测周期内各土层CH_4浓度变化趋势大致相同,表现为:10 cm20 cm30 cm,覆膜土壤CH_4浓度在20 cm、30 cm深土层显著低于常规种植(P0.05),而在10 cm土层差异不显著(P0.05).相关性分析结果表明,覆膜种植土壤CH_4的排放通量与5 cm地温显著正相关(P0.05),与土壤含水率之间显著负相关(P0.05),而在常规种植条件下,CH_4排放通量与地表温度、5 cm地温及土壤含水率均无相关性;两处理10 cm、20 cm土层CH_4浓度均与地表CH_4浓度呈显著正相关(P0.01),30 cm土层CH_4浓度与地表温度及5 cm地温均呈显著正相关,各土层CH_4浓度与土壤含水率无显著相关关系.     

Effects of elevated atmospheric CO2 concentration and temperature on the soil profile methane distribution and diffusion in rice-wheat rotation system

The aim of this experiment was to determine the impacts of climate change on soil profile concentrations and diffusion effluxes of methane in a rice–wheat annual rotation ecosystem in Southeastern China. We initiated a field experiment with four treatments:ambient conditions(CKs), CO_2 concentration elevated to ~ 500 μmol/mol(FACE),temperature elevated by ca. 2°C(T) and combined elevation of CO_2 concentration and temperature(FACE + T). A multilevel sampling probe was designed to collect the soil gas at four different depths, namely, 7 cm, 15 cm, 30 cm and 50 cm. Methane concentrations were higher during the rice season and decreased with depth, while lower during the wheat season and increased with depth. Compared to CK, mean methane concentration was increased by 42%, 57% and 71% under the FACE, FACE + T and T treatments, respectively, at the 7 cm depth during the rice season(p 0.05). Mean methane diffusion effluxes to the 7 cm depth were positive in the rice season and negative in the wheat season, resulting in the paddy field being a source and weak sink, respectively. Moreover, mean methane diffusion effluxes in the rice season were 0.94, 1.19 and 1.42 mg C/(m~2·hr) in the FACE,FACE + T and T treatments, respectively, being clearly higher than that in the CK. The results indicated that elevated atmospheric CO_2 concentration and temperature could significantly increase soil profile methane concentrations and their effluxes from a rice–wheat field annual rotation ecosystem(p 0.05).     

Effects of elevated CO2 concentration and nitrogen supply on biomass and active carbon of freshwater marsh after two growing seasons in Sanjiang Plain, Northeast China

An experiments were carried out with treatments differing in nitrogen supply (0, 5 and 15 g N/m²) and CO₂ levels (350 and 700 μmol/mol) using OTC (open top chamber) equipment to investigate the biomass of Calamagrostis angustifolia and soil active carbon contents after two years. The results showed that elevated CO₂ concentration increased the biomass of C. angustifolia and the magnitude of response varied with each growth period. Elevated CO₂ concentration has increased aboveground biomass by 16.7% and 17.6% during the jointing and heading periods and only 3.5% and 9.4% during dough and maturity periods. The increases in belowground biomass due to CO₂ elevation was 26.5%, 34.0% and 28.7% during the heading, dough and maturity periods, respectively. The responses of biomass to enhanced CO₂ concentrations are differed in N levels. Both the increase of aboveground biomass and belowground biomass were greater under high level of N supply (15 g N/m²). Elevated CO₂ concentration also increased the allocation of biomass and carbon in root. Under elevated CO₂ concentration, the average values of active carbon tended to increase. The increases of soil active soil contents followed the sequence of microbial biomass carbon (10.6%) > dissolved organic carbon (7.5%) > labile oxidable carbon (6.6%) > carbohydrate carbon (4.1%). Stepwise regressions indicated there were significant correlations between the soil active carbon contents and plant biomass. Particularly, microbial biomass carbon, labile oxidable carbon and carbohydrate carbon were found to be correlated with belowground biomass, while dissolved organic carbon has correlation with aboveground biomass. Therefore, increased biomass was regarded as the main driving force for the increase in soil active organic carbon under elevated CO₂ concentration.     

土壤改良对豫中烟田甲烷吸收的影响

为探究不同土壤改良措施对豫中烟田甲烷（CH₄）吸收规律的影响,以中烟100为供试品种,利用静态密闭暗箱法对烤烟-土壤生态系统CH₄吸收速率进行了周年测定.采用随机区组试验,共设置5个处理：不施肥（NF）、仅施用氮磷钾（NPK）、氮磷钾+种植并翻压黑麦草（NPKG）、氮磷钾+小麦秸秆还田（NPKS）和氮磷钾+施用烟秆生物炭（NPKB）.结果表明,2020年所有处理CH₄排放速率为-98.45~-13.50 μg·m^-2·h^-1,表明试验田是CH₄的吸收汇,CH₄的吸收速率随着温度的升高而增加,呈现明显的季节变化规律.在烤烟生育期,CH₄吸收速率与土壤孔隙含水率（WFPS）和土壤硝态氮含量均呈负相关,与土壤温度呈正相关.在休闲期,影响CH₄吸收速率的主要因素是土壤温度.与NPK相比,生育期NPKB处理的土壤孔隙含水率显著提高13.63%,NPKG、NPKS和NPKB处理的硝态氮和铵态氮含量均显著升高.所有处理CH₄全年吸收总量为3.25~3.83 kg·hm^-2,NPKG、NPKS和NPKB处理CH₄吸收总量较NPK处理分别显著降低了6.59%、6.82%、12.49%.添加有机物料能够显著提高 烟叶产量,其中,NPKG处理的烟叶产量最高.综合以上结果,该地区采用种植并翻压黑麦草的土壤改良措施较为合适.     

北京西山侧柏人工林土壤呼吸组分及其影响因素

采用挖壕法,利用LI-8100土壤CO2通量自动观测系统,确定了北京西山侧柏人工林土壤呼吸中异养呼吸和根系自养呼吸的贡献率及其影响因子,分析了土壤呼吸的日、月际时间尺度的变异特征,并利用经验模型分析了土壤温度、土壤体积含水量对土壤呼吸的影响.结果表明:1土壤呼吸速率、异养呼吸速率的昼夜变化呈现单峰变化趋势,峰值出现在14:00—15:00;月际变化也呈单峰变化趋势,峰值出现在7—8月;观测期内土壤呼吸速率日均值变化范围在0.09~12.16μmol·m-2·s-1,异养呼吸速率日均值变化范围在0.02~10.86μmol·m-2·s-1,年均贡献率为69.59%;自养呼吸速率日均值为0.01~6.79μmol·m-2·s-1,年均贡献率为30.41%.2土壤温度的日、月际变化均呈单峰形曲线变化而土壤体积含水量变化规律不明显;整个观测期间土壤呼吸速率的温度敏感系数Q10为2.91,异养呼吸速率的Q10为3.52.3模型研究表明,相对于土壤温度、土壤体积含水量单因素模型,土壤温度与土壤体积含水量的复合模型对土壤呼吸速率变化解释能力为86.8%,对异养呼吸速率的解释能力为74.4%.该研究为森林生态系统碳收支估测及碳循环提供数据依据.     

杀菌剂对湖泊水体温室气体浓度分析的影响

通过往湖泊水样中添加杀菌剂(CuSO4和HgCl2),利用平衡法,用气相色谱仪测定CO2、CH4、N2O浓度,研究杀菌剂(CuSO4和HgCl2)添加对湖泊水体CO2、CH4、N2O浓度分析的影响.实验设计:对照组(CK)不加任何试剂;处理组T1加1mL CuSO4溶液,T2加5 mL CuSO4溶液,T3加0.5 mL HgCl2溶液;每组的水样分两批分析:(Ⅰ)预处理完成后立即分析和(Ⅱ)预处理完成后静置两天再分析.结果表明,CuSO4和HgCl2的添加均能明显增加水体中CO2的浓度,CK(Ⅰ)和CK(Ⅱ)的CO2平均浓度分别为(11.5±1.47)μmol·L-1和(14.38±1.59)μmol·L-1,T1(Ⅰ)和T1(Ⅱ)的CO2平均浓度分别为(376±70)μmol·L-1和(448±246.83)μmol·L-1;T2(Ⅰ)和T2(Ⅱ)的CO2平均浓度分别为(885±51.53)μmol·L-1和(988.83±101.96)μmol·L-1;T3(Ⅰ)和T3(Ⅱ)的CO2平均浓度分别为(287.19±30.01)μmol·L-1和(331.33±22.06)μmol·L-1.但CuSO4和HgCl2添加对水体中CH4和N2O的浓度没有影响.对比Ⅰ和Ⅱ的实验结果可知,在水样预处理完成后需当天分析其温室气体(CO2、CH4、N2O)浓度.本研究表明,杀菌剂的添加能显著增加水体CO2的浓度.     

呼吸型填埋场覆盖层技术研究Ⅱ：呼吸型覆盖层的甲烷氧化性能研究

基于前期研究构建的热动力自充氧装置,研究了模拟呼吸型自充氧覆盖层（2.4m×0.85m×3.6m,长×宽×高）对甲烷氧化性能的影响.结果表明,在垃圾快速降解期内,40cm厚自充氧覆盖层中的O2含量始终保持在15%以上,释放到外界的填埋气中CH4含量在检出限以下,与传统覆盖层技术相比,CH4含量最大可削减76.5%.通气...     

江西赣州站大气CO2和CH4浓度变化特征研究

通过分析2018年12月—2019年11月江西赣州站大气CO₂和CH₄浓度高精度在线观测资料,对其CO₂和CH₄浓度变化特征进行了研究,分析了区域大气输送的影响以及潜在排放源区分布特征.结果表明：研究期内赣州站CO₂和CH₄的平均浓度分别为433.1×10^-6和2142.5×10^-9.赣州站CO₂和CH₄浓度日变化均表现为日间低、早晚高,CO₂浓度日振幅在夏季最大,为29.7×10^-6,冬季最小,为6.9×10^-6.CH₄浓度日振幅在秋季最大,为145.1×10^-9,冬季最小,为41.4×10^-9.CO₂本底浓度季节变化表现为4—8月迅速下降,8—11月逐渐上升,最大值出现在1月,最小值出现在8月,季节振幅为26.2×10^-6.CH₄本底浓度季节变化表现为1—7月逐渐下降,7—9月逐渐上升,最大值出现在1月,最小值出现在7月,季节振幅为79.5×10^-9,基本可代表江西赣州地区混合均匀大气的CO₂和CH₄季节变化状况.与南昌站对比分析表明,赣州站各季节CO₂和CH₄本底浓度均低于南昌站.赣州地区CO₂和CH₄潜在源区主要分布在江西北部、湖北东部、安徽南部和珠江三角洲地区.