太湖藻型湖区CH4、CO2排放特征及其影响因素分析

为明确太湖藻型湖区温室气体CH_4、CO_2排放特征及其影响因素,本研究利用便携式温室气体分析仪改进的静态箱法,对太湖梅梁湾春、夏季的CH_4、CO_2通量进行观测,并分析其影响要素.主要结果为:观测地点春、夏季CH_4、CO_2通量具有明显日变化动态.春季,CH_4通量白天大于夜间,夏季夜间大于白天;春、夏季,CO_2吸收通量均白天大于夜间.梅梁湾藻型湖区春、夏季为CH_4源,且CH_4释放通量在夏季明显高于春季,春、夏季的平均通量分别为4.047 nmol·(m~2·s)~(-1)和40.779 nmol·(m~2·s)~(-1);该区域春、夏季为CO_2汇,且春季CO_2吸收大于夏季,春、夏季的平均通量分别为-0.160μmol·(m~2·s)~(-1)和-0.033μmol·(m~2·s)~(-1).在小时尺度上,CH_4释放通量与气温和水温呈显著正相关(r=0.20,P0.01;r=0.34,P0.01),当风速6 m·s-1时,与风速呈显著正相关(r=0.71,P0.01);CO_2吸收通量与气温和风速呈显著正相关(r=0.14,P0.01;r=0.33,P0.05),与气压和太阳辐射呈显著负相关(r=-0.41,P0.01;r=-0.35,P0.01);CO_2释放通量与风速呈显著正相关(r=0.40,P0.05),与太阳辐射呈显著负相关(r=-0.35,P0.01).在日尺度上,CH_4释放通量与水温和气温呈显著正相关(r=0.83,P0.01;r=0.78,P0.01).     

养殖塘CH4排放特征及其影响因素

富营养化的养殖塘是重要的甲烷(CH_4)排放源.为明确养殖塘CH_4排放特征及其影响因素,本研究利用倒置漏斗法和体积扩散模型法,分别对安徽全椒两个养殖塘冬、春季CH_4冒泡通量和扩散通量进行了多日连续观测.结果表明,冬季CH_4冒泡通量白天高于夜间,夜间几乎为零;春季夜间高于白天.在季节尺度上,冬季CH_4冒泡通量显著低于春季,分别为3. 92mg·(m~2·d)-1和106. 94 mg·(m~2·d)-1;冬季CH_4扩散通量略高于春季,分别为2. 81 mg·(m~2·d)-1和0. 87 mg·(m~2·d)-1.自然因素(水温和气压)与CH_4冒泡通量和扩散通量显著相关.其中随水温的升高、气压的降低,CH_4冒泡通量分别呈指数递增和线性递增趋势.人工管理措施(冬季排水和春季施粪)会显著提高CH_4冒泡通量,但对扩散通量的影响并不显著.在冬季排水期间,水深与CH_4冒泡通量显著负相关;在春季鸡粪投放点,CH_4冒泡通量可高达1002. 30 mg·(m~2·d)-1.本研究可为评估小型养殖塘对全球碳循环的贡献提供数据支撑.     

模拟氮沉降对闽江口淡水感潮沼泽湿地CO2、CH4排放通量的短期影响

为了评价氮沉降对我国亚热带河口区淡水感潮沼泽湿地CO_2、CH_4排放通量的影响,在福建闽江口道庆洲淡水感潮短叶茳芏沼泽湿地,设置对照CK[0 g·(m~2·a)~(-1)]及3个梯度的氮沉降处理:N1[24 g·(m~2·a)~(-1)]、N2[48 g·(m~2·a)~(-1)]和N3[96 g·(m~2·a)~(-1)],采用静态箱-气相色谱法测定短叶茳芏湿地CO_2、CH_4排放通量,并同步观测相关环境因子.结果表明,(1)与对照相比,N1处理CO_2排放通量增加20.30%,N2处理CO_2排放通量减少10.05%,N3处理CO_2排放通量增加4.06%,除了12月的N2、N3处理CO_2排放通量与对照间有显著差异外(P0.05),其它时间各处理间CO_2排放通量差异性不显著(P0.05).(2)与对照相比,N1处理CH_4排放通量提高64.51%,N2处理CH_4排放通量提高30.23%,N3处理CH_4排放通量提高80.57%,但是各处理间CH_4排放通量的差异性未达到显著水平(P0.05).(3)CO_2、CH_4排放通量与土壤温度具有显著的正线性相关关系(P0.05),与土壤EC、土壤p H的相关性不显著(P0.05).     

闽江河口短叶茳芏湿地及其围垦的养虾塘CH4排放通量的比较

以闽江河口鳝鱼滩的短叶茳芏湿地及由其围垦而成的养虾塘为研究对象,2016年5月—2017年3月,分别采用静态箱-气相色谱法和悬浮箱/静态箱-气相色谱法对短叶茳芏湿地和养虾塘白天CH_4排放通量进行观测,并同步测定短叶茳芏湿地和养虾塘水体/沉积物理化指标.观测期间短叶茳芏湿地和养虾塘均表现为大气中CH_4的排放源,释放量变化范围分别为1.09~38.38 mg·m~(-2)·h~(-1)和0.01~65.38 mg·m~(-2)·h~(-1),均值分别为(11.67±1.99)mg·m~(-2)·h~(-1)和(18.69±4.84)mg·m~(-2)·h~(-1),重复测量方差分析统计结果表明:虽然在整个观测时间尺度上,养虾塘CH_4排放通量与短叶茳芏湿地无显著性差异(p0.05),但是在养殖期养虾塘CH_4排放通量显著高于同期短叶茳芏湿地(p0.05),增加了68.0%.短叶茳芏湿地CH_4排放通量与沉积物温度、间隙水总磷含量呈显著正相关关系(p0.01),养虾塘水-气界面CH_4排放通量与养殖水水深呈显著负相关关系(p0.01).亚热带河口感潮沼泽湿地围垦成为陆基养虾塘后增加了CH_4排放通量.     

富营养化湖区CH4排放特征及其影响因素

为明确富营养湖区CH_4排放特征及其影响因素,对太湖梅梁湾湖区和湖心区进行为期1a的观测,分析影响富营养化湖泊CH_4扩散通量时空格局的环境要素.结果表明,太湖不同湖区均表现为大气CH_4的源,但富营养化梅梁湾湖区的CH_4扩散排放量[年均值:0. 140 mmol·(m~2·d)~(-1))]要明显高于中营养化湖心区的排放量[年均值:0. 024 mmol·(m~2·d)~(-1)],并且在富营养化湖区中,湖岸区的CH_4排放量最高. CH_4通量表现出显著的季节变化:夏季排放量最高,冬季排放量最低,并且季节间的差异可达一个数量级大小.太湖CH_4通量的空间变化与水体DOC浓度显著正相关(R~2=0. 62,P 0. 01),富营养化湖区中较高DOC浓度导致其出现高CH_4排放量.太湖CH_4扩散通量的时间变化受风速和水温等气象因素的驱动,部分水质因子对此有间接影响作用.鉴于湖泊CH_4扩散通量强烈的时空变化以及环境因素巨大的影响,湖泊CH_4排放量准确的估算依赖于较大空间和较长时间的观测.     

胶州湾潮滩湿地CHBr3通量特征及影响因素研究

在2016年7月~2017年5月期间,运用静态箱法对胶州湾潮滩湿地系统的CHBr₃排放通量进行了观测,并对影响CHBr₃通量的主要影响因子进行了探究.结果表明,胶州湾潮滩湿地是CHBr₃的排放源,互花米草湿地和光滩释放CHBr₃的通量均值分别为10.92nmol/（m²×d）和8.96nmol/（m²×d）,说明互花米草湿地在一定程度上能够促进CHBr₃的排放.不同潮滩湿地之间CHBr₃的排放通量有明显区别.互花米草湿地在夏秋季节较高的CHBr₃通量可能主要是受温度和植被生物量的影响,光滩在冬春季节较高的CHBr₃通量可能与冻融循环过程有关.胶州湾潮滩湿地环境因素变化比较复杂,CHBr₃的排放通量受多种因素的影响.温度对CHBr₃排放通量的影响显著,而植被生长状况、水盐条件和营养元素等对CHBr₃排放通量的影响也不容忽视.     

成都平原不同类型沟渠CO2、CH4和N2O排放通量特征及其影响因素

为研究不同类型沟渠CH_4、CO_2和N_2O排放通量特征及其影响因素,于2014年3月~2015年2月,以每月一次的频率,采用静态浮箱法对成都平原的农业沟渠、农业生活复合沟渠、生活沟渠的CH_4、CO_2和N_2O排放通量进行监测.结果表明:(1)受人为活动的影响,研究区域中3种类型的沟渠CO_2、CH_4和N_2O排放通量较大,变化范围分别为-2.26~1 504.40mg·(m~2·h)~(-1)、0.69~40.00 mg·(m~2·h)~(-1)、-2.27~70.35μg·(m~2·h)~(-1),且均表现出夏季高,冬季低的特征.(2)农业生活复合沟渠CO_2排放通量显著高于农业沟渠和生活沟渠(P0.05),生活沟渠CH_4和N_2O排放通量显著高于农业生活复合沟渠和农业沟渠(P0.05).(3)水温和降雨量是影响CO_2、CH_4和N_2O排放通量的主要环境因子,溶解氧(dissolved oxgen,DO)和全氮(total nitrogen,TN)是影响CO_2和N_2O排放通量的主要水质参数;铵态氮(ammonium nitrogen,NH_4~+-N)与DO是影响CH_4排放通量的主要水质参数.     

基于漂浮箱法和扩散模型法测定淡水养殖鱼塘甲烷排放通量的比较

本研究以我国东南部地区淡水养殖鱼塘为研究对象,于2017年9月到2018年8月采用漂浮箱法和扩散模型法同步原位观测其CH_4排放通量,旨在明确运用两种不同方法观测CH_4的排放特征、排放强度及其驱动因子,综合比较两种方法观测结果的差异性,其中扩散模型法能够进一步量化扩散传输对CH_4排放通量的贡献.结果表明,两种方法观测的CH_4排放通量有相似的季节变化特征,即夏秋季排放高,冬春季排放低.通过漂浮箱法观测淡水养殖鱼塘CH_4排放通量的变化范围为0. 14～3. 13 mg·(m~2·h)~(-1),其年平均排放通量为(0. 86±0. 30) mg·(m~2·h)~(-1),而由扩散模型法估算出鱼塘CH_4排放通量变化范围为0. 04～1. 41 mg·(m~2·h)~(-1),其年平均排放通量为(0. 45±0. 08) mg·(m~2·h)~(-1).基于两种方法观测的CH_4排放通量具有相同的环境驱动因子,CH_4排放通量与水温、底泥可溶性有机碳(DOC)和水体化学需氧量(COD)呈现显著的正相关关系,与水体溶解氧(DO)呈现出极显著的负相关关系.综合比较两种方法观测结果,发现由扩散模型法估算出的淡水养殖鱼塘CH_4排放通量约为漂浮箱法测定结果的45%左右(P 0. 01),扩散模型法可能低估淡水养殖系统CH_4排放通量.综上所述,漂浮箱法更适合用于观测我国东南部内陆地区淡水养殖生态系统CH_4排放.     

互花米草入侵对胶州湾潮滩湿地硫素时空分布的影响

选择胶州湾互花米草潮滩(入侵前为光滩)和光滩为研究对象,研究了互花米草入侵下胶州湾潮滩湿地土壤总硫(Total sulfur, TS)、有效硫(Available sulfur, AS)及互花米草各器官TS含量的时空分布特征及其影响因素.结果表明,互花米草入侵后湿地0～60 cm土壤TS((1.53±0.24) g·kg~(-1)))和AS((0.75±0.04) g·kg~(-1))的平均含量明显高于入侵前光滩湿地TS((1.13±0.09) g·kg~(-1))和AS((0.53±0.02) g·kg~(-1))的平均含量(n=54,p0.05),增幅分别为35.40%和41.51%.其中,互花米草入侵后湿地30～50 cm土层TS含量和20～60 cm土层AS含量较入侵前的光滩湿地大幅增加(n=9,p0.05).与光滩相比,6、10、12月互花米草潮滩土壤TS含量增幅分别为14.53%、67.86%、22.52%,AS含量增幅分别为48.72%、39.06%、50.98%.逐步线性回归分析结果表明,互花米草入侵后导致土壤EC、有机质的改变是影响其土壤AS含量分布的关键因素.互花米草TS含量均值为(2.73±0.39) g·kg~(-1),6月植物TS含量与10月、12月植物TS含量之间均存在显著性差异(n=9,p0.05),硫(S)累积量最高值出现在10月,同种器官内6月根、茎、叶的硫累积系数(Accumulation Factor of sulfur, AF_S)均高于10月、12月.研究表明,互花米草入侵总体增加了土壤硫库储量,提高了湿地土壤AS的供给能力,但增加了其时空变异性,AS在不同季节差异较大.     

苏北潮滩温室气体排放的时空变化及影响因素

滨海湿地温室气体CO_2、CH_4和N_2O的排放在全球碳氮循环中发挥着重要的作用,进一步影响着全球气候变化.为研究滨海湿地CO_2、CH_4和N_2O排放的时空变化及影响因素,以苏北潮滩为例,采用静态暗箱-气相色谱法,于2013年4月至2014年3月,测定了不同时空尺度下CO_2、CH_4和N_2O通量的变化规律,并分析了影响温室气体通量变化的环境因素.结果表明,CO_2、CH_4和N_2O通量的季节变化的最大值出现在夏季,CO_2和N_2O通量的最小值出现在冬季,而CH_4在春季表现为弱吸收;互花米草滩年均排放CO_2量最大,为(766.3±496.9)mg·(m2·h)~(-1),芦苇滩年均排放CH_4和N_2O最大,分别是(0.420±0.900)mg·(m2·h)~(-1)和(17.4±5.0)μg·(m2·h)~(-1).光滩表现为对CH_4的吸收,为(-0.004±0.032)mg·(m2·h)~(-1),对CO_2和N_2O的排放,且排放通量最小,分别是(57.1±16.2)mg·(m2·h)~(-1)和(6.1±2.1)μg·(m2·h)~(-1).全球变暖潜能的最大值出现在互花米草滩,为68 841.280 kg·(hm2·a)~(-1),分别是芦苇滩和碱蓬滩的1.41倍和3.02倍,光滩的GWP最小,为5 002.100 kg·(hm2·a)~(-1).通过Pearson相关分析发现,除光滩外,CO_2通量与气温、土温呈显著的相关性(P0.05),而CH_4和N_2O通量与温度则不存在显著的相关性.尽管如此,CO_2、CH_4和N_2O通量的时间变化更多地是受温度以及植被生长状况的影响,而空间变化则主要由植被的状况所决定;外来种互花米草主要是通过增加CO_2排放来影响滨海湿地的全球变暖潜能.     

亚热带浅水池塘水-气界面甲烷通量特征

为研究亚热带富营养化浅水池塘水-气界面CH_4释放通量特征,以宜昌地区5个浅水池塘为对象,利用静态通量箱法进行了为期一年的水-气界面CH_4通量监测.结果表明,这5个池塘CH_4的年释放量分别为4.495、12.702、6.827、8.920、17.560 mg·(m~2·h)~(-1).其中扩散通量分别为0.075、0.087、0.118、0.086、0.151 mg·(m~2·h)~(-1),冒泡通量分别为4.420、12.616、6.709、8.834、17.409 mg·(m~2·h)~(-1),CH_4冒泡量占CH_4释放总量的98%以上,并且CH_4释放量明显高于其他水域生态系统(湖泊、水库).可见在富营养化浅水水域中,CH_4释放量较大,且冒泡排放是CH_4的主要排放方式,而只关注扩散排放而忽略冒泡排放则会大大低估CH_4释放量.     

杭州西溪湿地CH4、CO2通量及其主要影响因子

本研究采用便携式温室气体分析仪连接通量箱在线监测杭州西溪湿地CH_4、CO_2通量日变化及季节变化,同时也对包括有机碳含量、湿度、孔隙度、比重、p H、Eh在内的潜在影响因子进行了研究。结果表明,通常情况下,CH_4、CO_2通量的变化分别为-0.001 9~0.035 3mg/(m~2·h)和-109.76~442.55mg/(m~2·h);CH_4、CO_2通量的变化存在明显正相关关系。CH_4通量的季节变化表现为夏季秋季春季冬季;CO_2通量的季节变化表现为夏季春季冬季秋季。土壤湿度是影响CH_4通量变化的重要因子,通常湿度越大,CH_4通量越大;在生长季维管植物有助于CH_4的氧化;西溪湿地土质差异也使CH_4、CO_2通量排放有所差异,具体表现在土壤有机碳含量相差较大,而土壤中有机碳的含量与CH_4产生潜力呈显著正相关。     

鄂南棕红壤区不同植茶年限茶园CH4通量特征

于2014年3月—2015年12月,采用静态箱-气相色谱法测定了鄂南棕红壤丘陵区茶园和樟树林地土壤CH_4通量,研究了不同植茶年限茶园及临近林地土壤CH_4通量特征.结果表明,不同植茶年限对茶园土壤CH_4通量有显著影响,中、低龄茶园土壤CH_4以排放为主,植茶20 a和植茶8 a茶园土壤CH_4累积排放量分别为0.26和0.27 kg·hm~(-2),高龄茶园和对照林地土壤CH_4以吸收为主,植茶50 a茶园和林地土壤CH_4累积吸收量分别为0.39和1.95 kg·hm~(-2).降雨促进了鄂南棕红壤丘陵区茶园和林地土壤CH_4排放,除了植茶8 a茶园外,高、中龄茶园和樟树林地土壤CH_4通量均与7 d累积降雨量呈显著的正相关关系.施肥造成了茶园土壤CH_4排放量增加,同时土壤中矿质氮类型对该地区茶园和林地土壤CH_4通量有不同影响,CH_4排放通量与土壤硝态氮含量呈显著正相关关系,而与铵态氮含量相关关系不显著.研究表明,降雨量是影响鄂南红壤丘陵区茶园和林地土壤甲烷通量的主要因素;随着茶园种植年限的延长,土壤CH_4排放通量呈降低的趋势,高龄茶园土壤为大气CH_4汇.     

三峡库区典型消落带CH4排放的变化特征及影响因素

为了探讨亚热带水库消落带CH_4的排放规律,选取三峡库区王家沟一典型消落带内5个高程(180、175、165、155及140 m)为研究对象,其中175、165和155 m位于消落带上,180 m高程为永不淹水的陆地,140 m高程为永久淹水对照区.采用静态暗箱、浮箱/气相色谱法对各高程生态系统CH_4的排放进行了为期两年的连续观测.结果表明,175 m和165 m高程在实验观测的第一年CH_4排放通量变化不明显,而155 m和140 m高程处表现为单峰型的夏季CH_4排放高峰;次年在三峡水库实现最高蓄水位175 m后,175 m高程在淹水期间CH_4排放呈现单峰态,之后表现为源汇交替的无规律排放,而165m、155 m以及140 m高程均大致呈现出冬季高CH_4排放的单峰态;在整个观测期间,180 m高程CH_4排放通量较为稳定,未出现明显峰值.另外,位于消落带上的175、165和155 m高程均表现为淹水期CH_4排放大于落干期.各高程处CH_4年累积排放量为140 m(99.58 kg·hm~(-2))155 m(82.98 kg·hm~(-2))165 m(65.38 kg·hm~(-2))180 m(6.32 kg·hm~(-2))175 m(4.27 kg·hm~(-2)),表明淹水时间越长的土壤,其环境更有利于CH_4的产生.相关性分析显示,陆地与消落带落干期的CH_4排放与土壤碳组分及pH无显著相关性,但CH_4排放通量随土壤含水率的增加而增大;水-气界面上,140 m高程CH_4排放通量与水深有显著线性负相关关系;表明土壤含水率是影响消落带落干期CH_4排放的关键因子之一,而水-气界面上CH_4的排放则受到淹水深度的调控.     

小型池塘水-气界面CH4冒泡通量的观测

为了量化亚热带浅水养殖塘CH_4冒泡通量占CH_4总通量的比例,选取安徽省全椒县两个小型池塘为研究对象,采用倒置漏斗法和顶空平衡法,自2016年7月28日至8月13日观测夏季水-气界面的CH_4通量.结果表明,两个池塘CH_4冒泡通量分别是121.78 mg·(m~2·d)~(-1)和161.08 mg·(m~2·d)~(-1),CH_4扩散通量分别是3.38 mg·(m~2·d)~(-1)和3.79 mg·(m~2·d)~(-1),CH_4冒泡通量占总通量比例分别是97.5%和96.4%.CH_4冒泡通量具有高度空间异质性,A塘CH_4冒泡通量的变化范围为0.11~446.90 mg·(m~2·d)~(-1),B塘CH_4冒泡通量变化范围为0.05~607.51 mg·(m~2·d)~(-1).两个池塘的气体冒泡速率都是白天高于夜间,主要受风速控制.对于较浅的池塘,在小时尺度上,CH_4冒泡通量的主要影响因素是风速;在日尺度上,CH_4冒泡通量的主要影响因素是风速和水深,其中CH_4冒泡通量与风速呈正相关关系,与水深呈负相关关系.不同纬度的水体CH_4冒泡通量不同,中纬度地区的淡水环境比高纬度地区CH_4冒泡通量更高.通过观测手段量化小型浅水池塘CH_4冒泡通量,可以为准确估算内陆水体对区域和全球碳循环的贡献提供数据支持和理论参考.     

不同施氮处理下旱作农田土壤CH_4、N_2O气体排放特征研究

依托甘肃农业大学布设在定西市李家堡镇的长期施氮定位实验,对不同施氮农田CH4和N2O气体通量,采用静态箱-气相色谱法进行小麦生育期的连续观测,并对影响通量变化的环境因子同期观测.结果表明:5个施氮处理下(0、52.5、105、157.5、210 kg·hm-2),旱作农田土壤在小麦全生育期内表现为CH4累积通量的汇和N2O累积通量的源;且不施氮处理时,CH4累积吸收通量最大;施氮量为210 kg·hm-2时,土壤CH4的累积吸收通量所受抑制最大,即土壤CH4累积吸收通量随施氮量升高而降低.相反,不施氮处理时,土壤N2O的累积排放通量最小,施氮量为210 kg·hm-2时,土壤N2O的累积排放通量最大,土壤N2O累积排放通量随施氮量的增加而增大.综合分析,施氮量增大会抑制全生育期旱作春小麦田土壤CH4吸收通量,提高土壤N2O的排放通量.因此,合理控制施氮量有利于生育期旱作农田土壤减排.CH4平均吸收通量随土壤温度的升高而降低,随土壤水分的升高而升高;相反,N2O平均排放通量随土壤温度的升高而升高,随土壤水分的升高而降低.5~10 cm层次的土壤温度与CH4平均吸收通量呈极显著线性负相关,与N2O平均排放通量呈显著正相关.5~10 cm层次的土壤水分与CH4平均吸收通量呈极显著线性正相关,与N2O平均排放通量呈显著负相关.