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胶州湾大沽河口湿地N₂O、CH₄排放规律研究

作　者: 马晓菲
导　师: 赵全升；谢文霞
学　校: 青岛大学
专　业: 环境科学
关键词: 大沽河口湿地 N2O CH4 排放特征影响因素
分类号: X142
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

气候变暖是当今世界最大的全球性环境问题之一,哥本哈根会议之后,温室气体的减排受到国际社会的普遍关注。氧化亚氮(N20)和甲烷(CH4)是重要的温室气体,在全球大气环境中的辐射强迫能力仅次于二氧化碳(CO2),但其温室效应分别为CO2的300倍和20～30倍。河口湿地处于海陆相交的区域,受化学、物理和生物等多种因素的强烈影响,是一个生态多样性较高的生态边缘区。咸淡水汇合与直接或间接的潮汐影响是河口湿地最基本的生境特征。河口湿地作为容纳净化陆源污染物、削减其入海通量的天然屏障,在控制河口和近海水体营养状况以及全球碳、氮循环过程中扮演着十分重要的角色。近年来研究表明,海洋N20排放量占全球排放总量的13%,河口和滨岸地区虽然只占到海洋地区的20%,却产生了海洋N20通量的一半以上。天然湿地甲烷排放占全球CH4排放的21%以上。随着人类活动的加剧,河口、滨岸环境碳、氮负荷的上升更是刺激了环境中微生物生命过程,N20和CH4排放明显受到影响。目前国内外对于湿地生态系统N2O、CH4的排放研究主要集中在面积较大的河口湿地。对于众多面积小、分布分散的盐、淡水潮汐湿地没有给予更多的关注,特别是国际上目前十分缺乏中国沿海潮汐湿地N2O、CH4通量数据。目前河口、滨岸湿地生态系统N20和CH4排放通量缺乏连续的、系统的、长期的观测数据,N20和CH4排放的机理研究不足,因此,对河口滨岸N20和CH4的排放尚不能做出可信评估。胶州湾大沽河河口湿地是青岛市最大的一片湿地,湿地植被的建群包括芦苇、结缕草、大米草、白茅等,本研究选择胶州湾大沽河河口湿地不同湿地类型(芦苇湿地、杂草湿地)作为研究对象,运用静态箱-气相色谱法,于2009年9月～2010年8月对河口湿地生态系统N2O、CH4通量动态变化和相关环境因子(气温、土温、pH值、电导率等)进行了观测研究,明确了不同类型河口湿地生态系统N2O、CH4的通量特征、日变化、月变化和季节变化规律及关键影响因素,建立了一套胶州湾河口湿地N2O、CH4排放的相对完整数据,同时为完善我国河口滨岸湿地温室气体排放清单提供科学依据。本文的主要结果如下：(1)芦苇湿地和杂草湿地秋、冬、春、夏季N20的排放通量日变化趋势大体一致。早晨通量较低,之后排放量增加,在上午12点左右N20排放出现一个峰值,随后有所下降,到21：00点出现第二个峰值,接着逐渐下降。芦苇湿地和杂草湿地各自在不同季节甲烷通量日变化趋势不同,原因可能是各种环境因素的综合作用,但芦苇湿地和杂草湿地在同一季节甲烷日变化趋势都很相似。(2)芦苇湿地四个季节N2O、CH4波动较大,杂草湿地通量波动较小。N20排放量与5cm地温、10cm地温无显著的相关关系,而杂草湿地N20排放量与10cm地温和箱温线性相关(P<0.05),其相关系数分别为0.241*,0.208*。芦苇湿地CH4排放量与5cm地温、10cm地温相关性不明显,杂草湿地CH4排放量与5cm地温、10cm地温、气温和箱温都呈极显著线性相关(P<0.01),其相关系数分别为0.370**、0.315**、0.349**、0.376**。(3)12个月中除2月、5月、8月之外,其他月份芦苇湿地N20排放量都高于杂草湿地。2月实验地气温维持在0℃以下,微生物活性较弱,N20排放量较小,两种湿地类型总体都表现为微弱的吸收。进入8月,气温稍有下降,芦苇湿地在观测期间都处于淹水状态,淹水条件创造的严格厌氧环境限制了N20的形成和排放,所以检测不到明显的N20排放,甚至表现为吸收N2O。12个月中除1月之外,其他月份芦苇湿地CH4通量都高于杂草湿地。芦苇湿地和杂草湿地12个月都表现为排放。(4)两种不同湿地类型,N20季节排放不太一致,芦苇湿地N20季节排放通量为冬季>秋季>春季>夏季,杂草湿地N20季节排放通量大小为夏季>秋季>冬季>春季。甲烷排放通量均夏季最高,秋季和冬季其次,而冬季CH4排放通量则相对较小。(5)芦苇湿地N2O、CH4排放量明显高于杂草湿地,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。芦苇湿地春、夏、秋、冬季的N20排放通量分别为43.84、36.54、56.32、63.38mg-m-2,杂草湿地春、夏、秋、冬季的N20排放通量分别为7.13、11.07、10.45、3.08mg·m-2；芦苇湿地春、夏、秋、冬季CH4的排放通量分别为392.91、1020.83、821.70、140.62mg·m2,杂草湿地春、夏、秋、冬季CH4的排放通量分别为156.94、417.24、159.46、19.10mg·m-2。春、夏、秋、冬四季两种湿地都表现为N20、CH4的排放“源”(6)芦苇湿地和杂草湿地N2O、CH4月变化与土壤pH、含水率和电导率的相关性不显著。

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-9
第一章文献综述  9-26
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 湿地氧化亚氮的研究现状及进展  10-15
    1.2.1 湿地N_2O生成、排放机理  11-12
    1.2.2 湿地N_2O排放特征及影响因子研究  12-15
  1.3 湿地甲烷的研究现状及进展  15-20
    1.3.1 湿地CH_4生成、氧化和传输机理  15-18
    1.3.2 湿地CH_4排放特征及影响因子研究  18-20
  1.4 湿地氧化亚氮、甲烷的测定方法  20-24
  1.5 研究内容及意义  24-26
第二章研究区概况  26-31
  2.1 自然概况  26-28
    2.1.1 地理位置  26-27
    2.1.2 气候气象  27
    2.1.3 地形地貌与植被  27
    2.1.4 水文水系  27-28
    2.1.5 生态环境  28
  2.2 胶州湾湿地面临的主要问题  28-31
    2.2.1 自然湿地面积不断减少,湿地退化  28-29
    2.2.2 湿地水质不断恶化  29
    2.2.3 生物多样性下降  29-31
第三章实验设计  31-37
  3.1 采样装置与采集方法  31-33
  3.2 气体浓度测定方法  33-34
  3.3 气体通量计算  34-35
  3.4 数据处理  35
  3.5 技术路线  35-37
第四章不同湿地N_2O通量动态变化研究  37-47
  4.1 芦苇湿地、杂草湿地N_2O通量动态变化  37-45
    4.1.1 芦苇湿地和杂草湿地N_2O日排放规律  37-42
    4.1.2 芦苇湿地和杂草湿地N_2O月排放规律  42-44
    4.1.3 芦苇湿地和杂草湿地N_2O季节排放规律  44-45
  4.2 小结  45-47
第五章不同湿地CH_4通量动态变化研究  47-58
  5.1 芦苇湿地、杂草湿地CH_4通量动态变化  47-56
    5.1.1 芦苇湿地和杂草湿地CH_4日排放规律  47-53
    5.1.2 芦苇湿地和杂草湿地CH_4月排放规律  53-55
    5.1.3 芦苇湿地和杂草湿地CH_4季节排放规律  55-56
  5.2 小结  56-58
第六章结论与展望  58-60
参考文献  60-70
攻读学位期间的研究成果  70-71
致谢  71-72

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