青藏高原高寒草地甲烷通量初探
青藏高原高寒草甸生态系统中的碳循环
青藏高原高寒草甸生态系统中的碳循环青藏高原是世界上最大的高原，面积约为250万平方公里，其中90%以上的区域海拔高度在4000米以上，被誉为世界屋脊。
青藏高原是全球生态系统中最重要的之一，其中高寒草甸生态系统是其中重要的一部分。
高寒草甸生态系统与全球碳循环密切相关，对于全球气候变化有着不可忽视的作用。
本文将对青藏高原高寒草甸生态系统的碳循环进行探讨。
一、高寒草甸生态系统的碳储存青藏高原高寒草甸生态系统的碳储存量巨大，据估计，其中的土壤碳储量为全球土壤碳库的10%以上。
高寒草甸生态系统的土壤碳储量不同于其他生态系统，主要为有机质的形式。
高寒草甸土壤中的有机质来自于草地上的植被残体和动物遗体，以及微生物的代谢产物等，其中60%以上来自于根系。
高寒草甸生态系统土壤碳储量的储存主要与植物的生长和分解有关。
在植物的生长过程中，通过光合作用吸收二氧化碳，生成有机物，将碳储存在植物体内。
同时，植物根系中的大量细根会释放有机物质，促进土壤微生物的代谢，形成土壤有机质储存。
当植物死亡或落叶时，这部分碳会被释放到土壤中，同时土壤中的微生物会分解这些有机物，释放出CO2和甲烷等温室气体。
这一过程的速率与青藏高原高寒草甸生态系统的温度、湿度和土壤pH等因素密切相关。
二、高寒草甸生态系统碳循环的动态变化高寒草甸生态系统的碳循环是一个复杂的生态系统过程，包括生物吸收、土壤反应、土壤有机质形成和分解等。
在青藏高原的草地中，草本植物贡献了大部分的生物吸收。
同时，降雨和气温等地理和气象因素对底物流动也有重要作用，进一步影响土壤碳循环。
碳循环过程中，土壤-植物固定的碳数量通常大于腐解碳的总量，因而这种生态系统通常被称作碳密集型美術馆。
自然条件复杂多变，常互为对比的景观格局通常呈现梯度状态，导致相邻区域植被的差异。
同时，较为显著的人类活动干扰在高寒草甸生态系统内也极为普遍，如过度放牧和开垦等，这些干扰会改变地表碳动态变化的速率和方向。
青藏高原高寒草原生态系统土壤CO_2排放及其碳平衡
中国科学 D 辑 地球科学 2004, 34 (增刊Ⅱ): 193~199 193青藏高原高寒草原生态系统土壤CO 2排放及其碳平衡*张宪洲** 石培礼 刘允芬 欧阳华(中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101)摘要 青藏高原海拔高, 气压低, 太阳辐射强, 气候寒冷, 其主体部分为海拔4000 m 以上的高寒地区. 由于严酷的自然条件的限制, 对高海拔地区的土壤CO 2排放的研究非常少, 尤其对海拔4500 m 以上的高寒草原生态系统土壤的CO 2排放研究更不多见. 本试验采用静态箱式法, 通过对高原高寒草原生态系统(西藏: 班戈县, 90.01°E, 31.23°N, 海拔4800 m)土壤CO 2排放的2周年的定点观测, 结果表明: 青藏高原高寒草原生态系统土壤CO 2排放的日变化呈现单峰曲线, CO 2排放最高点出现在当地时间的14︰00左右, 最低点出现在当地时间的凌晨5︰00左右, 在夏季这种特征尤其明显; 高寒草原生态系统土壤CO 2排放亦呈现明显的季节变化, 夏季增强, 冬季明显减弱; 根据计算, 高寒草原生态系统土壤CO 2排放年日平均值和年总量分别为21.39 mgCO 2·m −2·h −1和187.46 gCO 2·m −2·a −1, 结合高寒草地净生产量的观测结果, 表明青藏高寒草原生态系统是碳汇.关键词 土壤CO 2排放 高寒草原 青藏高原2004-07-14收稿, 2004-10-12收修改稿*国家重点基础研究发展规划项目(编号: G1998040800, G2002CB412501)、国家自然科学基金项目(批准号: 30170153, 30470280)、中国科学院知识创新工程重大项目(编号: KZCXI-SW-01-01A)和中国科学院地理科学与资源研究所创新工程主干项目(编号: CXIOG-E01-03-03)共同资助 ** E-mail: zhangxz@早在19世纪, 土壤微生物活动和土壤CO 2呼吸就开始引起人们的注意[1], 在19世纪后半叶和20世纪初的几年中, 人们就开始了土壤呼吸的研究, 但在随后几十年中, 土壤呼吸研究的报道很少[2]. 在20世纪60年代以后, 有关研究再度兴起, 不仅深度得以深化, 而且由于测量方法的改进、仪器的改善以及相关因素的综合考虑, 精度得到进一步提高. 特别是近10余年来, 随着全球气候变化成为公众和科学界的关注热点之一, CO 2作为一种最重要的温室气体, 其源、汇及通量的精确测定格外受到重视.从70年代国际生物圈计划(IBP)实施以来, 对全球生态系统的生物生产力进行了广泛研究, 关于典型陆地生态系统的碳平衡研究已经有不少报道[3]. 土壤是全球碳收支的一个重要分室, 是陆地生态系统194中国科学D辑地球科学第34卷最大的碳库, 达1500 PgC, 是大气碳库750 PgC的2 倍[4], 土壤呼吸是生态系统碳循环向大气释放CO2的主要碳源, 估计全球土壤呼吸每年释放到大气的碳通量达到68~75 PgC[5,6]. 我国对碳循环的研究已有十几年的历史, 对森林[7,8]和草地生态系统[9~13]的温室气体排放进行了广泛的研究, 但对青藏高原地区, 除了在贡嘎山[14]、海北[9,15]和五道梁[16,17]地区分别对森林生态系统和草地生态系统进行了相关的研究之外, 对高原腹地的土壤温室气体排放的研究还非常少[18,19].青藏高原的主体部分为高寒地区, 在这种寒冷的气候条件下, 每年植被层的凋落物的分解速率很低, 尤其是分布在海拔4000 m以上的、作为青藏高原主体部分的高寒草甸和高寒草原, 其土壤层碳的释放是缓慢的, 土壤层长时期碳的累积量是巨大的. 在未来全球变化情景下, 高原土壤层的C排放和植被层的C吸收对全球变化更为敏感, 因此高原C的源、汇转换在时间尺度上要比平原地区快得多. 青藏高原对其上空大气来讲究竟是C的源还是汇, 强度有多大? 这个问题将会成为世界全球变化研究中的焦点, 解决这个问题不但填补了有关全球变化的空白, 而且也许会对有关全球C平衡研究中的一些不确定性问题提供全新的解释.本研究的目的就是通过对青藏高原高寒草原生态系统土壤CO2排放的2周年的定点观测, 定量地描述青藏高原高寒草原生态系统土壤CO2排放的日变化和季节变化特征, 估算青藏高原高寒草原生态系统的碳平衡.1 研究方法1.1 研究区概况本试验测定点设在西藏班戈县的高寒草原地区(90.01°E, 31.23°N, 海拔4800 m), 属亚寒带气候区. 该地区高寒缺氧, 气候干燥, 多大风天气, 年平均气温为−1.2℃, 年相对湿度为48%~51%, 年降水量380 mm, 年日照时数为2852.6~2881.7 h, 总辐射可达8360 MJ·m−2·a−1, 差不多是内地沿海地区的两倍, 全年无绝对无霜期. 生态系统为紫花针茅(Stipa pur-purea Griseb)为建群种的丛生禾草或根茎苔草高寒草原, 群落混生有较多青藏苔草(Carex moocroftii Falx. Ex Boott), 形成二者共优的高寒草原生态系统. 本区土壤类型为高山草原土, 0~40 cm土壤有机碳含量为1.1%, 全氮含量为0.067%, pH为8.2.1.2 观测方法土壤CO2排放的观测采用静态箱法. 采样箱用不透明PVC板制成, 底面积为50 cm×50 cm, 采样箱高度为30 cm. 采样箱带有一个用于抽取箱内气体的注射器(100 mL), 采样箱内还安置了用于使箱内空气均匀12 V风扇和用于读取箱内气温的温度表.在每次观测时, 观测前24 h在样地里布置3个重复样点, 将采样箱底圈压进每个重复样点的5 cm深的土壤里, 采样箱底圈注水用于密封, 并剪去底圈内地上部分的植物. 在每次取样时, 每个重复在扣箱后0, 10, 20, 30 min时抽取气样, 用100 mL注射器抽取箱内气样直至注满贮气袋(1 L), 然后利用LI-COR 6252型CO2红外线分析仪测定气样的CO2浓度. 采样时间从1999年10月开始到2001年7月结束. 在生长季每个月测定两次, 在非生长季每个月测定一次. 在每个测定日, 在当地时间7︰00~9︰00和15︰00~17︰00各采集气体1次; 对用于日变化分析的气体采样则从早上当地时间7︰00开始每隔3 h每个重复取样1次, 全天测定8次. 在整个试验期间共实施了22次(日)观测, 其中有6次(日)为日变化的观测. 另外, 在采样地点还设置一套地温表(0, 5, 10, 15, 20 cm温度), 在每个重复样点取样的同时观测地温. 逐日气象资料如地温资料来自于离观测样点2 km远的班戈县气象站.生物量取样是选择3个50 cm×50 cm的样方, 自地表剪掉地上部分的植物, 放进塑料袋内, 带回到实验室烘干称重. 关于根的观测, 是在3个测定样方内将根带土挖出装入塑料袋, 带回实验室将根筛出, 用水洗净, 风干后将材料放进65℃烘箱中烘干至恒重. 生物量在2000年1月7日和2000年8月27日各测定了1次, 用于计算当年的生物生产力.1.3 通量计算土壤CO2排放通量的计算可用下面公式:增刊Ⅱ张宪洲等: 青藏高原高寒草原生态系统土壤CO 2排放及其碳平衡195,m V m F D h D t A tΔΔ==ΔΔ (1) 公式(1)中F 为温室气体排放通量(mg ·m −2·h −1), V 为观测箱的容积, A 为采样箱底面积, D 为箱内气体密度(D = n/V = P/RT , 单位为mol ·m −3, P 为箱内气压, T 为箱内气温, R 为气体常数), Δm/Δt 是气体浓度在观测时间内随时间变化的直线斜率, h 为观测箱高度.2 结果与讨论 2.1 高寒草原生态系统土壤CO 2排放特征 2.1.1 日变化在整个试验期间共进行了6次土壤CO 2排放日变化的观测(图1), 主要集中在春季、秋季和夏季. 在冬季, 班戈的气候条件非常严酷, 无法进行土壤CO 2图1 高寒草原生态系统土壤CO 2排放的日变化196中国科学 D 辑 地球科学第34卷排放日变化的观测. 从图1可以看出, 高寒草原土壤CO 2排放的日变化呈现单峰曲线, CO 2排放最高点出现在当地时间的14︰00左右, 最低点出现在当地时间的凌晨5︰00左右, 在夏季这种特征尤其明显; 土壤CO 2排放与0 cm 地温和5 cm 地温关系紧密.2.1.2 季节变化在整个试验期间共进行22次土壤CO 2排放观测, 其中6次为日变化观测(图1), 我们可以直接计算得到这6次的土壤CO 2排放日平均值和日总量. 从6次日变化的观测中也可以看出, 土壤CO 2排放的日均值非常接近每日8︰00的观测值(图1), 因此对于没有进行日变化观测的而只进行一天两次观测的其他16次观测, 我们可以直接用上午7︰00 ~ 9︰00的观测值作为日均值来计算其日总量. 图2表示了土壤CO 2排放日总量的季节变化状况. 从图2可以看出, 高寒草原土壤CO 2排放日总量季节变化呈单峰曲线的特征, 最小值出现在冬季12~1月, 2000年1月7日的土壤呼吸量仅有0.096 g CO 2·m −2·d −1; CO 2排放最大值出现在夏季6~7月, 2000年6月28日的土壤呼吸量可达1.44 g CO 2·m −2·d −1.2.2 土壤CO 2排放通量与地温的关系从上述高原高寒草原土壤CO 2排放的日变化特征和年变化特征来看, 土壤CO 2排放与土壤温度密切相关, 土壤温度应该是决定土壤CO 2排放量大小的主导因子. 在这里, 我们分析了土壤CO 2排放与0 cm 地温和5 cm 地温的相关性(图3). 从图3可以看出, 土壤CO 2排放与0 cm 地温和5 cm 地温有着良好的指数关系, 但0 cm 地温与土壤CO 2排放的关系似乎比5 cm 地温的关系更为显著.2.3 土壤CO 2排放年总量土壤CO 2排放年总量的估算方法有两种. 一种是利用土壤CO 2排放季节变化的数据(图2)直接估算土壤CO 2排放的年总量; 另一种方法是利用土壤CO 2排放与0 cm 和5 cm 的相关关系式(图3)来计算土壤CO 2排放年总量. 由于我们在整个试验期间观测次数的限制(22次), 用第一种方法直接估算土壤CO 2排放的年总量会带来一定的误差, 因此采用第二种方法来估算土壤CO 2排放年总量比较合适. 根据土壤CO 2排放与0cm 和5cm 的相关关系式(图3), 采用逐日0cm 地温资料来估算土壤CO 2排放年总量, 逐日0cm 地温资料来自于离观测样点2 km 远的班戈县气象站. 图4为利用逐日0 cm 地温资料计算了1999年、2000年和2001年逐日的土壤CO 2排放总量, 并与实测资料进行了比较.图2 高寒草原生态系统CO 2排放的季节变化增刊Ⅱ张宪洲等: 青藏高原高寒草原生态系统土壤CO 2排放及其碳平衡197图3 土壤CO 2排放与0 cm 和5 cm 地温的关系图4 1999~2001年高寒草原生态系统土壤CO 2排放年变化为了消除由于逐年气候变动造成土壤CO 2排放年际间变化的影响, 我们统计得到了1981~2000年20年平均逐日0 cm 的地温资料, 并以此计算了土壤CO 2排放的逐日的日总量(图5)和年总量, 用以代表在平均气候状况下的土壤CO 2排放, 计算得到的土壤CO 2排放年日平均值和年总量分别为21.39 mgCO 2·m −2·h −1和187.46 gCO 2·m −2·a −1.2.4 高寒草原生态系统的碳平衡净生态系统生产力是表示生态系统碳平衡的指标, 是生态系统净初级生产力与土壤异养呼吸的差值, 净生态系统生产力为负值表示生态系统为碳源, 若为正值, 则表明生态系统是碳汇.草原生态系统的净初级生态系统生产力由一年中生长季最大生物量与非生长季最小生物量的差值198中国科学 D 辑 地球科学第34卷表1 高寒草原净初级生产力的确定植物量/g ·m −2时间 项目 A B C平均2000-01-7地上枯萎物 73.36 81.72 69.80 74.96 根系生物量 793.28 837.72 749.00 793.32 2000-08-27地上生物量 118.68 86.96 100.12 101.94 当年凋落物 11.52 7.76 9.24 9.48根系生物量969.56 851.48 901.64 907.56NPP = 101.94 + 9.48 + (907.56 - 793.32) = 225.66 g·m −2图5 平均气候状况下的高寒草原生态系统土壤CO 2排放的年变化来确定. 以2000年为例, 在2000年1月7日草地休眠期和2000年8月27日草地生物量最大时期分别测定地上、地下部分和当年凋落物的量, 计算出高寒草原生态系统年净初级生产力为干物质225.66 g ·m −2·a −1(表1). 根据班戈样点的实际测定, 高寒草地植物地上地下部分混合样含碳量为干物重的43%, 由此可以推算班戈高寒草原生态系统的净初级生产力为97.03 gC ·m −2·a −1.土壤呼吸包括根系呼吸和土壤微生物异氧呼吸, 异氧呼吸占整个土壤呼吸的45%~48%[20~22]. 以2000年为例, 由逐日的土壤CO 2排放得到2000年高寒草原土壤呼吸年总量为211.16 gCO 2·m −2·a −1, 按异氧呼吸占整个土壤呼吸的45%来计算, 可以推算出班戈高寒草原生态系统的异氧呼吸为25.91 gC ·m −2·a −1. 联系到上述得到的2000年班戈高寒草原生态系统的净初级生产力为97.03 gC ·m −2·a −1, 由此可以计算得到2000年班戈高寒草原生态系统的碳平衡即净生态系统生产力为71.12 gC ·m −2·a −1, 表明班戈高寒草原生态系统是碳汇.3 结论(1) 高寒草原土壤CO 2排放的日变化呈现单峰曲线, CO 2排放最高点出现在当地时间的14︰00左右, 最低点出现在当地时间的凌晨5︰00左右, 在夏季这种特征尤其明显; 土壤CO 2排放与0 cm 地温和5 cm地温关系紧密.(2) 高寒草原CO 2排放的日总量季节变化呈单峰曲线的特征, 最小值出现在冬季12~1月, 冬季最小的土壤CO 2排放仅有0.096g CO 2·m −2·d −1; 最大值出现在夏季6~7月, 可达1.44g CO 2·m −2·d −1.(3) 土壤温度是决定土壤CO 2排放大小的主导因子. 土壤CO 2排放与0 cm 地温和5 cm 地温有着良好的指数关系, 但0 cm 地温与土壤CO 2排放的关系比5 cm 地温的关系更为显著.(4) 根据1981~2000年20年平均的逐日0cm 地温资料, 计算了土壤CO 2排放的逐日的日总量和年总量, 用以代表在平均气候状况下的班戈高寒草原土壤CO 2排放, 计算得到的土壤CO 2排放年日平均值和年总量分别为21.39 mgCO 2·m −2·h −1和187.46 gCO 2·m −2·a −1.(5) 根据2000年的数据计算, 班戈高寒草原生态系统的碳平衡即净生态系统生产力为71.12 gC ·m −2·a −1, 表明班戈高寒草原生态系统是碳汇.增刊Ⅱ张宪洲等: 青藏高原高寒草原生态系统土壤CO2排放及其碳平衡199参考文献1 Saussure Th D E. 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青藏高原冬季放牧牦牛甲烷排放的初步研究的开题报告
青藏高原冬季放牧牦牛甲烷排放的初步研究的开题报告一、研究背景青藏高原是全球最大的高原，统治着亚洲水文和全球气候系统，并且拥有全球最薄的大气层之一。
高原上大量的攀升山峰、广袤无垠的草地，孕育了丰富的物种，其中包括作为青藏高原生态系统中重要组成部分的牦牛。
青藏高原的冬季气温低、气候寒冷，为了牦牛能够生存繁衍，当地的牧民在每年的冬季都会将牦牛放牧在草地上，但是这种冬季放牧往往会带来各种环境问题。
其中一个重要问题是牦牛在放牧的过程中所产生的甲烷排放。
甲烷是一种温室气体，它的温室效应比二氧化碳高得多，出现在大气中的时间也比较短，但它对大气系统的影响却很大。
据研究表明，全球甲烷排放的21%来自于牧场，其中青藏高原的牦牛所产生的甲烷排放量在全球甲烷排放量中占比很高。
因此，对于青藏高原冬季放牧牦牛甲烷排放的研究，具有重要的意义。
二、研究目的本研究旨在通过采集室外仿真研究和实地调查研究两个方向，初步探究青藏高原冬季放牧牦牛甲烷排放的情况、存在的问题和应对策略。
三、研究内容本研究的具体内容包括：1. 采集仿真数据：采用经过验证的计算模型对青藏高原放牧牦牛的甲烷排放量进行仿真。
2. 实地调查：对青藏高原某个区域的冬季放牧牦牛进行实地调查，通过采样、测量等方法获取牦牛甲烷排放量的实测数据。
3. 比较分析：比较仿真数据和实测数据，分析其中的差异，并对牦牛甲烷排放量的空间分布、季节变化等进行分析和探讨。
4. 提出对策：根据研究结果，提出针对青藏高原冬季放牧牦牛甲烷排放的减排措施和建议。
四、研究方法本研究采取实地调查和仿真模拟相结合的方法。
1. 仿真模拟：利用经过验证的计算模型对牦牛甲烷排放量进行仿真。
2. 实地调查：通过实地调查获得土壤、草地、天气等环境因素的数据，同时进行采样、测量等实验获得牦牛甲烷排放量的实测数据。
3. 统计分析：对仿真数据和实测数据进行统计分析，探讨牦牛甲烷排放量的空间分布、季节变化等情况。
五、研究意义青藏高原冬季放牧牦牛甲烷排放的研究，不仅有助于加深人们对青藏高原生态系统的理解，同时也具有重要的环保意义。
青藏高原高寒草甸生态系统CO_2通量研究进展
摘
要 ：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 ， 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 Ｃ 在 Ｏ 通量研 究方面 的
综述 ， 系统分析 了高寒草甸生态 系统 Ｃ ： Ｏ 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
青藏 高原 高寒 草甸 生态 系统 Ｃ ２通 量 研 究 进 展 Ｏ
乔春 一， 婧梅 ， 恒 ， 栋 。 亮 ， 世晓 连 李 王基 葛世 ， 徐 ｈ 赵
（． １ 中国科学院西北高原生物研究所 ， 青海 西宁 ８ ００ ２ 中国科学院研究生院 ， １０ ８； ． 北京 １０ ４ ００ ９； ３ ．中国科学院高原生物适应 与进化重点实验室 ， 青海 西宁 ８０ ０ ） １０ ８
界 不 同草地类 型相 比较 ， 出 目前 研 究 可 能存 在 和 提 值 得继续 深入 研究 的 问题 ， 试为 以后 的 研究 提 供 理 论 依据 。
球 变化领 域关 注 的热点地 区之 一 。青藏 高原隆 升过
程所 形成 的特 殊 自然 环 境 ， 就 了适 应寒 冷湿 中生 造
的多年 生 草 本 植 物 群 落 ， 成 了 矮 嵩 草 （ ｏｒ ｉ 形 Ｋ ｂｅａ ｓ
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等主要环境 因子对高寒草甸生态系统 Ｃ ： Ｏ 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
季节性冻结高寒泥炭湿地非生长季甲烷排放特征初探
季节性冻结高寒泥炭湿地非生长季甲烷排放特征初探王晓龙;张寒;姚志生;郑循华;张社奇【期刊名称】《气候与环境研究》【年(卷),期】2016(021)003【摘要】高寒泥炭湿地是重要的大气甲烷(CH4)排放源.由于高寒湿地非生长季的气候条件极其恶劣,过去的原位观测研究大多集中在生长季,致使迄今仍对季节性冻土区高寒泥炭湿地的非生长季CH4排放缺乏充分认识.以地处青藏高原东北部的若尔盖地区典型湿地为例,采用静态暗箱—气相色谱人工观测方法,开展了跨越冬、春季和初夏季连续9个月的原位观测研究,试图了解该湿地的非生长季CH4排放特征及其相对重要性.结果与初步结论如下:(1)整个观测期间上午09:00(北京时间,下同)至11:00时段在6个空间重复位置的CH4通量平均值介于0.1～1.0 mgC m-2 h-1;(2)非生长季也发生着较强CH4排放,且温度响应系数Q1o (18.1～29.8)远远大于生长季(1.4～2.2),这意味着非生长季的CH4排放对气候变暖更加敏感;(3)结合其他生长季的观测结果,对观测数据的外推估计,该湿地的CH4年排放量约为29.4 kgC ha-1 a-1,其中非生长季的贡献率高达50％以上;(4)观测期的CH4通量具有明显季节变化,可解释为温度季节变化、土壤冻结与消融过程、水位(或土壤湿度)季节动态和植物生长节律等共同作用的结果;(5) CH4排放年通量在湿地三种微地形之间呈现出显著差异,即凸起处相对最弱,凹陷处相对最强(p＜0.05),这主要是水位(或土壤湿度)、植物分布等因素的空间差异所致;(6)考虑到三种微地形在整个湿地的面积占比时,凸起处、凹陷处和过渡带对整个湿地CH4排放年通量的贡献率依次大约为16％、11％和73％.不过,本研究中原位观测的持续时间相对较短,上述结果或结论能否在年度或更长时间尺度上重现,还需要长期连续观测研究加以检验.【总页数】11页(P282-292)【作者】王晓龙;张寒;姚志生;郑循华;张社奇【作者单位】西北农林科技大学理学院,杨凌712100;中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室,北京100029;中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室,北京100029;南京信息工程大学,南京210044;中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室,北京100029;中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室,北京100029;西北农林科技大学理学院,杨凌712100【正文语种】中文【中图分类】P461+.4【相关文献】1.生长季与非生长季小叶章湿地N_2O通量特征及排放贡献 [J], 孙志高;刘景双;杨继松;牟晓杰;王玲玲2.寒温带落叶松林—泥炭藓\r沼泽火烧迹地生长季CH4、CO2排放特征 [J], 柴春荣;崔福星;朱道光;杨立宾3.黑龙江帽儿山温带森林类型土壤非生长季温室气体排放特征 [J], 刘辉;牟长城;吴彬;张悦;井立杰4.藏北3种高寒草地植物根系碳氮磷密度的非生长季和生长季差异 [J], 马星星;鄢燕;洪江涛;王小丹5.高寒草地生长季/非生长季植被盖度遥感反演 [J], 刘佳丽;范建容;张茜彧;杨超;徐富宝;张晓雪;梁博因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
青藏高原湿地冻土区活动层甲烷排放特征
青藏高原湿地冻土区活动层甲烷排放特征张富贵;张舜尧;唐瑞玲;王惠艳;杨志斌;周亚龙;孙忠军【摘要】青藏高原作为地球陆地碳循环系统的重要组成部分,一直是科学家和环保工作者关注的热点,天然气水合物的发现是否会引发环境和地质灾害再次引起科学家甚至政府部门的重视.本文选用甲烷通量、近地表大气甲烷浓度、土壤甲烷浓度和甲烷稳定碳同位素为监测指标,以祁连山天然气水合物试采区为研究区,开展甲烷排放监测.结果表明:①祁连山高寒草原、高寒草甸区甲烷排放具有季节性变化和区域分布特点,最大排放值为19.2mg/m2·h,最大吸收值为-108 mg/m2·h,表现出巨大的碳汇潜力,对青藏高原碳循环具有重要意义;②甲烷碳同位素显示冻土区活动层大量存在微生物,10～30 cm甲烷主要微生物成因,微生物活跃期在夏季,冬季则减弱,微生物的代谢影响着甲烷的氧化和产生,嗜甲烷菌的存在对甲烷的排放起很大的控制作用;③试采前后近地表大气甲烷含量没有出现“爆炸式”增长,这与研究区天然气水合物的赋存状态和储量及试采方式有关;④甲烷排放受多种因素的影响,应加强对土壤温度、土壤湿度和pH值等因素的进一步研究.%As an important part of the earth's terrestrial carbon cycle,the Tibetan Plateau has become a hot place of warmhouse gas emission.The effect of gas hydrate exploration on ecological environment deserves much attention.In this paper,the authors studied the flux and isotope of subsurface methane in gas hydrate area of the Qilian Mountain.Some conclusions have been reached:1.Methane emission from alpine steppe and alpine meadow shows seasonal features.The maximum emission value is 19.2 mg/m2 · h and the maximum absorption value is-108 mg/m2 · h,demonstrating the role of carbon sink.2.Methane isotope data show that there exist a large number ofmicroorganisms in the active layer of permafrost region.The methane in 10 ～ 30cm is the cause of microorganism,which is relatively active in summer and inactive in winner.The metabolic process of microorganism changes the oxidation-reduction of methane,and bacteria addicted to methane leads to the emission of methane.3.As for the occurrence state of gas hydrate and the way of exploration,the phenomenon of blast increase of methane in near-surface atmosphere does not appear.4.The emission of methane is influenced by many factors,and hence the study of temperature,moisture and PH value of soil needs further research.【期刊名称】《物探与化探》【年(卷),期】2017(041)006【总页数】10页(P1027-1036)【关键词】天然气水合物;甲烷排放;环境效应;冻土区;青藏高原【作者】张富贵;张舜尧;唐瑞玲;王惠艳;杨志斌;周亚龙;孙忠军【作者单位】中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000;成都理工大学地球科学学院,四川成都 610000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000;中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊065000;中国地质科学院地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊065000【正文语种】中文【中图分类】P632青藏高原是世界上最大的低纬度湿地冻土区，多年冻土面积约150万km2，占世界多年冻土面积的7%[1]，湿地面积13.19万km2，占世界湿地面积的1.5%，由于其独特的气候特征，形成了世界上独一无二的高原湿地生态系统，成为地球陆地碳循环系统的重要组成部分[2]。
青藏高原高寒草甸放牧系统温室气体排放
青藏高原高寒草甸放牧系统温室气体排放青藏高原高寒草甸放牧系统温室气体排放近年来，随着全球气候变化问题的凸显，温室气体排放成为全球关注的焦点。
作为世界上最大的高原，青藏高原的温室气体排放不容忽视。
而其中，高寒草甸放牧系统被认为是青藏高原占比最大的温室气体排放来源之一。
本文将探讨青藏高原高寒草甸放牧系统温室气体排放的现状、原因以及对策。
青藏高原地处高寒气候带，气温低，氧气稀薄，且降水相对较少。
然而，由于其广阔的面积和丰富的植被资源，高寒草甸成为了当地牧民们放牧的重要场所。
然而，长期以来的过度放牧和不合理管理导致了高寒草甸生态系统的破坏和温室气体的排放。
首先，过度放牧造成了植被退化。
高寒草甸植被对碳的吸收和储存起着重要作用，但过度放牧导致了草地覆盖度下降，植物生物量减少，进而影响了温室气体的吸收和储存能力，加剧了温室效应。
此外，过度放牧还破坏了土壤结构，使得土壤有机质储量减少，进而影响了土壤呼吸作用，增加了土壤碳排放量。
其次，不合理管理加剧了温室气体的排放。
在高寒草甸放牧系统中，牲畜粪便的堆积和尿液的分解会释放大量的甲烷气体。
而当地牧民们在放牧过程中往往无序放牧，集中放牧和饲养牲畜的数量过多，导致了牲畜粪便的积累和垃圾处理不当，进而加剧了温室气体的排放。
为了减少青藏高原高寒草甸放牧系统的温室气体排放，我们需要采取措施来改变现状。
首先，实行合理的放牧管理制度，限制放牧的区域和时间，避免过度放牧和过度饲养，充分保护高寒草甸的植被和土壤，减少温室气体的排放。
其次，加强牧民的环境意识和科学知识培训，提高其对环境保护的重视程度，促进放牧活动的可持续发展。
此外，扶持当地牧民发展畜牧业的科技创新，鼓励他们采用环保的牲畜饲养技术，减少温室气体的排放，同时提高畜产品质量和牲畜饲养效益。
总之，青藏高原高寒草甸放牧系统的温室气体排放是一个需要重视的问题。
通过合理的放牧管理制度、科技创新和培养牧民环境保护意识，可以减少温室气体的排放，保护青藏高原的生态环境，为全球气候变化防控做出贡献综上所述，青藏高原高寒草甸放牧系统的温室气体排放问题是严重影响生态环境和全球气候变化的问题。
不同退化程度下的高寒草甸主要温室气体通量
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｑｉｎｇｈａｉ－Ｔｉｂｅｔ Ｐｌａｔｅａｕ ｉｓ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｎｄ ｆｒａｇｉｌｅ ｔｏ ｃｌｉｍａｔｅ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｔｏｏｋ ｆｏｕｒ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅｓ ｏｆ ａｌｐｉｎｅ ｍｅａｄｏｗ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｉｔｅ，ｉ．ｅ．ｎａｔｉｂｅ ａｌｐｉｎｅ ｍｅａｄｏｗ （ＮＭ），ｌｉｇｈｔｌｙ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｍｅａｄｏｗ （ＬＭ），ｍｏｄｅｒａｔｅｌｙ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｍｅａｄｏｗ （ＭＭ）ａｎｄ ｈｅａｖｉｌｙ ｄｅｇｒａｄｅｄ ｍｅａｄｏｗ （ＨＭ）．Ｇｒｅｅｎ－ ｈｏｕｓｅ ｇａｓ ｆｌｕｘｅｓ ｗｅｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｕｓｉｎｇ ｓｔａｔｉｃ ｃｈａｍｂｅｒｓ ａｎｄ ｇａｓ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓ ｆｌｕｘｅｓ ａｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ（ｐ＜０．０５）．Ｔｈｅ ＣＨ４ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ＨＭ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈａｔ ｏｆ ＮＭ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｇｇｒａｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｒａｓｓｌａｎｄ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ＣＯ２ｆｌｕｘ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ａｎｄ Ｎ２Ｏ ｆｌｕｘ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｇｒａｚｉｎｇ ｆｉｒｓｔ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｌｐｉｎｅ ｍｅａｄｏｗ，ｓｏｉｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｃｈａｎｇｅｓ ａｒｅ ｍｕｃｈ ｌａｔｅｒ ｔｈａｎ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｔｅｐｗｉｓｅ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｅ ｆｌｕｘ ｉｎ ｍｅａｄｏｗ ａｒｅ ｓｏｉｌ ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓ，ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ａｎｄ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｃｏｖｅｒａｇｅ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ ｆｌｕｘ ａｒｅ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ，ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｃｏｖｅｒａｇｅ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ，ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｎｆｌｕｅｎ－ ｃｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｎｉｔｒｏｕｓ ｏｘｉｄｅ ｆｌｕｘ ｗｅｒｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ，ｃｏｍｐａｃｔｎｅｓｓ ａｎｄ ｄｅａｄ ｒｏｏｔ ｂｉｏｍａｓｓ．Ｗｈｅｎ ａｌｐｉｎｅ ｍｅａｄｏｗ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎ ｄｅｖｅｌｏｐｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｓｅｖｅｒｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ａ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａ－ ｓｅｓ ｅｍｉｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｉｂｅｔａｎ Ｐｌａｔｅａｕ；ａｌｐｉｎｅ ｍｅａｄｏｗｓ；ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓ；ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒ
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郭小伟 中国科学院西北高原生物研究所
静态箱法
植物群落对大气甲烷的行为
0.08 0.06 Herbage community of kobresia humilis meadow Herbage plot in potentilla fruticosa shrub meadow 0.05 0.04
植物释放甲烷的机制
一·
植物传输并释放土壤微生 物产生的甲烷 二· 木本植物体内的产甲烷菌 在厌氧条件下产生甲烷。 三· 植物本身产生甲烷。
。N isbet
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CH4 consume rate(mgCH4/m2hr)
Entire vegetation community of Potentilla fruticosa shrub meadow
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CH4 emission rate(mgCH4/m2hr)
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草本植物群落是大气甲烷的贡献者；而金露梅灌 木群落是大气甲烷的消耗者
室内栽培
贡献者：藏嵩草，鹅绒委陵菜，线叶龙胆，垂穗披碱 草，矮嵩草，小嵩草，小叶杜鹃。 消耗者：金露梅，鸢尾，细叶亚菊，风毛菊，沙棘， 鬼箭锦鸡儿。