大兴安岭多年冻土区森林土壤温室气体通量

多年冻土温室气体排放对全球气候变化有重要影响。采用静态暗箱—气相色谱法,于2016—2017年生长季（5—9月）,对大兴安岭多年冻土区兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）和氧化亚氮（N₂O）通量进行野外原位观测,对比分析温室气体通量的动态变化特征及其关键影响因子。结果表明：3种林型土壤CO₂通量范围为65.88~883.59 mg·m^-2·h^-1;CH₄通量范围为-93.29~-2.82 μg·m^-2·h^-1;N₂O通量范围为-5.31~45.22 μg·m^-2·h^-1。整个生长季兴安落叶松林、樟子松林和白桦林土壤均表现为CO₂、N₂O的排放源、CH₄的吸收汇,土壤CO₂和CH₄通量在不同林型和年际间差异显著。3种林型土壤CO₂通量与5 cm、10 cm和15 cm土壤温度呈极显著正相关（P < 0.01）;CH₄通量受土壤含水量和10 cm、15 cm土壤温度的影响较大（P < 0.05）;兴安落叶松林和樟子松林土壤N₂O通量与气温呈显著正相关（P < 0.05）,而白桦林土壤N₂O则与15 cm土壤温度呈显著负相关（P < 0.05）。基于100 a时间尺度计算温室气体全球综合增温潜势,3种林型土壤温室气体的排放对气候变暖具有正反馈作用。     

北极新奥尔松地区夏季近地面CO2、CH4和N2O浓度的观测研究

2008和2009年夏在北极新奥尔松地区（Ny-Ålesund）不同苔原区域（鸟类保护区、海滩苔原、矿区、人类活动区等）监测CO₂、CH₄和N₂O近地面浓度的时空变化并分析其可能的影响因素。2008年7月25日-8月13日和2009年7月13-26日,在不同观测区域设置常规和非常规采样点采集气体样品共239瓶并妥善保存。实验室内使用气相色谱（GC）测定准确真空瓶中温室气体（CO₂、CH₄和N₂O）的浓度。鸟类保护区的日变化中,2008年鸟类保护区CO₂和N₂O日变化浓度均大于2009年约30 ppm和25 ppb。2008年海滩苔原CO₂浓度均高于2009年约30 ppm;N₂O浓度低于2009年11 ppb;2008年鸟类保护区CH₄浓度低于2009年,而海滩苔原2008年浓度高于2009年,差值均约为0.7 ppm。这些年际变化可能由环境条件（天气变化等）和地表覆盖情况的变化引起。高海鸟活动区（HB）CO₂浓度低于海鸟活动较少的区域（MB 和 LB）;鸟类保护区CO₂浓度低于海滩苔原,N₂O浓度高于海滩苔原,主要原因是海鸟活动和鸟粪增加了土壤营养元素,影响苔藓植被发育的情况并改变上垫面状况。综合不同苔原区域：新奥尔松地区CO₂和CH₄浓度高于ZEP (Zeppelin Station)监测平均浓度,地表向大气输送CO₂和CH₄;而N₂O低于ZEP监测的平均浓度,地表从大气吸收N₂O。不同区域影响因素不同：鸟类保护区、海滩苔原和鸟岛主要是受到海鸟活动影响;矿区主要是受水分和土壤基质影响;站区和机场受到人类活动影响但并不明显,总的来说直接原因是由于地表覆盖情况以及地形不同引起。     

人类活动影响下淡水沼泽湿地温室气体排放变化

利用静态箱/气相色谱法,研究了三江平原淡水沼泽湿地及垦殖农业利用下CO₂、CH₄、N₂O排放变化。不同类型湿地生长季土壤呼吸速率以季节性积水的小叶章草甸最大,湿地垦殖后土壤呼吸速率明显增大。不同类型沼泽湿地CH₄排放在时空两个方面都有明显的变化,与土壤水分条件、植物群落类型和生长状况有密切关系。沼泽湿地及垦殖后农田土壤在植物生长季都为N₂O的源,常年积水沼泽湿地在植物生长季N₂O排放通量值较小,而土壤水分常年处于非饱和的草甸灌丛土壤N₂O排放相对较高,垦殖后农田土壤N₂O排放通量最大,沼泽湿地土壤N₂O排放通量与土壤温度呈正相关关系,而垦殖后农田土壤不显著。     

荒漠土壤氧化亚氮排放及其驱动因素研究进展

氧化亚氮(N₂O)具有寿命长、增温潜势高且对臭氧层破坏性大等特点,陆地生态系统是其产生的主要来源。温度升高、降水变化以及由此引起的土壤中多种生物过程的改变,会促进或抑制N₂O排放,进而对环境产生深远影响。基于此,本文回顾和总结了有关国内外荒漠区土壤N₂O排放的研究进展,分析了荒漠土壤N₂O的产生-排放过程及排放通量,并详细综述了环境因子、土壤生物和非生物因素对荒漠土壤N₂O排放的影响机制。结果表明：荒漠土壤N₂O排放由硝化作用和反硝化作用主导,且具有明显的季节特征,具体表现为生长季排放量高,非生长季排放量低甚至为负。在总结已有研究的基础上,展望了荒漠区土壤N₂O排放的研究方向及亟待解决的问题：(1)基于同位素示踪技术及分子生物学技术探究微生物及相关功能基因对荒漠土壤N₂O产生和消耗的影响;(2)探究不同时间尺度(日、月、季节以及年际)多因素交互作用下荒漠土壤N₂O排放规律;(3)完善荒漠生态...     

南极海洋动物粪土源N2O稳定同位素实验研究

N₂O是一种重要的温室气体,土壤是全球N₂O的重要排放源。通过测定土壤源N₂O中N、O同位素值,可以有效识别N₂O的来源途径。本文采集了南极法尔兹半岛两个地点的海豹粪土（HS和GS）、阿德雷岛两个地点的企鹅粪土(AB和AF)以及东南极的帝企鹅粪土(DQ和DQT),在室内对所采集的样品分别在有氧和厌氧条件下进行冻融培养实验。结果表明：土壤在厌氧条件下比有氧条件下排放了更多的N₂O。土壤排放的N₂O与当地大气N₂O相比普遍贫15N和18O。除DQT和HS外, δ15N和δ18O在有氧和厌氧培养下均呈现很好的正相关性。N₂O排放量下降的同时伴随着培养瓶内剩余N₂O中δ15N和δ18O 值的增加,证实N₂O还原为N2的过程会引起重同位素富集。高的水分含量有利于土壤反硝化作用的进行,使释放的N₂O气体富集重同位素;pH值也会影响N₂O的同位素组成,低pH会引起δ15N值增加。     

温室气体强迫与东亚亚热带季风演变耦合效应及动力机制研究

基于主要温室气体（CO₂、CH₄和N₂O）强迫因子和石笋δ¹⁸О观测资料（1~2002 年）,分别利用关联性耦合模型和非线性统计-动力学方法,分析温室气体强迫与东亚亚热带季风演变耦合度的时序规律和定量反演模拟温室气体强迫对近2 000 a东亚亚热带季风演变影响的非线性趋势和相对贡献。研究发现：① 温室气体与季风演变耦合度的高低对应季风的强弱变化,即两者耦合作用越强,东亚亚热带季风越强;反之,两者耦合强度越小,东亚亚热带季风越弱;耦合度峰谷值对应季风极强降水和极端干旱时段。② 时序演变规律为：N₂O和CO₂相互作用与季风演变间耦合效应最强,成为东亚亚热带季风演变的主要驱动力。其次,N₂O一次项和CO₂非线性项对季风演变起主要的负反馈调节机制。③ 时序演变阶段上有所不同：1~180年,CH₄因子对季风演变主要起负反馈调节机制;180~1760年和1760~2002年,对季风演变起主要的驱动和调节机制分别为CO₂因子和N₂O因子;但1900年后N₂O和CO₂相互作用与季风演变的耦合驱动效应近百年来明显增强,耦合度在中等-较强（或极强）之间来回波动转换,耦合作用明显增强,在耦合度由较强（或极强）转弱至中等时,东亚亚热带季风也随之减弱。     

青海湖高寒湿地生态系统生长季CH4通量

利用涡度相关法研究青海湖高寒湿地生态系统2015-2016年生长季CH₄通量。结果显示：生长季CH₄通量表现为白天排放、夜间微弱吸收或排放的日变化特征,其中2015年CH₄通量日平均值为56.67 mg·m^-2,2016年CH₄通量日平均值为35.92 mg·m^-2。7月和8月排放量最大,生长季前期和后期排放较弱,2015年最大排放量出现在7月,为3.76 g·m^-2,2016最大排放量出现在8月,为1.67 g·m^-2。温度、电导率、土壤体积含水量与CH₄通量显著相关,气温和CH₄通量线性正相关。生态系统总初级生产力和呼吸及水热通量与CH₄通量也存在显著的相关关系,其中生态系统总初级生产力和呼吸是影响甲烷动态变化的主要因子。     

湿地生态系统碳储存和温室气体排放研究

湿地生态系统是地球上重要的有机碳储库, 湿地植被和土壤碳储量丰富、碳密度高。湿地还是CO₂、CH₄和N₂O等温室气体的源和汇。近百年来,由于土地利用,特别是农业开发和泥炭开采,导致大面积湿地被排干,并排放大量温室气体。多项研究表明湿地保护和恢复能促进碳积累和减少温室气体排放,通过对国内外有关文献的分析,针对近年来科学界普遍关注的湿地生态系统碳储量、碳平衡和土地利用对温室气体排放的影响、湿地与全球气候变化关系等方面的问题进行了初步探讨。     

博台线作为中国区域发展均衡线的佐证分析——以城市温室气体排放为例

国际政治经济形势正在发生深刻变化,实现区域协调均衡发展对于形成以国内大循环为主的新发展格局至关重要。方创琳于2020年2月提出垂直于胡焕庸线的博台线可以表征中国区域发展的均衡格局。本文通过对中国338个地级市的温室气体排放水平进行分析,旨在论证博台线作为中国区域发展均衡线的合理性和可能性。结果显示：① 2015年二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）、氧化亚氮（N₂O）和含氟温室气体总量以博台线为界呈南北对称的空间分布格局,且博台线两侧各类温室气体的排放强度和人均排放量分布基本均衡,各产业部门CO₂排放强度和人均排放量的区域差异均较小;② 博台线西南半壁和东北半壁内各类温室气体排放在GDP和人口维度上总体呈均衡分布态势,且各部门CO₂排放强度和人均排放量的空间分布也较为均衡。总体而言,博台线两侧表征人类活动强度的温室气体排放水平较为均衡,一定程度上反映出其作为中国区域发展战略均衡线的科学性与合理性。     

地下水位和土壤含水量对若尔盖木里苔草沼泽甲烷排放通量的影响

在若尔盖湿地国家级自然保护区典型的木里苔草（Carex muliensis）沼泽地中,选择地下水位不同的4个采样点,其植物生长季的平均地下水位分别为距离地表53.94 cm、31.35 cm、11.50 cm和4.74 cm。利用密闭式静态箱定期采集气体样品,并在实验室用Shimadzu GC212A气相色谱仪测定CH₄气体浓度,分析了CH₄排放通量与地下水位和土壤含水量之间的关系。研究结果表明,地下水位和土壤含水量对CH₄排放通量产生明显影响,6～9月观测日中,CH₄排放通量随着地下水位的升高而呈指数增加;10～40 cm土层的土壤含水量与CH₄排放通量呈现显著正相关（n=36,p<0.05）,而0～10 cm土壤含水量与生长季CH₄排放通量不相关（n=12,p>0.05）,逐步线性回归分析表明,20～30 cm土层的土壤含水量是影响CH₄排放通量的主要因素（n=12,p<0.01）。     

基于Forest-DNDC的长白山阔叶红松林土壤碳氮温室气体通量的模拟研究（英文）

土壤温室气体排放是土壤与大气之间的温室气体交换的重要途径,但对土壤温室气体排放动态变化的理解和收支水平的估算仍存在较大的不确定性。基于动态箱原位监测的高频、连续土壤温室气体通量数据,本研究初步检验了生物地球化学模型(Forest-DNDC)对长白山阔叶红松林(CBF)土壤CH_4、CO_2和N_2O温室气体通量的模拟效果。结果显示,当前版本的Forest-DNDC可以反演得到土壤温度、土壤湿度和积雪等主要环境要素的总体变化趋势,但是对于环境要素季节变化的准确模拟尚存在较明显偏差,特别是在非生长季节。模拟得到的土壤CH_4通量与监测结果相当接近,并且受到了土壤温度和积雪变化的显著调控。受温度变化的影响,模拟CO_2通量的季节变化与测定值相似,均在夏季达到高峰,但模拟的土壤CO_2排放量明显小于实际测定结果。与监测的土壤N_2O通量在春季冻融期间出现排放高峰的变化显著不同的是,模拟土壤N_2O通量主要受温度变化的影响,其最大值出现在夏季。因此,有必要结合更长时段的土壤温室气体监测数据,进一步优化模型参数与过程,特别是土壤水热传导和温室气体的产生过程等,为模拟改进和生态系统碳氮收支评估,以及从站点到区域的扩展提供支撑。     

中国能源领域温室气体排放现状及减排对策研究

自工业革命以来,随着化石燃料的广泛应用,能源领域的温室气体排放逐渐成为其主要的人为排放源,能源、环境和经济发展之间的矛盾也日益成为各国政府共同关注的焦点。如何有效地进行能源活动中温室气体的减排已经成为涉及环境、经济、政治、外交等多方面的全球性科学问题。文章对中国能源开发利用现状和主要温室气体二氧化碳(CO₂)、甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)能源排放源进行了简要分析,并对适合中国国情的温室气体减排与能源可持续开发与利用"双赢",实现"发展型减排"的有效途径进行了初步的探讨。     

胶州湾河口湿地秋冬季N2O气体排放通量特征

2009年9月~2010年2月,利用静态箱-气相色谱法对秋冬季胶州湾大沽河口受潮汐影响的芦苇(Phragmites australis)湿地和潮上带常年无积水杂草湿地N₂O排放通量特征进行了研究。研究表明:两类湿地N₂O排放和吸收具有明显的昼夜变化规律。白天N₂O排放高峰出现在12时左右,夜间高峰出现在21时左右,最低值出现在凌晨6时左右。芦苇湿地和杂草湿地秋冬季的最高值分别为151.1 μg/(m²·h)、29.3 μg/(m²·h),最低值分别为-128.9 μg/(m²·h)、-21.5μg/(m²·h)。芦苇湿地秋冬季夜间N₂O排放量高于白天,分别是白天的1.54倍和2.09倍;杂草湿地秋季N₂O排放通量白天高于夜间,冬季则夜间高于白天且以吸收为主。在对芦苇湿地和杂草湿地进行监测的6个月份中11月排放量最高,排放量分别为42.42 mg/m²、6.89 mg/m²,芦苇湿地N₂O排放量普遍高于杂草湿地。芦苇湿地秋、冬季的排放通量分别为56.32 mg/m²、63.38 mg/m²,杂草湿地秋、冬季的排放通量分别为10.45 mg/m²、3.08 mg/m²,芦苇湿地高于杂草湿地,分别是杂草湿地的5.39倍、20.58倍,主要是两类湿地不同的水文特征和不同的植被种类造成的。杂草湿地秋冬季N₂O排放通量与5 cm地温、10 cm地温呈显著相关关系(P<0.05),芦苇湿地则相关不显著,主要原因是芦苇湿地N₂O排放量除了受温度影响,由潮汐引起的干湿交替过程也在很大程度上影响N₂O排放和吸收。胶州湾大沽河河口受潮汐影响芦苇湿地和常年无积水的杂草湿地秋冬季均为大气N₂O的"源"。     

北京密云水库甲烷排放通量时空特征及其影响因素研究

库塘湿地的甲烷排放是发展绿色能源的争论焦点之一。于2009年6月、8月、10月和2010年1月、5月,对北京市密云水库的水域、水库消落带和周边非湿地区的CH₄排放通量进行了估算和对比研究。结果表明,密云水库湿地区的CH₄排放通量具有明显的季节变化,在6月和8月,水库消落带区和水域区的CH₄排放通量显著高于其他观测月份（消落带区:n=6,p<0.05;水域区:n=9,p<0.05）,其中,消落带区8月的CH₄排放通量远远大于5月,水域区8月的CH₄排放通量是1月的数倍,与消落带区和水域区相比,水库周边非湿地区各观测月的CH₄排放通量变化很小;密云水库CH₄排放通量具有明显的空间变化特征（p<0.01,df=80）,消落带区的CH₄排放通量较大,平均值为（5.780±8.683）mg/（m².h）,水域区为（0.298±0.313）mg/（m².h）,周边非湿地区为（0.002±0.178）mg/（m².h）。水库消落带区和水域区的CH₄排放通量都远大于周边非湿地区,说明修建水库明显提高了该区域的CH₄排放通量;密云水库的CH。排放通量受表层水温、水深及植物生物量的影响,在非淹水环境下,CH₄排放通量主要受植物生长的影响,植物生物量与CH₄排放通量呈正相关关系（n=42,p<0.01）,而在淹水环境下,表层水温与CH₄排放通量呈正相关关系（n=39,p<0.01）。水域区采样点8月和10月的水深与CH₄排放通量呈负相关关系（n=9,p<0.01;n=9,p<0.05）,这表明水库越浅、消落带区越宽,水库的CH₄排放通量越大。     

长江口崇明东滩潮间带甲烷(CH4)排放及其季节变化

2004年5月至2005年4月在长江口崇明东滩湿地采用原位静态箱法对甲烷(CH₄)排放通量进行了现场测定。结果表明,崇明东滩潮间带(CM)是大气CH₄的排放源,且CH₄排放具有明显的季节变化规律,中潮滩(CM-2)7月CH₄排放最多,其通量为9.27 mg/(m²·h),在次年4月排放最少,只有0.03 mg/(m²·h)。低潮滩(CM-3)在春季5月CH₄排放最多,通量为0.09 mg/(m²·h);冬季2月CH₄通量值最低,只有0.002 mg/(m²·h),中、低潮滩CH₄年平均排放通量分别为2.06 mg/(m²·h)和0.04 mg/(m²·h)。     

基于统计动力反演的东亚亚热带季风变化驱动机制研究

利用观测数据,运用非线性统计-动力学方法,反演系统各因子之间的相互关系,建立了东亚亚热带季风变化的动力方程,为研究东亚亚热带季风的驱动机制提供了量化参考。研究发现：过去2 000 a东亚亚热带季风是多因子通过反馈机制相互作用影响且具有耦合效应的复杂非线性动力系统,其驱动力主要来源于普若岗日冰芯δ¹⁸О代表的青藏高原热力作用强迫、太阳黑子活动、ENSO、温室气体单因子CO₂和CH₄浓度、北极温度和CH₄及北极温度与7月太阳辐射的耦合作用机制;反馈调节作用主要源于7月太阳辐射与太阳黑子活动、CH₄浓度、中国陆地地表温、CH₄与7月太阳辐射以及CO₂和CH₄的耦合调节作用。并通过动力反演机制推论热带西太平洋对亚热带季风有一定驱动作用,但并不是主要驱动力,即驱动亚热带季风变化的主源地并不在热带西太平洋海区,石笋δ¹⁸О指代的也主要是夏季风信息。     

2016-2060年欧美中印CO2排放变化模拟及其与INDCs的比较

研究各国在未来政策实施下温室气体排放量变化,对比其与国家自主贡献预案（INDCs）承诺目标的差别,对促进各国继续提高温室气体减排力度、加强国际合作,实现全球应对气候变化的长期目标有重要意义。基于最新的各国经济和能源数据,构建了化石能源CO₂排放的动态模型,通过设置“延续”和“规划”两类情景,模拟了欧盟、美国、中国、印度2016-2060年的CO₂排放量变化,并与各自的INDCs进行了对比。结果显示：① 中国在全部实现既有政策规划的前提下,将于2030年达到CO₂排放峰值,约11277±643 Mt CO₂,比延续过往发展趋势的情景提前10年达峰,峰值降低接近3000 Mt CO₂;2030年单位GDP碳强度比2005年下降约63.6%,一次能源消耗中非化石能源占比约24.7%,能够实现中国提出的INDC目标。② 在全部实现既有政策规划的前提下,欧盟和美国CO₂排放量有明显下降,印度CO₂排放增速将明显放缓,欧盟和印度基本可以实现INDCs的最低要求,但美国与其最低承诺目标尚有差距。③ 各国INDCs目标均有力度,其中以中国和美国最为突出。但要在INDCs目标基础上,更进一步减缓全球增暖,确保21世纪末气温上升幅度低于2 ℃甚至1.5 ℃,发达国家需进一步推进减排举措、技术、资金等的落实,包括带头推进碳捕获与封存技术,以尽早实现CO₂排放负增长,并对发展中国家提供资金和技术支持。     

崇明东滩湿地CO2 、CH4和N2O 排放的时空差异

通过静态暗箱—气相色谱法研究了长江口崇明东滩四类典型湿地(围垦湿地、高潮滩、中潮滩和低潮滩)CO₂、CH₄和N₂O排放特征及影响因素。结果表明,在生长季尺度下,CO₂、CH₄和N₂O均以排放为主;在昼夜尺度下,CO₂和CH₄在夜间排放量大于白昼排放量,而N₂O的排放高峰出现在下午;在潮水退去、潮滩暴露初期,CH₄和N₂O有大量排放,CO₂正好相反。崇明东滩温室气体排放通量自岸向海有明显的梯度变化,总体趋势是越近岸通量值越大。观测与实验表明,温度、潮汐、土壤理化性质、植物和土地利用变化都对温室气体排放通量有明显的影响,其中滨海潮滩湿地特有环境因子潮汐以"淹没—暴露"光滩沉积物的方式控制温室气体的排放。     

湿地土壤气体排放对水位变化响应的持续性动态特征

为探索湿地水位变化与土壤气体排放之间的关系,对黄河中游芦苇湿地进行了半注水和满注水样地处理后的动态监测,对比了7 d水位变化过程中土壤气体排放差异。结果表明：注水造成了土壤CO₂排放速率的显著差异;随土壤温度上升,H₂O、CO₂、H₂S排放速率都有上升趋势（满注水样地的H₂O除外）;半注水和满注水造成的影响,H₂O排放速率表现为趋同-异步-消失的特征,在注水前期（63.73 h）半注水和满注水差异基本一致,后期差异较大,直至125.64 h后注水的影响才消失,总体分别造成H₂O排放总量76.3%和31.3%的增加;CO₂排放速率表现为异步-趋同的特征,注水初期环境的改变造成CO₂排放的一致减少,37.69~68.66 h二者出现明显差异,68.66~125.64 h水位虽然恢复,但差异仍然存在,注水分别造成CO₂排放总量50.1%和43.2%的减少;H₂S排放速率表现为无变化-异步-无变化的特征,总体造成H₂S排放总量42.3%和32.3%的增加。研究追踪了水位上升后土壤H₂O、CO₂和H₂S排放速率变化的动态过程,其影响具有异步性和持续性的特点,CO₂排放速率表现出较长的响应周期。研究结果对于河流湿地生态功能研究具有重要意义,湿地土壤气体排放对水位变化的响应滞后意味着对湿地生态功能的重要影响,其波动过程需要更长时段的精准研究。     

升金湖枯水期滩地土壤CO2-C释放通量及有机碳稳定性研究

湿地是陆地生态系统的重要组成部分,在陆地碳库和固碳中具有重要作用。全球湿地碳库的稳定对减少土地利用变化引起的温室气体释放及减缓气候变化具有重要意义。以升金湖国家级自然保护区的典型滩地为研究对象,采用静态箱—气相色谱法对土壤CO₂释放通量进行观测和测定,并进一步分析土壤有机碳库的分布,探讨了滩地土壤呼吸动态和碳库稳定性。研究结果表明,升金湖0～20 cm滩地土壤有机碳含量为11.47～22.25 g/kg,有机碳密度为3.78～4.58 kg/m²,平均有机碳密度为4.11 kg/m²,土壤CO₂-C释放通量为111.7～499.5mg/（m².h）;滩地土壤有机碳密度和CO₂-C释放通量高于周边地区的水稻土土壤,且其有机碳稳定系数偏低,这表明升金湖滩地土壤有机碳库自身具有较高的稳定性,这是滩地土壤有机碳保持的一种机制,在气候变暖背景下,滩地土壤有机碳库的脆弱性将增加。