（自然地理学专业论文）闽江河口芦苇和咸草湿地ch4排放通量研究.pdf

福建师范大学硕士学位论文 摘要 闽江河口湿地是我国华南地区具有代表性的河口湿地之一。试验所选取的鳝鱼 滩湿地是闽江河口较大、较完整、人为干扰较少的湿地。研究采取野外定位观测和 室内样品分析相结合的“静态暗箱一气相色谱法 ，分析测定了芦苇湿地和咸草湿地 涨潮前、涨落潮过程中及落潮后3 个阶段排放到大气中的c h 4 通量。野外抽取气体 样品的同时测定了气温、土温、表层气温、p h 值、e h 值及盐度等环境因子，用s p s s l 3 0 软件对c 凡排放通量与各环境因子进行一元线性相关分析和多元线性相关分析。 结果表明： ( 1 ) 芦苇湿地和咸草湿地c h 4 排放都呈现夏秋高、冬春少的特点。 ( 2 ) 芦苇湿地同咸草湿地相比，各个阶段的c h 4 排放通量都明显高于咸草湿 地。 ( 3 ) 2 0 0 7 年和2 0 0 8 年c h 4 排放通量，总体变化趋势相似，每个季节中有个 别排放通量差异性较大，原因可能是温度、潮高等因素的差异性。 ( 4 ) 利用线性相关分析表明：温度因素是影响闽江河口鳝鱼滩c h 4 排放的最 重要因子。 ( 5 ) 除温度因子外，其他因子在某些情况下也表现出与c h 4 排放通量的显著 或是极显著相关性，表明影响鳝鱼滩湿地c h 4 排放通量的因素相当复杂。 关键词：湿地，c h 4 排放通量，环境影响因子，闽江河口 福建师范大学硕 二学位论文 中文文摘 气候变暖是当今人类所面临的最重大的全球性环境问题之一，上世纪8 0 年代以 来，各国政府对全球气候变暖给予了广泛关注。具有高热辐射吸收潜力的甲烷( c h 4 ) 是一种重要的温室气体，温室效应中，c h 4 占2 3 ，并且以每年l 的速率增长，对 全球气候变暖的贡献率是1 5 以上，是仅次于c 0 2 的最重要的温室气体。 湿地是介于陆地生态系统和水体生态系统间过渡的生态系统，其土壤长期处于 过饱和状态，遍布喜阴指物。湿地具有有别于陆地生态系统和水体生态系统的水文 特征、生物地球化学过程及特殊的物理、化学特征，是主要的大气c h 4 排放源，据 估算自然湿地每年排放的c h 4 占进入大气c h 4 总量的2 0 。 河口湿地处于江河入海的海陆交界处，是两种不同生态系统强烈作用下形成的 脆弱生态边缘区，咸淡水汇合与直接或间接的潮汐影响是河口湿地的最基本的生境 特征。上世纪9 0 年代以来，在一些大型的河口地区，如密西西比河口、欧洲大西洋 沿岸的多个河口、波罗的海沿岸河口，以及美国、澳大利亚、日本等国家的沿岸地 区进行了c h 4 的研究，分析了c h 4 排放通量及吸收通量，揭示了源汇特征、时空变 化特征和主要的环境影响因子，并建立了c h 4 排放速率的数学模型。各国对河口芦 苇湿地c h 4 排放研究较多，但对咸草湿地c h 4 排放的研究则较为少见。闽江河口湿 地是我国亚热带沿海地区较有代表性的河口湿地之一，对其c h 4 排放通量的研究有 着重要的意义。为了阐明闽江河口湿地c h 4 排放通量、c h 4 排放的时空变化及控制 因素在c h 4 排放过程中的作用，本试验运用原位静态箱气象色谱法对闽江河口鳝 鱼滩芦苇、咸草湿地进行了连续2 年的观测研究，对比了两种湿地c h 4 排放通量的 季节及空间变化，分析了影响c h 4 排放通量的影响因子，对鳝鱼滩芦苇湿地和咸草 湿地c h 4 的排放通量进行了估算。 本文绪论介绍了研究背景，综述了国内外对湿地c h 4 排放通量的研究进展，论 述了c h 4 产生、氧化及传输的机理，概括了国内外河口湿地c h 4 排放通量的研究进 展，最后阐述了本文的研究内容及意义。 第一章主要介绍了本研究的研究区域概况、样品采集和分析方法，详细说明实 验过程中的质量控制及其他一些需要注意的问题。 第二章到第五章是实地研究部分，也是本文研究的重点。第二章主要内容是闽 江河口鳝鱼滩芦苇及成草湿地2 0 0 7 年及2 0 0 8 年c h 4 排放通量。芦苇湿地2 0 0 7 年最 i i i 福建师范大学硕士学位论文 高值为6 月的2 6 0 9m g m 之h ，最低值为1 2 月的1 8 5m g m 。2 h a ；2 0 0 8 年最 高值为8 月的4 4 3 9 m g m 之h ，最低值为5 月的3 7 6m g m 。2 h - 1 ：咸草湿地2 0 0 7 年的最高值为9 月的4 2 6m g r n 五h 一，最低值为3 月的o 2 1m g m 之h ，2 0 0 8 年的最高值为7 月的3 2 2 3m g m 之h 一，最低值为1 2 月的o 4 3m g m 2 h 。两 种湿地类型c h 4 排放通量比较，总体特征为：夏秋高于冬春( 夏季高于秋季，冬春 相差不大) ，芦苇湿地高于咸草湿地。各采样点间c h 4 排放通量差异性较大。由于潮 水的缘故，涨落潮过程中排放的c h 4 先经过潮水后在排向大气，所以涨落潮过程中 排入大气中的c h 4 通量明显低于涨潮前和落潮后。两种湿地类型涨潮前和落潮后二 个阶段甲烷排放通量相差无几。 第三章对鳝鱼滩芦苇和咸草湿地c 出排放通量的环境影响因子进行分析，表明： ( 1 ) 温度因素是控制c h 4 排放变化的主要控制因子，一元线性相关分析显示两者之 间呈显著相关关系；( 2 ) 2 0 0 8 年涨潮前氧化还原电位( e h 值) 与两种湿地c h 4 排 放间呈显著相关性，2 0 0 7 年显著性不强；( 3 ) 土壤酸碱度( p h 值) 与c h 4 排放通 量的关系涨潮前要显著于落潮后，涨落潮过程中界于两者之间；( 4 ) e h 值和p h 值 与鳝鱼滩两种湿地类型c h 4 排放通量的正负关系较复杂：有时呈现正相关关系，有 时呈现负相关关系：( 5 ) 盐度对c h 4 排放通量的影响主要体现在每次潮汐周期中， 对全年c h 4 排放通量的变化的影响不显著；( 6 ) 涨落潮过程中潮水水位分别达到一 定高度时，c h 4 排放通量也达到最大，大于或是小于此高度范围，c h 4 排放通量都 降低：( 7 ) 生物量与c 地排放通量间的关系较复杂：芦苇湿地地上绿柱生物量与c h 4 排放通量的相关性最为显著，地上生物量与c h 4 排放通量的相关性也比较明显，而 地下生物量与c h 。排放通量的关系均不显著：成草湿地植物生物量与c h 4 排放通量 的相关性高低为：总生物量 地下生物量 地上生物量；( 8 ) 天气情况也影响两种湿 地c h 4 排放通量，晴天、光照强，c l - h 排放通量较高；阴天则相反：( 9 ) 各采样点 c h 4 排放通量与环境因子关系显示，温度因素相关性最强，其他各因子与c l - h 排放 通量的相关性不明显。 第四章对闽江河口鳝鱼滩芦苇是和成草湿地c h 4 排放通量进行了估算，芦苇湿 地2 0 0 7 年c l - h 排放通量为3 1 6g m 。2 a - 1 ，2 0 0 8 年为4 1 9g m 之a - 1 ；咸草湿地 2 0 0 7 年c h 4 排放通量为5 4g m 。2 a ，2 0 0 8 年为1 7 8g m 。2 a 1 。与中国其他河 口湿地相比较，闽江河口鳝鱼滩湿地c h 4 排放通量较高：而与世界同纬度其他湿地 相比较，鳝鱼滩湿地c m 排放通量较低。 i v 福建师范大学硕上学位论文 第五章是研究结论和展望，进行了总结，分析了实验所存在的不足之处，对以 后相关研究进行了展望。 v a b s t r a c t t h em i n j i a n gr i v e re s t u a r ym a r s hi so n eo ft h em o s tr e p r e s e n t a t i v ee s t u r a ym a r s hi n s o u t h e a s to fc h i n a t h r o u g hu s i n gt h ec l o s e db l a c kc h a m b e r g a sc h r o m a t o g r a p ht e c h q u e s t om o n i t o rt h em e t h a n ee m i s s i o nf l u x ( b e f o r et i d e ，d u r i n gt i d ea n da f t e rt i d e ) a n d e n v i r o n m e n ti n f l u e n c i n gf a c t o r s ( i n c l u d i n ga i rt e m p e r a t u r e ，s o i lt e m p e r a t u r e ，s u r f a c e t e m p e r a t u r e ，p h ，e ha n ds a l i n i t y ) o fp h r a g m i t e sa u s t r a l i sm a r s ha n dc y p e r u s m a l a c c e n s i sm a r s hi ne x p e r i m e n t a la r e a a n dt h el i n e a ra n a l y s i so fs p s s1 3 0f o r w i n d o w si s a p p l i e d t ot h e p r e s e n ts t u d y t o a n a l y z e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e n v i r o n m e n t a li n f l u e n c i n gf a c t o r sa n dt h ec h ae m i s s i o n s m a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w ： ( 1 ) t h ec h ap r e s e n t st h et e n d e n c yo fh i g he m i s s i o n si ns u m m e ra n da u t u m na n dl o w e m i s s i o n si ns p r i n ga n dw i n t e ri np h r a g m i t e sa u s t r a l i sm a r s ha n dc y p e r u sm a l a c c e n s i s m a r s h ( 2 ) c h 4e m i s s i o n so fp h r a g m i t e sa u s t r a l i sm a r s hi so b v i o u s l yh i g h e rt h a nc y p e r u s m a l a c c e n s i sm a r s hi ne v e r ys t a g eo fe x h a u s t ( 3 ) 1 n h eo v e r a l lt e n d e n c yo ft h ec h 4e m i s s i o n si ss i m i l a ri n2 0 0 7a n d2 0 0 8 ，b u tt h e d i f f e r e n c eb e t w e e nt h et e m p e r a t u r ea n dt h eh e i g h to ft i d em a yc a u s et h es i g n i f i c a n t d i f f e r e n c eo fc h ae m i s s i o n si ns o m et i m e s ( 4 ) t l l el i n e a tc o r r e l a t i o na n a l y s i si n d i c a t i n gt h et e m p e r a t u r ef a c t o ri st h em o s ti m p o r t a n t f a c t o rc o n t r o l l i n gc h 4e m i s s i o ni nm i n j i a n ge s t u a r y ( 5 ) e x c e p tf o rt h et e m p e r a t u r ef a c t o r , i ti n d i c a t e st h ec o m p l e x i t yb e t w e e nc h 4 e m i s s i o n a n dt h eo t h e rf a c t o ri ne s p e r i m e n t a la r e a k e y w o r d s ：m a r s h ，c h 4e m i s s i o n s ，e n v i r o n m e n t a li n f l u e n c i n gf a c t o r s ，m i n j i a n g r i v e r u 福建师范大学学位论文独创性和使用授权声明 福建师范大学学位论文独创性和使用授权声明 2 0 0 6 0 8 31 所呈交的学位论文( 论文题目：闽江河口芦苇和咸草湿地甲烷排放通量 研究) 是本人在导师指导下，独立进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除论文中已特别标明引用和致谢的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本论文的研究工作 做出贡献的个人或集体，均已在论文中作了明确说明并表示谢意，由此 产生的一切法律结果均由本人承担。 本人完全了解福建师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 福建师范大学有权保留学位论文( 含纸质版和电子版) ，并允许论文被 查阅和借阅；本人授权福建师范大学可以将本学位论文的全部或部分内 容采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，并按国家 有关规定，向有关部门或机构( 如国家图书馆、中国科学技术信息研究 所等) 送交学位论文( 含纸质版和电子版) 。 ( 保密的学位论文在解密后亦遵守本声明) 学位论文作者签名： 签字日期：年月 日 指导教师签名： 经礞 签字日期： 1 年6 月7 ，日 绪论 绪论 1 研究背景 全球变暖已经成为当今世界最重大的全球性环境问题之一，受到国际社会的广 泛关注。全球气候变化特别是气温升高与大气中二氧化碳( c 0 2 ) 、甲烷( c h 4 ) 、一 氧化二氮( n 2 0 ) 的痕量气体含量的升高所产生的温室效应密切相关1 1 1 。 地球系统碳循环是连接温室气体与全球增温的纽带1 2 j ，而c h 4 是碳( c ) 在大气 中的一种重要存在形式，同时c h 4 可以通过迁移来影响c 在地球系统中的循环。c h 4 作为一种红外线活性气体，有很强的红外吸收带；它化学性质活跃，在大气中易被 氧化并参与许多重要的大气化学过程。大气中c h 4 的主要来源是厌氧环境的生物过 程，一切存在厌氧环境的生态系统都是大气c h 4 的源，即生物源，产生的c h 4 气体 占大气c 凰总量的8 0 1 3 l ；非生物过程产c h 4 的源称为非生物源，主要包括化学燃 料的生产和使用过程的泄露。 作为一种重要的温室气体，虽然大气c h 4 的体积分数比c 0 2 低得多，但其增温 效能却是c 0 2 的2 6 倍【4 1 。有研究学者估计在未来的几十年中c h 4 排放量将会以每年 1 的速度增加【5 1 。过多的c h 4 进入大气，干扰甚至是破坏了大气中正常的碳循环。 虽然湿地只占地球陆地表面的很小部分，仅约占全球表面积的1 【6 1 ，但在陆地 c 循环中却有显著的份额。据估算，全球陆地碳库的1 2 2 0 【7 】储藏于湿地中，是陆 地上各种生态系统单位面积碳储量最高的【8 】o 其中，自然湿地是大气c h 4 重要的来 源( 表1 ) ，估计全世界每年有1 1 0 x1 0 1 2 gc h 4 是来自自然湿地碳库的厌氧分解， 每年向大气中排放的c h 4 占全球c h 4 排放总量的1 5 - - 3 0 s , 9 j 。 受人类活动的影响，全球天然湿地的面积已经大大缩小，越来越多的湿地被排 干，土壤中的有机碳分解速率加快，导致温室气体c h 4 的排放量的增加。作为一种 重要的生态系统类型，湿地在控制陆地生态系统碳循环及温室气体排放上扮演重要 的角色。因此，自然湿地碳循环过程的研究对于深入认识全球性生态环境问题无疑 是至关重要的，所以2 0 世纪8 0 年代以来，自然湿地c h 4 排放通量的研究成为国际 环境科学和生态学研究的热点领域之一。 福建师范大学硕士学位论文 表1 大气中甲烷的主要来源( t g ，) ( k h a l i l ，1 9 9 9 1 0 1 ) t a b l e1m a i ns o u r c eo ft h em e t h a n ei nt h ea t m o s p h e r e ( t g ，) ( k h a l i l ，1 9 9 9 ) 全球范围看，自然湿地主要集中在热带地区1 0 0n 到1 0 。s 之间的森林沼泽湿地 ( s w a m p ) 和北半球中高低纬度4 0 0n 到7 0 0n 之间北方温带和寒温带地区的泥炭沼 泽( p e a t l a n d ) ，而对这些地区湿地c h 4 排放研究也较多【1 l 1 2 ，1 3 】。中国是世界上湿地 类型多、面积大、分布广的国家之一，并且有独特的青藏高原湿地。我国研究者迸 行人工湿地稻田c h 4 排放的研究较多，对植物体、旋肥等影响c i - 1 4 排放通量的因子 进行了详细的研究【1 4 , t 5 , 1 6 。近年来，我国学者对三江平原、青藏高原的沼泽湿地及 厦门、海南岛等地的滨海红树林( m a n g r o v e ) c h 4 排放通量也进行了大量研究【1 7 j 引， 但是，由于这些我国研究者的研究都是在不同时间段进行的，不利于对c h 4 排放观 测数据进行比较【1 9 j 2 国内外研究进展 2 1 湿地c l l 4 排放机理研究 湿地中c h 4 的排放是一系列生物、化学及物理的过程，主要包括c 也的产生、 氧化、传输及排放四个方面。 2 1 1 湿地c h 4 产生及氧化 c h 。在土壤中的生成是一小群细菌所特有的一种生物过程。产c h 。菌能够利用环 境中的甲酸、乙酸、氢和二氧化碳等小分子化合物产生c h 。湿地中的大多数c h 是 在厌氧环境中由产c h 4 细菌形成后，经土壤和水层，而逸散入大气中。湿地土壤中蕴 2 绪论 藏着大量的有机物质，这些复杂的有机物质被各类细菌组成的食物链转化成简单的 c h 4 前体。厌氧环境条件下，c h 4 通过c h 4 产生菌利用环境中的c h 4 前体( 甲酸、 乙酸、氢及二氧化碳等小分子化合物) 生成，主要有产酸和不产酸两种途径： 产酸途径： c 6 h 1 2 0 6 + 2h 2 0 2 c h 3 c o o h + 2 c 0 2 + 4 h 2 c h 3 c o o h c h 4 + c 0 2 c 0 2 + 4h 2 - c h 4 + h 2 0 ( 1 ) 不产酸过程： c 6 h 1 2 0 6 + 2h e o + 20 2 6c 0 2 + 9h 2 c0 2 + 4h 2 一c h 4 + 2h 2 0( 2 ) 目前有关c h 4 产生的研究主要集中在少数几种产c h 4 菌的分子生物学和生理生 态上，对于其他的产c h 4 菌及其反应机制以及影响产c h 4 菌的环境因子的研究等还 需要加强【2 1 盈l 。 产c h 4 过程与消耗c h 4 过程在土壤中往往同时存在。氧化条件下，c h 4 在传输 过程中部分会被c h 4 氧化菌氧化。c h 4 氧化途径有两条：通过乙醛酸到丝氨酸的途 径，另一条是甲醛结合在磷酸核糖上生成6 磷酸阿洛酮酸的途径。c h 4 氧化菌会通 过任何一条途径进行氧化，总反应式为：c h 4 _ c h 3 0 h - h c h o _ c 0 2i 矧。 c h 4 的氧化活动包括土壤表层氧化和植物根际氧化，其中根际氧化是更加重要 的氧化过程【2 4 】。一般认为，植物提供碳源促进c i - 1 4 的产生，通过通气组织促进气体 的传输，同时也传输氧( 0 2 ) 到根部加剧c h 4 的氧化。植物生长过程中，根围氧化 约占总c 地氧化量的8 0 ，并且随着植物的生长，氧化速率升高，植物成熟后氧化 能力下降【2 5 1 。 随着水深的增加，会影响植物的光合作用继而影响传输c n 4 的能力等正常生理 代谢活动，并且土壤中已产生的c h 4 在通过气泡或扩散形式穿越水层时，被氧化掉 很大一部分，从而减少了c h 4 向大气中的排放 2 6 1 。而且c h 4 产生和氧化具有季节性， k e l l e y 2 7 j 等在卡罗来纳州北部白橡果河口的研究显示夏季o h 4 产生率要远远高于冬 季，海岸地区夏季c h 4 产生量达到1 0 0 0m g m 之d ，冬季却非常低，这种季节性明显 的变化与土壤生长的维管植物的衰老和生长循环又很大的联系。 2 1 2 湿地c i l 4 传输及排放 3 福建师范大学硕士学位论文 土壤中c h 4 排放通量是土壤c h 4 产生量和氧化量间平衡的综合结果。土壤中生 成的c h 4 会通过分子扩散( d i f f u s i o n ) 、气泡扩散( e b u l l i t i o n ) 及植物扩散( p l a n t i n g t r a n s p o r t ) 三种途径从土壤水植物体系传输到大气中。分子扩散传输首要及根本的 因素是存在c h 4 浓度梯度。气泡传输是非植物区域最主要的传输方式，是三种传输 途径中效率最高的一种，且排放通量晴天大于阴天，下午大于上午团】。而大多数研 究表明，植物体传输是湿地c i - h 传输的主要途径【2 8 2 2 1 ，在有植被覆盖的湿地中，c l - h 产生后主要通过植物的根、茎、叶等器官向上传输并最终排出植物体。植物的存在 可能增加c h 4 的排放瞄j 。s c h i m e l 等发现北极湿润草甸苔原中植物传输的c h 4 占c h 4 排放总量的5 5 1 0 0 1 2 9 1 。水稻绝大部分( 9 6 ) c i - h 也是通过水稻植物体排放到大 气中【刈。虽然植物传输可以增强c l - h 释放，但对c i - h 排放通量的贡献率受植被类型 的限制1 3 1 】，并且在不同植物的生长期，传输能力会有所变化1 3 2 1 。 随着温度的提高，湿地中c h 4 释放量增加【l l ，而且湿地中c h 4 的排放对水位的 变化非常敏感，这主要取决于天气状况及其他相关要素如气温、风速、蒸发和光照 等。当积水达到一定程度时，c h 4 排放率大小还取决与植株高度或生长阶段等1 3 3 】。 2 1 3 湿地c 1 1 4 排放通量 湿地c h 4 排放通量是指单位面积的湿地( 含湿地植被) 在单位时间内向大气中 排放或吸收的c h 4 的量，它是湿地产生的c h 4 量扣除氧化量、库存增加量和水平传 输量后经液相扩散、气泡扩撒和( 或) 植物体传输后进入大气的c h 4 通量，表述为 【2 6 j ： c i - h 排放通量= 产生量氧化量库存增加量水平传输量 ( 1 - 3 ) k h a l i a ( 1 9 9 3 ) 等估算全球湿地c 心排放通量为1 0 9 x l ok ga ，其中热带湿地占 6 0 ，温带湿地占5 ，寒温带湿地占2 1 【刚。 2 2 河口湿地c h 。排放通量研究进展 河口湿地处于江河入海的海陆交界处，两种不同生态系统强烈作用下形成的脆 弱生态边缘区。上世纪9 0 年代以来，在一些大型的河口地区，如密西西比河口、欧 洲大西洋爱按的多个河口、波罗的海沿岸河口地区进行了c h 4 排放通量的研究，分 析了其排放和吸收通量，揭示了其源汇特征、时空变化特征和主要的环境影响因子， 并建立了c 出排放速率的数学模型。 4 绪论 2 2 1 国外研究进展 f r a n s j a c ov a n d e rn a t 掣”l 对安特卫普附近的斯凯尔特河口沼泽湿地的 芦苇进行了研究，发现c h 4 产生量及排放通量的不同主要是受不同植株对c h 。动态 的影响，而不是因为c h 4 通过潮汐水时氧化量的不同；c i - 1 4 的排放通量与植株生理 学特征的相关性是主要的，而与温度的相关性则是次要的；淹水会减少c 出的排放， 这可能是因为淹水条件阻塞了植株茎低矮部分c h 4 的排放。认为潮汐沼泽湿地的植 物和每天水面的波动通过控制c h 4 产生、氧化及传输来控制c h 4 的排放。得出结论： ( 1 ) c m 通过植物体的传输量要远远大于沉积层的扩散和气泡的传输；( 2 ) 植株的 生长是影响c h 4 排放通量季节变化的一个重要的因素，排放跟植物新部分的生长关 系密切：( 3 ) 地形影响c h 4 排放通量的空间上的差异，相对高的地方排放通量相对 较少，高潮时地处的植物茎会有较低的c h 4 排放通量，因为c h 4 通过水面时被氧化 掉。 k i n u b u s h i 掣3 5 j 对南婆罗洲滨海湿地土地利用( 次生林、稻田及高地( u p l a n d f i e l d ) ) 形式的变化对c h 4 等温室气体进行了研究。研究表明c h 4 的排放通量也有年 际变化，只是同斯凯尔特河口不同，南婆罗洲c h 4 排放通量与年降水的变化相一致。 降水量最高出现在三月，同时三个试验点的c h 4 排放通量( 分别为0 6m g c m 。2 h 一， 1 1 m g c m 五h ，0 7m g c m 。2 h 。1 ) 也达到最大值。与其他环境因子及植株相比土壤潮 湿度是最主要的一个控制因素：干季，土壤变为有氧环境，产c 心菌活性降低，c h 4 排放通量降低。试验还发现，土地类型的改变也对c h 4 排放通量也有影响：次生林 变为稻田，c h 4 排放通量从1 2 增加到1 9c i - 1 4 c h 4 m 之y r 1 ；从次生林变为高地，c h 4 排放通量从1 2 降低到0 6c i - 1 4 c i - 1 4m 。2 y r 1 。 b r i a ni c s o r r e l l 等【3 6 j 对日德兰半岛上芦苇植被c 出产生率进行了研究试验 选取三点：生长中的芦苇、枯死的芦苇及开放式泻湖。结果表明枯死的芦苇及泻湖 中c h 4 产生率( 分别能达到1 0 0 1 5 0 n m o lh - l g - 1 ) 要高于生长季中的c h 4 产生率( 5 0 8 0 n m o lh - l g - 1 ) 。最高值出现在5 月7 月间，此期间，c h 4 产生率主要受温度控制，样 本在3 0 培养条件下，两地c h 4 产生率分别为2 0 0 4 0 0n m o lh - x g - 1 及1 5 9n m o lh - l g - 1 。 同时发现产生率最低是出现在8 月，主要是因为此时水位较低从而导致沉积层氧化 性的增强。 v a nd e rn a tfjw 等【2 7 】认为，芦苇c m 的传输主要是由对流传输和分子扩散传 福建师范大学硕士学位论文 输组成，对流传输是更为有效的传输方式。a r m s t r o n gj 等1 37 j 对h u m b e r 河口芦苇湿 地c h 4 的传输能力进行研究发现，芦苇对流传输是由温差、湿度差与风压差三种因 子导致的。不同的传输方式在不同环境条件下重要程度不同，在阴天相对湿度为5 8 的条件下，对流传输率是5 0 3 0 0m m m i n 一，而在相对湿度为3 5 的条件下，对流传 输率是8 0 0m m m i n 。光强的增加也会加速对流传输效率，当光合有效辐射从o 增 加到1 4 0 0 z m o l m - 2 s 以时，对流传输率也相应的从2 6m m m i n 。1 增加到9 8m m m i n ， 对流传输率增加了3 0 多倍。在低光照( 2 0 0 t m o l m - 2 s - 1 ) 湿度差对对流传输的贡 献可以达到9 0 以上。在温差和湿度差较小的时候，风压导致的对流传输显得尤为 重要，当风速从o 增加到5 , 3m s 。1 时，对流传输率可以达到3 4m r n m i n 。 2 2 2 国内研究进展 中国气象局沈阳大气环境研究所和中国科学院植物研究所植被数量生态学重点 实验室共同对位于盘锦的辽河河口芦苇湿地温室气体c h 4 排放通量进行研究 【2 5 ，3 8 , 3 9 , 4 0 , 4 1 ，4 2 1 ，表明：芦苇湿地c h 4 排放有明显的季节变化规律。淹水前( 6 月1 0 日前) 土壤为c h 4 汇，c h 4 排放通量为2 99 6 8 gc i - h ( m 2 h ) 。淹水期间，有大量 的c h 4 排放，通量为1 2 8 2 7 3 4 gc r t 4 ( m 2 h ) 。此后，即使死亡的芦苇根系及其掉 落物进一步增加，但土壤积水较少，温度降低，限制了c h 4 菌的活动，c h 4 排放通 量明显减少。c h 4 排放通量的季节变化与芦苇植物的根系密切相关。另外，土壤中 产生的c h 4 主要是通过芦苇植株的传输作用进入到大气中( 约占6 0 ) ，有芦苇生 长的湿地c h 4 排放通量是无芦苇的1 5 倍。辽河口湿地影响芦苇c h 4 排放通量的环 境因素分析的结果显示i 冽：( 1 ) 芦苇湿地c 地排放通量与温度成显著正相关 ( 斤= o 1 9 6 ，n = 2 1 ，p o 0 5 ，代表两者间相关不显著；相关系数p 夏秋季的情况，原因可能是与采样点1 和采样点3 相比，采样点2 的微环境更为复杂，从而对各种环境因子产生影响，进 而影响c h 4 排放( 图2 7 ) 。 1 2 3 落潮后各采样点c l l 4 排放通量变化 采样点1 在6 、7 、8 月份值都较高( 7 月最高，为1 8 6 1m g m 叱h - x ) ，1 、3 、 4 、5 月值较低( 0 5 1 2m g m 。2 h 。1 之间) ；采样点2 最高值出现在8 月的2 5 8 m g m 。2 h ，最低值为5 月的1 0 1m g m 之h 一，1 、4 、6 及9 月通量都在5 左右 ( 分别为4 2m g m 。2 h 、5 5m g m 。2 h 一、1 9m g m 之h - 1 ) ，其它月份通量都 较低( 低于2m g m 2 h 1 ) ：点3 最高值为8 月的2 6 1 6m g r n 。2 h 1 ，次高值出现 在3 月，为9 4 5m g m 。2 h ，6 、7 、9 月份通量值处于5m g m 之h d 左右，1 、4 、 5 月值较低( 分别为0 5 6m g m 。2 h 、1 7 5m g r n 。2 h 、0 7 6m g m 之h - 1 ) ( 图 2 8 ) 。 6 1 1 月温度条件3 个采样点相差无几，但各采样点通量差异较大，这可能是受 p h 值、e h 值及盐度等非控制闽江河口区c h 4 排放的主导因子总和作用的结果。 1 9 硅师m 大学硕i 学论史 1 2 4 各采样点c t 4 排放通量变化特征 三个不同采样点全年各月涨潮潮前、涨落潮中及落潮潮后c h 。排放通量总体变 化特征为夏季最高，其他各季节各有峰值出现。采样点1 最大值出现在7 月，为5 95 3 m g ml h 一；最小值出现在1 0 月，为o2 8 m g m2 h 一。采样点2 晟大使出现在8 月， 为4 80 9 m g m2 h ，最小值出现在5 月，为50 4 m g m - 2 h 。采样点3 最大值出现在 8 月为5 55 m g m - 2 h 一，最小值出现在1 月，为1 - 8 1 m g m - 2 h 一。7 月份采样点2 的 c h 4 排放通量( 1 33 m g m 4 h 1 ) 非常明显的低于点1 ( 5 95 3 m g m - 2 h 1 ) 和采样点3 ( 4 34 1 m g m - 2 h 1 ) ，而i 月份采样点2 ( 1 14 1 m g m - 2 h 1 ) 又高于采样点1 和采样点 3 ( 分别为2 9 5 m e m - z h 1 和18 1 m g m - 2 h 1 ) ( 图2 9 ) 。 婺 血血血缸j 值麓高盔商釜， f 盘血皿壅血咽血k 血害銎 1 月 3 , q 4 月5 月6 , q7 f l8 , q9 , q1 0 月1 1 月i 2 月 图2 7 芦苇湿地不同栗样点涨落潮过程中c h 。排放通龄变化 f i g u r e2 - 7 t h ev a r i a t i o n o f e m i s s i o n so f c h d f r o m p h r a g m i t e sa u s t r a l i sm a r s h i nd i f f e r e n t s a m p l i n g p o i n t sd u r i n g t h er i s i n g t i d e 一一u、i*一目量z占 镕章嘲wl 】m 地c h 。 放蛆* n * t t 0 蚰 l 盘1 盘血融睦唐堪，越d ? 三 1j j3 月4j j5j 16 h7j j8j j9 月1 0 月1 1j 12 h 幽2 - 8 芦苇湿地不同采样点落潮后c h 。排放通量变化 f i g u r e2 - 8 t h ev a r i a t i o n o f e m i s s i o n s o f c h j f r o m p h r a g m i t e sa u s t r a l i s m a r s h i nd i f f e r e n t s a m p l i n gp o i n t sa f t e r t h er i s i n g t i d e if 盘。矗血。盥嗑l 1 由谰盛趣；血i i 盘。矗血。盥嗑l j 卤咽盛趣。盛血 2 0 0 7 年成草湿地涨潮前c h a 排放通量范围是01 1 15 2m g m 1 h 。，最高值在 9 月，最低值出现在3 月，5 月出现次高值( 14 3 m g m2 h 1 ) 。季节 看，秋季 c h 4 排放通量均值虽高( 平均为1 _ 1 4 m g m - 2 h 1 ) 夏季次之( 平均为10 8 m g m - 2 h 1 ) ， 春季第三( 平均为07 7 m g m - 2 h 1 ) ，冬季最小( 平均为0 1 9 m g m l h 。1 ) 。 2 0 0 8 年成草涨潮i 辩c h ；排放通量范田是，最高值出现在7 月，为1 39 9 m g m2 h 1 ；最低值出现在1 0 月，为00 3 m g m h 。季节上看：夏季明显高 1 二其他季节，平均排放量为79 1m g m 。- h1 冬季的1 月份排放值较高。排放通 量夏季( r 均为79 1 m g m2 一) 冬季( 平均为12 8 m g m h 1 ) 秋季( 平均为09 8 、山_￥一i号一0 福建师范大学硕士学位论文 m g m - 2 h 1 ) 春季( 平均为0 8 2m g m - 2 h 1 ) 。2 0 0 8 年冬季排放通量明显大于2 0 0 7 年， 在两年同时期观测中，主控因子温度条件较为稳定，而e h 值差异性较大：这可能是 2 0 0 8 年度观测数据明显低于2 0 0 7 年度观测数据原因( 图2 1 0 ) 。 2 1 2 涨落潮过程中c h 4 排放通量变化特征 2 0 0 7 年咸草湿地排放到大气中的c i - h 通量变化范围为0 0 4 0 9 1m g m - 2 h ，最 大值出现在2 0 0 7 年9 月，最小值出现在0 3 年3 月。季节上看，c h 4 排放通量秋季 夏季 春季 冬季，平均值分别为o 7 7m g m 2 h - 1 ，o 5 9m g m - 2 h - 1 ，0 5 3m g m 2 h 一， 0 1 2m g m - l h - 1 ，夏季c h 4 排放通量明显高于其他季节( 图2 1 1 ) 。 2 0 0 8 年度咸草湿地排放到大气中的c h 4 排放通量变化范围要比2 0 0 7 年度大， 为o 0 3 1 0 5 0m g m - 2 h a ：7 月最高，为1 0 5 0m g m 之h 1 ：6 月出现次高，为 3 8 3m g m 2 h ；冬季3 个月c i l 4 排放通量较低。与2 0 0 7 年相似：夏季c 出排放 通量明显高于其他季节( 图2 1 1 ) 。 2 1 3 落潮后c h 4 排放通量变化特征 2 0 0 7 年潮后咸草湿地c h 4 排放通量秋季 夏季 春季 冬季，平均值分别为1 2 6 m g m 2 h 1 ，1 0 4m g m 之h 一，0 6 4m g m 2 h 一，0 2 0m g m 2 h 一。9 月出现 最高值( 1 7 0m g m 。2 h a ) ，最低值为0 8 年3 月( 0 0 5m g m 。2 h a ) ，6 月出现一 个次高值( 1 4 2m g m 2 h q ) 。8 月份c h 4 排放通量也相对较低( 0 5 2m g m 。h - z ) ， 可能是因为采样事为阴天的缘故。 2 0 0 8 年落潮后咸草湿地c h 4 排放通量从季节上看夏季最高，平均排放通量分别 为1 0 1 4m g m 2 h 。各月中，7 月出现最高值，为1 7 9 2m g m 2 h - 1 ： 1 2 月出 现最低值，为0 1 4m g m 之h 一。第2 高和第3 高的值出现在6 月和9 月，分别为 3 9 7m g m 2 h 1 和8 5 2m g m 。2 h 。1 ( 图2 1 2 ) 。 2 0 0 8 年季夏季的6 、7 、8 月c h 4 排放量在涨潮前、涨落潮过程中及落潮后都要 高于2 0 0 7 年季的同期。分析发现，在两年同期其他环境因子相似的情况下2 0 0 8 年 同期e h 值明显的低于0 7 年同期，这个可能是2 0 0 8 年涨潮前、涨落潮过程中及落潮 后c h 4 排放通量明显高于2 0 0 7 同期的缘故( 图2 1 3 ，图2 1 4 ，表2 2 ) 。 第二章闽江河口湿地c h 。排放通量分析 。工工工王工工| 工工工t t 工t 工 4 f ls 46 月7 4 8 49 月1 0 月1 1 41 2 月次年1 月次年3 月 图2 - 1 0 潮前咸草湿地2 0 0 7 年和2 0 0 8 年e l i 4 通量对比 f i g u r e2 - 1 0c o m p a r i s o no fc h 4e m i s s i o no fc y p e r u sm a l a c c e n s i sm a r s hf r o m 2 0 0 7a n d2 0 0 8b e f o r et h er i s i n gt i d e 口2 0 0 7 年 2 0 0 8 年 ! 工矗工工工工丁tt tt tt 4 y 5 月6 月7月849 月1 0 月1 1 月1 2 4次年1 月次年3 月 f i g u r e2 11c o m p a r i s o no fc h 4e m i s s i o no fc y p e r u sm a l a c c e n s i sm a r s hd u r i n gt h er i s i n gt i d ef r o m 2 0 0 7a n d 2 0 0 8 ，2 5 f2 0 目 童1 5 羹1 ： so1 工工工j j i _ tt 工t 1 图2 1 2 咸草湿地落潮后0 7 年和0 8 年c i - h 通量对比 f i g u r e2 - 1 2c o m p a r i s o no fc l - he m i s s i o n o fc y p e r u sm a l a c c e n s i sm a r s ha f t e rt h e r i s i n gt i d ef r o m2 0 0 7a n d2 0 0 8 _ 一| | j 。l | | | | | | | | | | | | | | | | tl| | | | | | 他加8 6 4 2 0 屯 i-qh，3嘲冒遥案三u 福建师范大学硕士学位论文 春季 夏季 秋季冬季 图2 1 32 0 0 7 年咸草湿地c l - h 排放通量季节变化 f i g u r e2 - 1 3t h ec h a r a c t e ro fc l - hf r o mc y p e r u sm a l a c c e n s i sm a r s hi n3s t a g e si n2 0 0 7 ，1 2 葺