闽江河口潮汐湿地甲烷排放通量温度敏感性特征

选择2007年11个月的中潮日,在闽江河口鳝鱼滩潮汐湿地,同步观测了芦苇(Phragmites australis)沼泽、短叶茳芏(又称成草)(Cyoerus malaccensis)沼泽、藨草(Scirpus triqueter)沼泽和光滩涨潮前、落潮后的甲烷排放通量以及气温和土温,计算了甲烷排放通量温度敏感性(Q10值),并分析了湿地甲烷排放通量Q10值与温度的关系.研究结果表明,4种湿地的甲烷排放通量与土温、气温都有显著的指数相关关系(n=20,p<0.01),低温时比高温时相关程度更高;4种湿地甲烷排放通量平均土温敏感性(Qs10值)和气温敏感性(Qa10值)分别为5.41和3.95,芦苇沼泽、咸草沼泽、藨草沼泽和光滩的甲烷排放通量Qs10值分别为3.22、5.23、4.79和11.10,它们的甲烷排放通量Qa10值分别为2.89、3.96、3.84和7.78,光滩甲烷排放通量温度敏感性最强;涨潮前4种湿地甲烷排放通量平均Qs10值和平均Qa10值分别为4.82和3.53,落潮后则分别为6.15和4.39,但涨潮前与落潮后湿地甲烷排放通量Q10值的差异不显著(p>0.05);湿地植物主要生长季,潮汐湿地甲烷排放通量Q10值低于其他时间.     

闽江河口感潮湿地入侵种互花米草甲烷通量及影响因子

2007年利用静态箱-气相色谱仪法对闽江河口湿地外来入侵种互花米草斑块甲烷通量进行测定。结果表明,互花米草甲烷排放通量有明显的季节变化,涨潮前和落潮后甲烷通量平均值分别为13.12和12.94mg/(m²·h);涨落潮过程,互花米草斑块排放到潮水的甲烷通量(3.07mg/(m²·h)大于排放到大气的甲烷通量(2.35mg/(m²·h),差异不显著;涨落潮过程中排向大气和潮水的甲烷通量之和(5.42mg/(m²·h)与涨潮前、落潮后甲烷通量差异显著;互花米草排向大气甲烷总通量86.86g/(m²·a),排向潮水甲烷总通量7.84g/(m²·a)。     

干旱沙区生物土壤结皮覆盖土壤CO2通量对脉冲式降雨的响应

水分是干旱区生态过程中主要限制因子,降水可通过改变土壤的干湿状况直接影响土壤的生态过程,继而引起土壤碳库的变化。生物土壤结皮作为干旱区主要的地表覆盖物,其自身不但可以进行呼吸作用,还能充分利用有限的水分通过光合作用固碳,改变土壤圈与大气圈之间的碳交换通量。通过模拟0、2、5、8、15 mm降雨,利用红外气体分析仪,对腾格里沙漠东南缘人工固沙植被区主要的生物土壤结皮覆盖土壤净CO₂通量进行了原位测定,探讨生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放和光合固定CO₂(吸收)共同作用下的土壤净CO₂通量对模降雨的响应特征。结果表明:(1)降雨会迅速激发生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放,降雨激发CO₂释放速率和有效时间取决于降雨量,降雨量越高,激发程度越低,激增的生物土壤结皮覆盖土壤CO₂释放(源)效应有效时间随降雨量的增加而延长;降雨激发的土壤碳释放总量随着降雨量的增加显著增加,且藓类结皮覆盖土壤碳释放总量显著高于藻类结皮(P<0.05)。(2)降雨引起生物土壤结皮覆盖土壤CO₂吸收速率在初期呈单峰变化,后逐渐回归到降雨前的水平,随降雨量的增加,CO₂吸收的效应的时间越长,峰值越高;降雨量越高,生物土壤结皮光合碳固定量越多,当降雨量增加到15 mm时,藻类结皮光合碳固定量显著低于8 mm时的碳固定量;降雨量<5 mm时,藓类结皮光合碳固定量显著低于藻类结皮(P<0.05),≥5 mm时,藓类结皮光合碳固定量显著高于藻类结皮(P<0.05)。(3)干旱荒漠地区生物土壤结皮覆盖土壤,在无降雨的干旱期表现为较低水平的净碳排放效应,不同程度降雨的初期阶段都有短暂的增加土壤碳的汇效应,且碳汇效应的时间随降雨量的增加而延长;适度的降雨会降低长期干旱藻类结皮覆盖土壤向大气的碳排放量,而过高或过低的降雨都会不同程度地增加藻类结皮覆盖土壤向大气的碳排放,降低土壤碳的储量。不论降雨量大小,降雨都会增加藓类结皮覆盖土壤更多碳向大气排放,但随着降雨量的增加,源效应逐渐减弱。降雨量≤8 mm时,藓类结皮覆盖土壤净碳排放总量显著高于藻类结皮(P<0.05),当降雨量>8 mm时,藓类结皮覆盖土壤净碳排放量显著低于藻类结皮覆盖土壤(P<0.05)。因此,干旱区在估算生物土壤结皮覆盖土壤与大气碳交换对降雨的响应规律时,应该充分考虑降雨量大小对生物土壤结皮碳固定量和土壤碳释放组分的效应,明确降雨事件大小对不同类型生物土壤结皮覆盖土壤与大气之间碳交换的作用。     

海岸带盐沼挥发性氯代烷烃单体成分通量的相互关系

挥发性氯代烷烃是大气中重要的短命氯源气体,对全球气候变暖和臭氧层破坏具有重要贡献,在全球C和Cl元素循环中扮演着重要的角色,具有非常重要的环境意义。分别于生长季(2004年7月)和非生长季(2005年1月)在苏北海岸带盐沼沿环境梯度采用静态箱技术原位测定氯代甲烷(CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4)和氯代乙烷(CH3CHCl2和CH3CCl3)6种单体成分通量。结果表明:海岸带盐沼生态系统氯代烷烃单体成分通量关系的差异性主要表现在3个方面:一是海岸带盐沼高氯烷烃不同单体成分间具有很好的相关性,而低氯烷烃CH3Cl与各种高氯烷烃单体成分间相关性不显著。这表明海岸带盐沼低氯烷烃和高氯烷烃的源汇过程可能是不同的,而高氯烷烃间可能存在比较一致的源汇过程;二是高等植物对氯代烷烃不同单体成分贡献的差异性表现为对低氯烷烃CH3Cl表现为源效应,而对高氯烷烃则表现为汇效应;三是盐沼土壤对氯代烷烃不同单体成分的贡献均表现为汇效应,但是研究区低氯烷烃和高氯烷烃来源和生物降解模式不同。低氯烷烃CH3Cl可能源于盐沼植物及其枯落物排放和海洋排放的输入,而高氯烷烃含量既可能来自非生长季盐沼植物和凋落物腐解释放,也可能来自其他区域人类活动排放和海洋排放的外源输入。因此,海岸带盐沼对外源输入的高氯烷烃具有吸纳作用。     

苏北海岸带盐沼外源苯的环境归趋:自然移除

挥发性苯在环境中的长期暴露具有致癌和致其他疾病的风险,严重威胁着人的身体健康。分别于植物生长季(2004年7月)和非生长季(2005年1月),在苏北海岸带盐沼,采用静态箱技术,沿环境梯度原位测定苯通量。结果表明,研究区大气中挥发性苯的浓度明显高于国家规定的最大允许浓度,在海—陆变化梯度上,大气挥发性苯浓度变化呈现V字形空间变化趋势;研究区大气中挥发性苯可能源于沿海工业和汽车排放以及外海海水溶解挥发性苯的横向输送。盐沼生态系统对大气中外源挥发性苯的自然移除特征主要表现在:1海岸带盐沼植物和土壤是大气中挥发性苯的重要汇,而且对其上生长的植物具有显著的物种依赖性;植物对外源输入的挥发性苯的自然吸收通量可能与其生物量、叶面蜡质含量和气孔丰度有关,而土壤的自然移除能力可能取决于土壤温度、孔隙度、有机质含量、全氮含量以及可溶性盐总量;2海岸带盐沼对于外源输入的挥发性苯的自然吸收通量具有显著的季节和空间变化,这种变化源于植物及其根际环境对挥发性苯的自然吸收能力和对生态因子响应敏感性程度的差异性;3互花米草(Spartina alterniflora)的入侵并没有增加海岸带盐沼对挥发性苯气体的自然吸收通量。     

青藏高原高寒草甸生态系统CO2通量研究进展

高寒草甸是广布于青藏高原的主要植被类型,它是青藏高原大气与地面之间生物地球化学循环的重要构成部分,在区域碳平衡中起着极为重要的作用。基于对青藏高原主要高寒草甸生态系统类型CO2通量研究方面的综述,系统分析了高寒草甸生态系统CO2通量日、季、年等不同时间尺度的变化特征以及温度、光合有效辐射、降水等主要环境因子对高寒草甸生态系统CO2通量的影响;同时,结合其他地区草地生态系统,就青藏高原三种典型高寒草甸生态系统类型源汇效应和Q10值进行了比较;最后,结合青藏高原高寒草甸生态系统CO2通量研究的现实与需要,提出了当前存在一些不确定性和有待深入研究的问题。     

湿地生态系统CO_2源/汇研究综述

湿地生态系统独特的生态特性使其在温室气体的固定和释放中发挥了重要作用,湿地生态系统CO2源/汇成为全球气候变化研究中的热点问题。该文系统总结了近年来湿地生态系统CO2源/汇特征,探讨了自然环境因子以及人类活动对湿地CO2源/汇功能的影响。研究表明,目前绝大多数湿地生态系统是大气CO2的汇,湿地CO2源/汇特征表现出明显的时空变异性。气温是气象因素中影响湿地净生态系统CO2通量(NEE)变化的一个重要甚至首要因子;土壤状况因子包括温度、pH值等均对NEE有明显影响,但影响程度不同;湿地水文对CO2源/汇的影响主要表现在干、湿季以及水位变化对NEE的影响上;植被类型及干扰程度不同,湿地CO2源/汇功能具有很大差异;人类活动尤其是将湿地开垦为农田,会使湿地变成大气CO2的源,而生态修复则使湿地作为大气CO2汇的能力得到恢复。     

中国第26次南极考察南大洋碳通量评估

南大洋是大气CO2的重要汇区,而近几十年来这个汇出现了明显变化并成为了研究的热点。利用中国第26次南极考察期间雪龙船绕南极航行所获得的现场碳及相关参数观测数据,分析推导出海水pCO2及其主控因子(叶绿素和水温)之间的经验关系,并结合相关卫星遥感数据建立遥感外推算法,计算南大洋50°S以南海区碳通量分布,评估该海区对大气CO2的吸收能力。计算结果表明,2009年11月从90°E到90°W(顺时针方向),50°—75°S海域为CO2输送大气的弱源,平均输入大气通量为9.482 mol·m-2·month-1,碳释放量为0.001 779 5×1015gC;2009年12月从90°W—90°E(顺时针方向),50°—75°S海域为吸收大气CO2的弱汇,平均碳通量为-12.451 mol·m-2·month-1,碳吸收量为0.026 656×1015gC。将经验关系推导至该月份的50°—75°S整个南大洋的计算中发现,2009年11月南大洋为大气CO2的源,碳释放量为0.002 789 6×1015gC;在2009年12月南大洋为大气CO2的汇,碳吸收量是-0.003 503 5×1015gC。相比之前我们所观测的结果,南大洋的碳汇吸收能力呈现明显下降。     

氮沉降和水位下降对湿地生态系统的影响

介绍了湿地生态系统及其氮沉降和水位下降的概况,综述了全球变化背景下的氮沉降和水位下降对湿地生态系统的具体影响。氮沉降能够在一定范围内提高生产力,具体表现在植物的地上生物量、净初级生产力、植株高度等方面,氮沉降还影响植被组成,使苔藓类植物向维管植物过渡;氮沉降通过两种方式促进微生物分解,一是解除微生物代谢的限制因素,二是改变微生物分解底物的质量;此外,氮沉降还影响温室气体(甲烷、二氧化碳、氧化亚氮)的通量。水位下降后,植被的光合速率降低,生长降低,促进微生物的分解,使温室气体二氧化碳、氧化亚氮的通量增加,使甲烷通量降低。     

氮和枯落物添加对闽江河口湿地土壤CO_2释放的影响

土壤CO_2释放是土壤碳转化的关键过程。氮(N)添加及植物枯落物的分解对湿地土壤CO_2释放速率有显著影响,在全球大气CO_2浓度和气候变化中具有重要作用。本研究选取闽江河口湿地土壤为研究对象,通过24 d的短期培养实验,研究不同氮浓度和不同枯落物添加对闽江河口湿地土壤CO_2释放速率的影响。结果表明:(1)短叶茳芏(Cyperus malaccensis)和互花米草(Spartina alterniflora)两种植物枯落物添加处理显著促进了湿地土壤CO_2释放速率(P0.05),也显著增加了闽江河口湿地土壤溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和pH(P0.05)。两种枯落物添加处理下,培养初期(0～9 d)枯落物可溶性有机碳快速释放和pH升高可能是导致土壤CO_2释放峰值时间提前的主要因素。(2)枯落物添加后不同浓度氮输入对湿地土壤CO_2释放速率均具有显著影响(P0.001),但两种枯落物对土壤CO_2释放速率的影响并无显著差异(P0.05)。土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)的变化是影响不同枯落物在氮添加后培养前、后期土壤CO_2释放差异的重要原因。     

米草属植物盐沼湿地甲烷排放研究综述

米草属植物是典型的盐沼湿地优势种,在北美东海岸及墨西哥湾广泛分布,同时作为一种引入种或入侵种分布在西欧沿海湿地及我国广大沿海湿地,并有不断扩大其分布区面积的趋势,构成了全球沿海盐沼湿地的重要组成部分,也是全球重要的甲烷排放天然源。综述了国内外关于米草属植物盐沼湿地甲烷排放研究进展,包括米草属植物盐沼湿地甲烷排放通量、季节变化、甲烷的产生、氧化与传输以及影响甲烷通量的主要因子。     

中亚热带植物排放甲烷研究初报

甲烷(CH4)是大气中第二大温室气体,近年有研究发现在有氧条件下陆生植物也能排放CH4.本研究对中亚热带51种树木离体叶片在有氧环境下进行室内培养,发现21种植物能排放CH4,CH4排放速率范围为0.11～1.37 ngCH4.g-1 DW.h-1,平均排放速率为0.59ngCH4.g-1DW.h-1.植物是否排放CH4及其排放速率与观测条件密切相关.观测的51种植物中包括40种乔木树种和11种灌木树种,分别有15种和6种植物可排放CH4,CH4平均排放速率分别为0.69 CH4.g-1DW.h-1和0.30 ngCH4.g-1DW.h-1,且乔木和灌木之间存在极显著差异(P<0.05).     

大、小潮日闽江口短叶茳芏+芦苇沼泽甲烷排放通量日变化特征

利用"静态箱-悬浮箱-气相色谱法",分别在小潮日(2010年4月4～5日和9月2～3日)和大潮日(2010年4月14～15日和9月9～10日),在闽江口鳝鱼滩湿地的中高潮滩过渡区短叶茳芏(Cyperus malaccensis)+芦苇(Phragmites australis)沼泽中,取样并测定了该沼泽24h的甲烷排放通量,并同步对潮水水位、温度等环境因子进行了观测。研究结果表明,不论大、小潮日,总体上,沼泽是甲烷排放源,白天的甲烷排放通量大于夜间;4月、9月的2个小潮日的甲烷排放通量分别为4.43mg/(m2·h)和8.13mg/(m2·h),2个大潮日的甲烷排放通量分别为1.39mg/(m2·h)和3.25mg/(m2·h),小潮日甲烷排放通量明显大于大潮日;大潮日,涨落潮阶段的沼泽水-气界面甲烷排放通量低于非涨落潮阶段;温度和潮水水位是控制甲烷排放通量日变化的重要环境因子。     

闽江河口咸草湿地冬季甲烷和二氧化碳通量及影响因子分析

闽江河口是我国东南沿海典型的开放式感潮河口,咸草Cyperus malaccensis var.brevifolius为闽江河口区最大的鳝鱼滩沼泽湿地的主要土著种。采用静态暗箱-气相色谱法,测定了2008年冬季(11月、12月和次年1月)咸草湿地涨潮前、涨落潮过程中和落潮后3个阶段排向大气环境的甲烷(CH4)和二氧化碳(CO2)通量特征。结果表明,涨落潮过程中咸草湿地排向大气环境的甲烷通量小于涨潮前和落潮后,在时间上表现为冬季3个月甲烷排放通量持续下降;咸草湿地二氧化碳通量同样表现为涨落潮过程中小于涨潮前和落潮后,在时间上也呈递减趋势;氧化还原电位(Eh)以及pH值对咸草湿地甲烷和二氧化碳排放通量具有不同程度的影响。     

鄱阳湖砂山地区风沙化过程中物种多样性的变化

对鄱阳湖砂山地区土地风沙化过程中物种多样性的变化特征进行了分析,依据植物种在各类型风沙化土地的出现频率与不同风沙化阶段各生活型植物种的组成,探讨了风沙化过程中植物种绝灭与定居特点。物种多样性指数分析表明:风沙化过程是物种多样性衰减的过程,风沙化首先导致特有种的灭绝,其次为稀有种。从植物的生活型来看,多年生草本与乔木类植物受风沙化影响最大,而灌木类植物可存活风沙化过程各个阶段,在风沙化过程中植物种的绝灭速率大于定居速率。     

沼泽甲烷排放及其主要影响因素

综合评述了不同类型沼泽产生、氧化和排放甲烷能力的差异及其主要影响因素。沼泽水位的变化引起沼生植物种群更替，从而形成不同类型的沼泽及其土壤剖面形态特征，进而导致沼泽产生和排放甲烷能力的不同。腐泥沼泽产生和排放甲烷能力最强，泥炭沼泽次之，森林沼泽再次之，苔藓泥炭沼泽最弱。甲烷排放以夏季最多，春秋季次之，冬季最低。在影响沼泽排放甲烷能力中，水位的变化最为强烈，底物、植物种类及数量和温度次之，pH、外源氮和土壤性质也有一定的作用。     

河南宝天曼化香林特征及物种多样性

根据10块样地的野外调查材料,对河南宝天曼化香林的土壤性质、植物区系成分、群落外貌、群落结构以及物种多样性特征进行了初步分析。结果表明:(1)化香林土壤较贫瘠,区系组成较丰富,其属的分布类型以温带性质的属最多,热带性质的属也占一定比例;(2)化香林的生活型以高位芽为主,叶级谱中以中型叶为主;(3)化香林的垂直结构可分为乔木层、灌木层、草本层,亦有少量的层间植物;(4)化香林的优势种显著,群落物种的丰富度、多样性、均匀度指数的总趋势为灌木层>草本层>乔木层,但在海拔梯度上的分布并未表现出明显的规律性。     

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。     

不同电子受体及盐分输入对河口湿地土壤甲烷产生潜力的影响

对闽江河口芦苇(Phragmites australis)湿地土壤甲烷产生潜力及电子受体(硝酸盐,三价铁和硫酸盐)及盐分(氯化钠)输入对其的影响进行了厌氧培养实验及测定。结果表明,芦苇湿地土壤甲烷产生潜力范围是0.0202~0.0871 μg · g^-1 · d^-1,0~10 cm土壤甲烷产生潜力最大;电子受体及盐分的输入对土壤甲烷产生潜力具有抑制作用,3种电子受体对甲烷产生潜力抑制程度从大到小为硝酸盐>三价铁>硫酸盐,不同浓度硝酸盐与三价铁添加后甲烷产生潜力与对照土壤差异显著(P<0.05),而硫酸盐与盐分的添加抑制作用不显著,对于每一种电子受体及盐分其不同浓度处理对甲烷产生潜力的影响差异也不明显(P>0.05)。