湿地生态系统甲烷排放研究进展

湿地是大气CH4的主要自然来源。天然湿地每年向大气中排放的CH4占全球CH4排放总量的15％～30％。在厌氧环境条件下，CH4通过甲烷产生菌的作用而产生；在氧化条件下，CH4通过土壤中微生物的作用而被氧化和迁移。CH4从土壤中的排放和吸收经过几个生物和物理过程。湿地中CH4通量在时空两个方面都有较大变化，这种在空间上的变化与CH4产生、氧化和迁移过程有关，同时受不同地域的特殊因素如水文状况、植物群落、土壤温度等的影响。湿地水文条件是决定CH4排放的关键控制因子，表层土壤温度与CH4排放通量成正相关关系，土壤中氮含量也对CH4排放通量起作用。环境因子与CH4排放间的交互作用是非常复杂的，与CO2相比，CH4的产生在时空两方面更易于变化。目前关于湿地CH4排放的模型多为一维模型，主要模拟CH4在土壤中的产生过程，以及从上覆土壤、植被和水体进入大气的迁移过程；模型一般涉及不同深度的土壤温度、水位和净初级生产力。     

湿地甲烷的产生、氧化及排放通量研究进展

甲烷研究已倍受科学界关注,不仅由于其对全球变暖的贡献仅次于二氧化碳,贡献率达25%,还因为单分子甲烷的增值潜势是二氧化碳的15~30倍.湿地是甲烷的重要来源,估计湿地生态系统对全球甲烷排放的贡献率约为20%,即为100~200Tg a?1.湿地甲烷在厌氧条件下产生,在土壤氧化层以及根际中部分氧化,然后通过土壤、水体和植物体排放到大气中去.就近10a来湿地甲烷产生、氧化、传输过程及其影响因素等的研究进展进行了综述.产甲烷菌的研究主要集中在其对环境因子的生理生态和分子生物学,尤其集中在稻田产甲烷菌的研究上,因此在深度和广度上都有待突破.产甲烷过程是一个复杂的生化过程,要对甲烷排放量估计、甲烷排放动态研究以及在甲烷排放建模等方面取得进展,必需在甲烷产生机制上进行突破.甲烷氧化菌的研究集中于菌群对环境的适应以及其自身氧化能力上,应用研究还不是很深入.甲烷氧化过程的研究已经有了一定的深度,但氧化过程具体机理的研究还有待进一步深入,这需要分子生物学以及基因组学等多学科的交叉.甲烷传输过程是研究甲烷排放动态的基础,目前相关研究较少,国内有关研究主要集中在稻田研究上,对高寒湿地的研究则几乎是空白.湿地甲烷通量的研究是目前温室气体研究的热点问题,但主要解决的问题是大气中甲烷气体浓度增加与湿地甲烷通量的关系.湿地甲烷通量是由多种因素决定的,对影响湿地甲烷通量的因素的研究相当丰富,特别是近年来对生物因素的关注.由于学科的发展,近10a在这方面的研究较之过去更为全面和系统.图1表1参68     

潮汐流与曝气人工湿地对低污染水中氮去除的研究进展

低污染水具有来源广、水量大、水质波动性强、污染物浓度较低等特点。人工湿地是净化低污染水的有效方法。该文阐述了潮汐流和曝气人工湿地对低污染水脱氮的不同增氧机制,并分析它们对低污染水的脱氮效果和影响因素。结果表明:在潮汐流湿地中,适当的闲置和淹没反应时间可创造良好的好氧-厌氧条件,有利于TN去除;当运行周期不大于24 h,淹没排空时间比为0.25～4和0.5～7时,湿地对低污染水中NH_3-N和TN的去除效果最好。合理曝气可使人工湿地在低温(-5～10℃)保持较高去除率;曝气人工湿地净化低污染水的最佳气水比为6∶1,最佳曝气位置是湿地底部。此外,对比2种人工湿地脱氮效果可知,曝气人工湿地的NH_3-N和TN净化效果优于潮汐流人工湿地,对COD的净化效果弱于潮汐流人工湿地。2种人工湿地虽以不同增氧机制提高了脱氮效率,但潮汐流湿地仍存在低温期脱氮效果差和易堵塞的问题,而曝气湿地则存在耗能高且易产生有害物质的问题。     

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。     

不同形态氮输入对湿地生态系统碳循环影响的研究进展

人类活动导致湿地生态系统氮负荷明显增加,引起生态系统碳循环过程发生诸多变化。外源氮输入对湿地生态系统土壤碳库稳定性的影响已成为当今国际研究的前沿问题之一。文章综述了不同形态氮素对湿地植物固碳潜势、土壤自养与异养呼吸速率的影响、土壤甲烷排放及不同形态氮与全球变暖对土壤有机碳及其组分矿化速率的交互作用的研究进展。研究表明,(1)植物对不同形态氮素的选择性吸收,会影响植物叶片的光合速率,改变植物的固碳潜势,影响植物根系的自养呼吸速率;同时,会影响凋落物归还量,改变植物对土壤的有机碳输入;此外,还可能影响凋落物的质量(如C/N),改变凋落物的分解速率,影响土壤异养呼吸速率。(2)各种形态氮输入对土壤p H产生不同的影响,改变土壤微生物及酶活性,影响有机碳的分解及土壤异养呼吸速率。(3)土壤有机碳组分对各种形态氮素的不同响应,也会改变土壤有机碳的矿化速率。(4)植物对不同形态氮素的选择性吸收,及各种形态氮输入对土壤p H产生的不同影响,会影响土壤中可利用C、N源的供应,改变土壤的酸碱环境及氧化还原电位,影响土壤CH4排放。(5)大气氮沉降与全球变暖同时影响土壤碳循环过程,但不同形态氮素与全球变暖对湿地土壤碳循环过程的交互作用研究仍较少见。迄今为止,氮沉降对湿地土壤碳库稳定性的影响效应仍存在很大的不确定性,仅有少量研究区分氮素形态对土壤碳库稳定性的影响,而关于湿地生态系统的研究鲜有报道。今后应着重区分不同形态氮素对湿地土壤碳库稳定性的影响机理研究,以便深入了解氮沉降与湿地土壤碳库稳定性之间的关系。     

湿地土壤动物及其与湿地恢复的关系

土壤动物是湿地生态系统物质循环和能量流动的关键环节,也是湿地生态系统演化的重要驱动因子,湿地土壤动物的动态变化可以作为湿地退化和恢复响应的重要生态指标。近年来基于湿地土壤动物群落生态学的单一研究颇多,对湿地土壤动物及其与环境因子关系的研究亦取得了长足进展,但关于湿地土壤动物和湿地退化与恢复的研究鲜有报道。本文论述了湿地土壤动物在湿地恢复过程的机制和优势,阐述了湿地土壤动物研究现状与进展,表明湿地土壤动物是湿地生态系统和湿地生物多样性的重要组成部分,已成为湿地恢复的重要指标。通过分析湿地土壤动物及其与湿地恢复的关系,认为湿地土壤动物的动态变化可以较好地反映退化和恢复过程中生态功能的变化,建议深入探索土壤动物对湿地退化和恢复的响应机制。关于土壤动物对湿地生态指示功能的研究,是恢复生态学和湿地重建领域未来需要研究解决的一个重要问题,是研究人为干扰过程以及湿地恢复过程中土壤动物变化规律的关键。今后要进一步融合土壤动物和整个湿地生态系统的研究为一体,把不同强度干扰下湿地土壤动物生态学及其与不同土地利用方式下土壤质量及湿地植被结合起来,从土壤动物群落特征变化角度阐明湿地生态系统对不同强度干扰的响应机制,为深入探索不同强度干扰下湿地生态系统的退化过程和机制,从而为退化湿地恢复与部分重建的生物学与生态学基础提供科学依据。     

黄河三角洲湿地研究进展

从湿地研究内容和研究方法两方面,回顾了近10年来黄河三角洲湿地研究的成果。在这10年间,黄河三角洲湿地研究的内容和范围明显拓宽,主要研究内容包括湿地修复、湿地评价、湿地管理等。研究方法日趋先进成熟,模型模拟、遥感动态监测及3S等新技术和方法得到广泛应用。文章在分析黄河三角洲湿地的研究现状和特点的基础上,对未来研究趋势和热点进行了展望,认为未来黄河三角洲湿地的研究重点应在湿地演化机制与恢复、湿地对环境变化的响应与反馈、湿地动态监测、湿地保护技术等方面。     

流域河口湿地生态健康与湿地发育关系研究

河口湿地作为一个独立的＂活体＂,有着其自身的地理发育、成熟和衰老的生长过程。以大洋河河口湿地为例,运用面积积分曲线和分维度指数计算大洋河流域发育阶段及河口湿地生长过程,得出如下结论,（1）在河流流域地貌发育早期,河流底蚀、侧蚀、溯源侵蚀强烈,河流含沙量高,泥沙在河口地区沉降而易形成河口湿地;随着流域地貌发育到壮年期,河流泥沙含量输出稳定,河口湿地面积继续扩张;到流域地貌发育晚期,侵蚀减弱,河流含沙量减少,河口湿地缺乏稳定的泥沙供应,在河湾水动力作用下逐渐萎缩、直至消亡。（2）人类活动直接影响河口湿地环境的物理、化学和生物组份,改变了河口泥沙的输入量及沉积环境,人类活动实际上是直接或间接地缩短了河口湿地的发育时间,加速了其发育进程。（3）针对不同发育阶段的河流,在制定河口湿地保护政策和修复措施时,必须充分考虑其地质历史发育特征,政策的制定要符合其生长规律。     

三江平原湿地典型植物群落氮的积累与分配

采用野外采样和室内分析结合的方法,研究了三江平原湿地典型植物群落氮的积累与分配特征。结果表明,小叶章（Calamagrostics angustifolia）、乌拉苔草（Carex meyeriana）和毛苔草（Carex lasiocarpa）群落地上器官氮含量不存在显著差异,根的氮含量存在显著差异,枯落物的氮含量表现为乌拉苔草群落〉小叶章群落〉毛苔草群落（p〈0.01）。小叶章、乌拉苔草和毛苔草群落不同部分的氮积累量和积累速率（VN）季节变化明显,三者地上器官、枯落物的氮积累量和VN表现为乌拉苔草群落〉小叶章群落〉毛苔草群落;三者根的氮积累量表现为小叶章群落〉毛苔草群落〉乌拉苔草群落,VN表现为毛苔草群落〉小叶章群落〉乌拉苔草群落。小叶章、乌拉苔草和毛苔草群落不同部分的氮分配比在各时期差异明显,根是重要的氮储库,其分配比高达（87.76±2.55）%、（79.84±7.53）%和（89.25±5.49）%;地上部分的氮分配比均以叶最高,茎较低;地上与地下的氮分配比呈相反变化规律,反映了其在氮供给方面的密切联系。     

西溪湿地公园湿地植物群落及其与水环境质量的关系

对西溪湿地公园33个随机选取的有植被覆盖的水塘进行湿地植物群落调查,监测分析包括9个无植被覆盖水塘在内共计42个水塘的水环境状况,以湿地植被覆盖度分级为基础,揭示其与水环境质量之间的关系.结果表明,调查区域内湿地植物共计16种,分属13科16属,且物种丰富度较低;当湿地植被覆盖度维持在低水平(1%-20%)或中等水平(＞40%～60%)时,水质也可以维持在一个较好的水平,而高湿地植被覆盖度并不利于维持较好的水质;对具有相同植被覆盖水平(约40%)的常见湿地植物群落类型与水环境之间关系进行分析发现,可将这些湿地植物群落划分为3种类型:第1类包括黄花鸢尾(Iris tectorum)+水花生(Alternanthera philoxeroides)和芦竹(Arundo donax)+水花生,其水体CODMn、TN、TP、NH3-N、Chl-a值处于最高水平,说明水环境处于相对较差状态;第2类包括水花生、野茭白(Zizania latifolia)+水花生、再力花(Thalia dealbata)+水花生,其水环境状态处于中等水平;第3类为芦苇(Phragmites australis)+水花生,其水环境处于较好状态.建议恢复芦苇等本地种植被,并将湿地植被的盖度控制在一个较低或者中等水平,以利于维持良好的水质.     

反刍动物甲烷排放研究进展

反刍动物甲烷排放是大气中甲烷的主要排放源之一,本文简述了国内外反刍动物甲烷排放总量研究概况,及甲烷排放研究尚存在的问题和初步结论。     

湿地生态补偿研究进展

湿地被誉为"地球之肾",是人类最重要生存环境之一。在梳理湿地生态补偿概念的基础上,系统整理了国内外湿地生态补偿政策与实践,针对补偿载体、方式、融资、标准、模式和绩效评估等进行总结分析,提出当前湿地生态补偿存在的主要问题包括理论研究滞后于实践,系统制度设计存在欠缺,补偿资金渠道相对单一,补偿标准差异大以及严重缺乏相应监管、成效评估机制等。最后展望了湿地生态补偿的优先研究方向:(1)加强湿地生态补偿理论研究;(2)加快湿地生态补偿制度研究;(3)扩大湿地保护试点实践研究;(4)增强湿地生态补偿监管及补偿成效评估研究。同时吸收总结国内外科学有效的补偿模式,助推现阶段我国市场化、多元化生态保护补偿机制建设,为湿地生态补偿和修复提供科学依据与决策参考。     

水田甲烷排放研究进展

本文对水田甲烷排放通量的研究进展及有关的土壤和环境因素作了综述。指出用于减少水田甲烷排放的措施不应导致水稻的减产和引起其它温室气体排放的增加。应开展落干期间水田作为大气甲烷汇的作用的研究。     

白洋淀湖泊湿地氧化亚氮的排放通量初探

湿地是温室气体氧化亚氮(N2O)的源或汇, 研究湿地N2O排放通量的时空变化特性对探究N2O的排放活跃区及减小温室效应有着重要的意义.采用静态箱-气相色谱法对白洋淀湖泊湿地N2O排放通量的时空变化特性及其影响因素进行了初步研究,结果表明白洋淀湖泊湿地N2O的排放呈现明显的时空变化特性,夏季N2O的排放量最大,且湖滨带是其排放的活跃区;白洋淀湖泊湿地优势植被芦苇的生长状况影响N2O的产生与排放,其鲜质量增加量与N2O的排放通量呈负相关性;土壤含水率的变化与N2O的排放通量有着较好的相关性,土壤含水率升高,N2O的排放通量增加;白洋淀湖泊湿地水中亚硝态氮质量浓度与N2O的产生和排放关系密切,随着亚硝态氮质量浓度的增加N2O的排放通量呈对数增长.     

氮输入对沼泽湿地植物生长和氮吸收的影响

氮是湿地植物生长必不可少的营养元素之一,但当外源氮输入超出植物生长需要时,氮素将抑制植物生长。不同植物对氮输入的响应不同,同一植物不同器官对氮输入的响应也不一致。为了探讨氮输入对湿地植物生长和氮吸收的影响机制,本文选取滇西北典型湖泊湿地纳帕海湖滨挺水植物茭草（Zizania caduciflora）和水葱（Scirpus validus）为对象,通过控制实验,研究了3个不同氮输入水平[0 g·m-2·a-1（对照,CK）、20 g·m-2·a-1（N20）、40 g·m-2·a-1（N40）]对茭草和水葱生物量积累、根冠比、氮吸收的影响。结果表明：培养期内,茭草地上生物量始终表现为N40〉N20〉CK,即氮输入促进茭草地上生物量积累;而水葱地上生物量随培养时间不同而发生变化,培养早期N20处理促进水葱地上生物量积累,N40处理抑制水葱地上生物量积累。茭草地下生物量表现为N40〉CK〉N20,即氮输入不足抑制茭草地下生物量积累,足够氮输入促进茭草地下生物量积累;水葱地下生物量表现为CK〉N20〉N40,即氮输入抑制水葱地下生物量积累。植物地上部分和地下部分生长对氮输入的响应也不一致,导致植物根冠比发生变化,茭草根冠比表现为N20     

江汉平原湿地功能下降与洪涝灾害关系分析

建国以来，江汉平原湿地面积及其生态功能发生了很大的变化，根据史志记载和气候资料，对江汉平原洪涝灾害的发生规律和变化趋势进行了分析，总结出江汉平原洪涝灾害频率趋高、江河湖高水位频率明显增加、外洪内涝日益严重的变化特点。据此，从时间上探讨了湿地变化与洪涝灾害之间的联系，发现历史和近代洪涝灾害的频发期与相应时期的围垦和江堤修筑有较好的对应。结合国土资源部土地变更调查数据分析了近10年来江汉平原湖泊湿地的主要转移途径，从空间上探讨了湿地动态变化与江汉平原洪涝灾害发生之间的内在联系，研究结果表明江汉平原洪涝灾害的发生和湿地面积的减少及其功能的退化之间存在着很好的相关性，从而进一步证实了湿地的围垦和退化是导致其调蓄能力降低，引发洪涝灾害加剧等负页环境效应的一个重要原因。     

应用人工湿地生态系统处理中小城市排放废水

经过数十年的研究,国外科技人员得出了可以应用人工湿地生态系统净化处理中小城市排放废水的结论(Odum 1978年,William 1979年,Gersbery 1986年)。工业生产的发展和人们生活水平的提高导致废水排放数量的增加,加速了受纳水体的富营养化。人们要减轻废水排放带来的危害,不仅要去除废水中有机成分,还要去除废水中的营养元素。利用常规技术处理废水消牦电能多,经济费用高,普遍采用不要说在第三世界国家内难以实现,就是在经济发达的国家     

黄河三角洲自然湿地植被的特征及演化

在群落样方调查基础上对黄河三角洲自然湿地植被进行了分类、分布及演化研究.研究表明,黄河三角洲滨海湿地的自然湿地植被有2个植被亚型、7个群系、51个群丛,分盐生植被、水生植被和湿生植被3类.盐生植被、水生植被和湿生植被分别包括10、19和22个群丛类型.盐生植被和湿生植被的面积各约23万hmz,各占自然湿地总面积的44.76%,水生植被约7.83万hm2,占自然湿地总面积的10.48%.湿地植被的分布受距海远近、黄河河道摆动和人类活动的制约,盐生植被主要分布在三角洲外缘潮间带滩涂和潮上带外缘的微斜平地,湿生植被、水生植被主要分布在潮上带中上部的微斜平地、黄河入海河道2侧及古河道、决口扇形地间的河间洼地.受三角洲新生湿地不断形成等自然因素的影响,湿地植被发生顺行演替;受海岸侵蚀、黄河断流、风暴潮等自然灾害及人类活动的影响,湿地植被发生逆行演替和次生演替.湿地植被的顺行演替和次生演替使自然湿地的生态环境功能增强,逆行演替使自然湿地的生态环境功能减弱.