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《福建师范大学》 2017年
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模拟SO_4~(2-)沉降对河口淡水潮汐湿地碳源温室气体排放的影响

刘小慧  
【摘要】:河口潮汐湿地作为全球天然湿地的重要组成部分,位于陆地、河流与海洋的交汇处,受陆地水流、海洋潮水和环境变化的交互作用,在气候、土壤、植被、水文等环境因素方面具有独特性,使得河口湿地土壤含碳气体排放表现出独特的变异格局,更因其在全球碳循环中的重要地位而一直作为国内外学者研究的焦点。研究表明盐水入侵和酸雨等环境问题带来的SO42-负荷增强可增加湿地硫酸盐还原作用的强度,对湿地碳源温室气体的产生与排放有重要影响。本研究选取闽江河口区的塔礁洲淡水潮汐湿地作为研究对象,于2015年12月~2016年10月进行野外原位模拟SO42-沉降实验,SO42-沉降量分别为60和120 kg SO42--S·ha-1·a-1。采用静态箱-气相色谱法测定湿地CH4和CO2两种碳源温室气体的通量,并对影响CH4和CO2通量的主要环境因子(气象因子、土壤理化性质、间隙水理化性质)进行测定与分析。此外,采用厌氧培养法测定塔礁洲湿地土壤在冬季(2016年2月)、春季(2016年4月)、夏季(2016年7月)以及秋季(2016年9月)的CH4和C02产生速率,并对用于培养实验的土壤测定其理化指标。研究结果如下:(1)模拟SO42-沉降对CH4和CO2通量影响的结果表明:60和120 kg SO42-S·ha-1·a-1处理CH4通量平均值分别为6.55±0.97和6.66±1.49 mg m-2·h-1,对照的CH4通量平均值为7.90±1.01 mg ·m-2·h-1。与对照相比,60和120 kg SO42-S ha-1·a-1处理的CH4通量分别降低16.82%和15.64%,其中,SO42-沉降对CH4通量的抑制效应在夏季表现更显著。60和120 kg SO42-S·ha-1·a-1处理CO2平均通量分别为192.25±48.44 和 305.32±42.87 mg·m-2 h-1,对照 CO2 通量平均值为 300.13±39.79 mg·m-2·h-1,与对照相比,60 kg SO42-S·ha-1·a-1处理CO2通量降低35.95%,120 kg SO42-S·ha-1·a-1处理CO2通量略有提高。(2)从CH4和CO2通量时间变化特征看,CH4在温度高的月份(6~9月)通量较高,在温度较低的月份(12~5月、10月)通量较低,尤其在冬季(12月、1月和2月),各组CH4通量均较低。其中,对照和60kgSO42-S·ha-1·a-1处理CH4通量分别在8月和12月出现最高值和最低值,120 kg SO42-S·ha-1·a-1处理的CH4通量则分别在9月和12月出现最高值和最低值。CO2通量呈多峰型,总体来看,从2015年12月~2016年9月CO2通量呈波动上升趋势,在2016年10月CO2通量迅速降低,即在温度高的月份(5~9月、10月)出现通量的高峰期,在温度较低的月份(12~4月、10月)通量较低。(3)模拟SO42-沉降对湿地土壤CH4和CO2产生速率影响的研究表明:60和120 kg SO42-S·ha-1·a-1 处理 CH4 产生速率均值分别为 0.40±0.11 和 0.53±0.24μg·g-1·d-1,对照CH4产生速率均值为0.50±0.19 μg·g-1·d-1与对照相比,60 kg SO42--S·ha-1·a-1 处理 CH4 产生速率降低 19.10%,120 kg SO42-S·ha-1·a-1 处理 CH4产生速率提高5.87%。60和120 kg SO42--S·ha-1·a-1处理CO2产生速率的均值分别为18.59±1.69 和 25.62±3.25 μg·g-1·a-1,对照 CO2 产生速率均值为 22.0±2.12 μg·g-1·d-1。与对照相比,60 kg SO42-S·ha-1·a-1处理CO2产生速率降低15.52%,120 kg SO42-S·ha-1·a-1处理CO2产生速率提高16.43%。(4)从CH4和CO2产生速率季节变化特征看,对照、60和120 kg SO42-S·ha-1·a-1处理的CH4产生速率从冬季到夏季持续增加,在夏季达到峰值,在秋季下降。总体来看,3种处理CH4产生速率均表现为夏季秋季春季冬季。3种处理的CO2产生速率在冬季均很低,在春季和秋季出现极大值点,总体来看,春季、夏季和秋季CO2产生速率显著高于冬季,其中,对照和120 kg SO42--S·ha-1·a-1处理CO2产生速率最高值出现在秋季,60 kg SO42--S·ha-1·a-1处理CO2产生速率则在春季达到峰值。(5)对照、60和120 kg SO42-S·ha-1·a-1处理CH4和CO2通量与土温极显著正相关,CO2通量与气温也极显著正相关,温度是影响CH4和CO2排放的一个重要因子;对照、60和120kgSO42--S·ha-1·a-1处理产生速率与培养温度均显著或极显著相关,表明CH4产生速率的季节变化同样受到温度的影响。
【学位授予单位】:福建师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X171

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