沼泽湿地及其不同利用方式下甲烷排放机理研究

【摘要】： 为了阐明我国沼泽湿地甲烷排放的数量、甲烷排放的时空变化特点及其控制因素、植物在甲烷排放过程中的作用和排干沼泽农业利用对大气甲烷氧化的影响,在野外测定了沼泽湿地甲烷排放通量、沼泽水中甲烷浓度、水溶性有机碳(DOC)和乙酸含量,同时测定了沼泽氧化还原电位、温度、植物地上部分生物量和密度,室内培养试验研究了沼泽水产甲烷潜能。 三江平原毛果苔草沼泽在植物生长期间甲烷排放通量变化在0.16~54.6 mg CH4 m-2 h-1之间,平均19.6 mg CH4 m-2 h-1。青藏高原若尔盖地区苔草泥炭沼泽甲烷排放通量波动在0.16~10.0 mg CH4 m-2 h-1之间,平均2.96 mg CH4 m-2 h-1。青藏高原高海拔导致的夏季温度较低是引起该地区沼泽甲烷排放量低的主要原因。初步估算我国沼泽湿地甲烷年排放总量为1.76Tg。 毛果苔草对内源甲烷的氧化作用大于对甲烷的产生作用,乌拉苔草对两者的影响大致相当,而小叶章则对甲烷的产生作用大于对甲烷的氧化作用。在淡水腐泥沼泽(freshwater marsh)中,随着沼泽静水层深度的增加,植物种类由禾本科植物变为莎草科植物,植物传输甲烷的能力显著提高,占沼泽甲烷排放总量的比例从31%上升到72%~86%。 三江平原沼泽湿地甲烷排放呈如下规律:毛果苔草沼泽乌拉苔草沼泽小叶章沼泽。静水层不同不仅引起其上生长的植物种类不同,而且也导致被水淹没的植物立枯量不同,使得沼泽中水溶性或易还原性有机碳含量产生差异,进而引起沼泽产生的甲烷数量不同,最终表现在甲烷排放通量的不同。在同种植物生长的沼泽不同采样点之间甲烷排放通量也存在一定的差异,这是由于植物地上部分生物量和植物密度的不同所致。 毛果苔草沼泽甲烷排放存在明显的昼夜变化,午夜0:00出现最低值,大约在上午9:00达到最大值。小叶章沼泽排放的甲烷不仅数量少而且昼夜变化幅度小。引起沼泽湿地甲烷排放昼夜变化的主要原因是温度和植物光合作用产生的并传输到植物根茎和根际的氧气数量不同,使得植物根茎和根际中甲烷氧化和产生的数量在一天的不同时段不同,从而改变了沼泽水和根茎中的甲烷浓度,以及甲烷产生对温度昼夜变化的响应。 毛果苔草沼泽水中甲烷浓度也存在明显的季节性变化规律。植物生长前期沼泽水中低的甲烷浓度不是由于乙酸供应限制了甲烷产生,而是由于低的温度和较高的氧化还原电位限制了甲烷的产生。 沼泽不仅是大气甲烷的源,当沼泽排干后也是大气甲烷的汇。然后当排干沼泽被开垦为农田时,土壤氧化大气甲烷的能力受到强烈的影响。对土壤的耕翻破坏了甲烷氧化菌群落原有的最佳生境(optimal niche),提高表层土壤的容重,增加大气中氧气和甲烷扩散进入土壤的阻力,降低了土壤氧化大气甲烷的能力。氮肥的施用提高了土壤中NH4+的含量,可能激活土壤硝化菌的繁殖,降低甲烷氧化菌的数量和活性。排干沼泽土壤农业耕种初期氧化大气甲烷能力的降低主要起因于耕种行为本身,而氮肥施用则起着缓慢但长久的影响。 【关键词】：沼泽湿地 甲烷排放 空间变化 昼夜变化 甲烷产生 甲烷氧化 农业耕作 沼生植物
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（南京土壤研究所）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：X831
【目录】：

• 中文摘要10-12
• 英文摘要12-15
• 创新点15-16
• 一、研究内容15
• 二、研究技术15-16
• 前言16-20
• 第一章 文献综述20-70
• 第一节 沼泽湿地类型、分布及其甲烷排放20-28
• 1. 前言20-21
• 2. 沼泽类型和分布21-23
• 3. 全球沼泽湿地的甲烷排放量23-28
• 第二节 沼泽湿地甲烷产生途径及其影响因素28-38
• 1. 前言28
• 2. 甲烷产生途径28-29
• 3. 沼泽产甲烷能力的差异29-30
• 4. 沼泽产甲烷能力的影响因素30-38
• 第三节 沼泽湿地甲烷氧化及其影响因素38-56
• 1. 土壤甲烷氧化过程38-42
• 2. 影响甲烷氧化的因素42-56
• 第四节 沼泽湿地甲烷排放的特点和规律56-63
• 1. 前言56
• 2. 沼泽甲烷的传输56-58
• 3. 不同类型沼泽甲烷排放的差异58
• 4. 沼泽甲烷排放的昼夜变化58-59
• 5. 沼泽甲烷排放的季节性变化59-63
• 第五节 沼泽湿地甲烷排放的影响因素63-70
• 1. 水位63
• 2. 植物63-64
• 3. 温度64
• 4. 土壤性质64-66
• 5. 氮素66-70
• 第二章 中国沼泽湿地甲烷排放70-82
• 1. 前言70
• 2. 材料与方法70-73
• 3. 结果与讨论73-82
• 3.1 泥炭沼泽和腐泥沼泽甲烷排放通量73-75
• 3.2 我国沼泽甲烷排放量估算75-82
• 第三章 植物在沼泽甲烷排放中的作用82-94
• 1. 前言82-83
• 2. 材料与方法83-87
• 3. 结果分析87-90
• 4. 讨论90-94
• 第四章 沼泽湿地甲烷排放的空间变化94-107
• 1. 前言94-95
• 2. 材料与方法95-96
• 3. 结果分析96-100
• 4. 讨论100-107
• 4.1 静水层对甲烷排放的影响100-102
• 4.2 同种植物生长的沼泽甲烷排放空间变异102-107
• 第五章 沼泽湿地甲烷排放的昼夜变化107-118
• 1. 前言107-108
• 2. 材料与方法108-109
• 3. 结果分析109-113
• 4. 讨论113-118
• 第六章 毛果苔草沼泽水中甲烷浓度季节性变化118-129
• 1. 前言118
• 2. 材料与方法118-120
• 3. 结果分析120-124
• 4. 讨论124-129
• 4.1 沼泽剖面中 DOC 和乙酸的动态变化特征124-125
• 4.2 甲烷浓度季节性变化的影响因素125-129
• 第七章 耕种、施肥和抛荒对排干沼泽土壤氧化大气甲烷的影响129-145
• 1. 前言129-130
• 2. 材料与方法130-132
• 3. 结果分析132-137
• 4. 讨论137-141
• 4.1 用静态箱法测定和用 Fick 方程计算的甲烷氧化率比较137
• 4.2 甲烷氧化率的剖面分布137-139
• 4.3 氮肥对土壤氧化大气甲烷的影响139-140
• 4.4 耕种对土壤氧化大气甲烷的影响140-141
• 5. 小结141-145
• 第八章 结论145-148
• 附件148-152
• 个人简历148-149
• 博士学位学习期间发表的论文和申请的专利149-151
• 博士学位学习期间参加的国际和国内会议151-152
• 致谢152-153

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堆积肉牛粪便甲烷排放影响因子试验    游玉波;董红敏;朱志平;陶秀萍;陈永杏;

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湿地甲烷排放研究评述    张银龙;

长期施肥对湖南稻田甲烷排放的影响    秦晓波;李玉娥;刘克樱;

我国反刍动物甲烷排放现状及调控技术研究进展    高艳霞;李秋凤;曹玉凤;李春华;李建国;

稻油轮作稻田甲烷排放及其总量估算    韩广轩;朱波;

营养因素对反刍动物甲烷排放影响的研究现状    娜仁花;董红敏;

微生物生物技术在控制畜牧业甲烷排放中的应用    马青山;余占桥;张日俊;

稻田甲烷排放监测技术研究    王秀珍;郑长春;黄敬峰;

我国反刍动物甲烷排放现状及调控技术研究进展    高艳霞;李秋凤;曹玉凤;李春华;李建国;

湖南稻田甲烷排放及其对不同管理措施的响应    秦晓波;李玉娥;万运帆;廖育林;

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北极释放甲烷速度加快    李欣　译

稻田甲烷排放不增加温室效应    林万涛

澳大利亚减排新招 不让羊打嗝放屁    马毅达

美公布甲烷排放削减计划    本报记者 何英

改变种稻习惯可为地球“降温”    首席记者 任荃

十九国联手推进甲烷市场化    张小青

越高产越环保    记者 张小军

水稻田并非甲烷排放重要源头    记者 沈建华　刘文彬

农田急需“碳滋养”    本报记者 许琦敏

世界各国致力甲烷市场化    陈重宇

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免耕和秸秆覆盖旱作稻田甲烷排放及甲烷产生菌群落结构和数量的变化特征    李大明

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水稻植株和土壤对CH_4排放的影响及定量模型研究    傅志强

闽江河口短叶茳芏湿地甲烷产生、氧化、传输与排放研究    黄佳芳

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超级稻甲烷排放特征及其与植株生长特性的关系    闫晓君

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