外源N输入对淡水湿地土壤CH4排放的影响
外源N输入对淡水湿地土壤CH4排放的影响
【摘要】甲烷是大气中最重要的温室气体之一，湿地是全球目前已知的CH4重要排放源之一。近年来的许多研究表明了氮素与土壤甲烷的产生有密切的关系。为了弄清外源氮素输入对甲烷产生的影响及其机理，本文对现有研究结果进行了总结，以期找出其内在的规律，推动相关领域研究，并对今后的研究方向提出建议。
【关键词】淡水湿地；甲烷；氮输入
全球气候变暖是人们广泛关注的全球性环境问题，导致这一现象产生的根源是大气中温室气体的不断增加。大气温室气体CH4浓度的持续升高正日益受到国际社会的广泛关注。甲烷对当前全球变暖的贡献率达19 %，仅次于CO2。氮素是湿地系统中最主要的限制性养分，其含量直接影响湿地系统的生产力，但随着不同种类氮肥用量的增加以及外源氮通过其它不同方式进入淡水湿地，改变了湿地原有的甲烷产生和排放规律。
1.淡水湿地土壤外源氮输入途径
湿地生态系统的外源氮素输入过程主要包括大气氮干湿沉降、生物固氮、人为氮和径流氮输入等途径，它们通过影响湿地系统自身的营养状况而决定氮素生物地球化学过程的运行。
在我国，关于大气氮沉降也有许多分析和研究。彭琳等根据黄土高原降水量和降水中氮浓度计算出，在该区域每年因降水带入农田的氮素在4152～10160 kg/ （hm2·a）。
此外，生物固氮以及人为氮和径流氮输入等也是湿地系统氮素的重要来源。
2.湿地土壤甲烷的产生机理
根据孙文涛等研究表明，在极端还原条件下，甲烷是甲烷微生物活动的产物。当氧化还原电位低于- 150～- 160 mV时，产甲烷微生物开始明显活动，它们利用CO2、H2 或分解乙酸等生成甲烷。相反，好气的土壤环境，有利于甲烷营养微生物的生长。淹水植稻后，土壤氧化还原电位降低，有利于甲烷生成菌的生长。
根据王维奇等研究得出，甲烷是土壤有机物厌氧分解过程中产生的。土壤中多种细菌对有机底物进行厌氧分解，最后由甲烷产生菌产生甲烷。
3.外源氮输入对湿地土壤甲烷排放的影响
3.1外源氮素的不同种类对土壤甲烷排放的影响
湿地土壤氮元素测定方法
湿地土壤氮元素测定方法 湿地土壤氮元素的测定分为：全氮的测定，氨氮的测定，有机氮的测定，硝态氮，亚硝态氮。 氨氮的测定 原理： 目前一般采用KCl溶液提取法，其原理是将吸附在土壤胶体上的NH4+及水溶性NH4+浸提出来，再用MgO蒸馏。此法操作简便，条件容易控制，适于含NH4+-N较高的土壤。 操作步骤： 称取土样10g，放入100ml三角瓶中，加2mol/lKCl溶液50ml，用橡皮塞塞紧，振荡30min，立即过滤于50ml三角瓶中（如土壤NH4+-N含量低，可将土液比改为1:25）。吸取滤液25ml放入半微量氮蒸馏器中，把盛有5ml 2%硼酸指示剂溶液的三角瓶放在冷凝管下，然后再加12%MgO悬浊液10ml于蒸馏器中蒸馏。以下步骤同全氮测定，同时做空白试验。 全氮的测定 方法：半微量开氏法 开氏法测氮的原理 在盐类和催化剂的参与下，用浓硫酸消煮，使有机氮分解为铵态氮。碱化后蒸馏出来的氨用硼酸吸收，以酸标准溶液滴定，求出土壤全氮含量（不包括硝态氮）。含有硝态和亚硝态氮的全氮测定，在样品消煮前，需先用高锰酸钾将样品中的亚硝态氮氧化为硝态氮后，再用还原铁粉使全部硝态氮还原，转化为铵态氮。其中硫酸钾在消煮过程中可提高硫酸沸点，硫酸铜起催化作用，以加速有机氮的转化。硒粉是高效催化剂，可缩短转化时间。但此法操作繁琐，测定一个样品大约需要40~60min，不适合大批量样品分析，也不适合处理固定态氮和硝态氮含量较高的土壤。 硝态氮的测定 原理： 土壤中硝态氮是植物能直接吸收利用的速效性氮素,土壤中硝态氮测定方法有多种,其标
准测定方法为酚二磺酸法。此法的灵敏度和准确率均较高。根据酚二磺酸与HNO3作用生成硝基酚二磺酸，此反应物在酸性介质中为无色，在碱性条件下为稳定的黄色盐溶液。但土壤中如含CL-在15mg/kg以上时，需加AgNO3处理，待测液中NO3--N的测定范围为0.1０~2mg/kg。 操作步骤： 称取50g新鲜土样放在500ml三角瓶中，加0.5０gCaSO4 2H2O和250ml水，塞后振荡10min。放置几分钟后，将上清液用干滤纸过滤。吸取清液25~50ml于蒸发皿中，加约0.05gCaCO3，在水浴上蒸干、（如有色，可用水湿润，加10%H2O2消除），蒸干后冷却，并迅速加入2ml酚二磺酸试剂，将皿旋转，使试剂接触所有蒸干物，静置10min，加水20ml，用玻璃棒搅拌，使蒸干物完全溶解。冷却后，渐渐加入1:1NH4OH，并不断搅拌，溶液呈微碱性（黄色），再多加2ml，然后将溶解液定量地移入100ml容量瓶中，加水定容，在分光光度计上用光径1mm比色槽进行比色，波长为420 nm，以空白溶液调节仪器零点。
产甲烷菌有何特点
产甲烷菌有何特点？ 甲烷菌的特点是：一、生长非常缓慢，如甲烷八叠球菌在乙酸上生长时其倍增时间为1至2天，甲烷菌丝倍增时间为4至9天;二、严格厌氧，对氧气和氧化剂非常敏感，在有空气的条件下就不能生存或死亡;三、只能利用少数简单的化合物作为营养;四、它们要求在中性偏碱和适宜温度环境条件;五、代谢活动主要终产物是甲烷和二氧化碳为主要成分的沼气。 甲烷菌 1．是专性严格厌氧菌 甲烷细菌都是专性严格厌氧菌，对氧非常敏感，遇氧后会立即受到抑制，不能生长、繁殖，有的还会死亡。 2．生长繁殖特别缓慢 甲烷细菌生长很缓慢，在人工培养条件下需经过十几天甚至几十天才能长出菌落。据麦卡蒂（McCarty）介绍，有的甲烷细菌需要培养七八十天才能长出菌落，在自然条件下甚至更长。菌落也相当小，特别是甲烷八叠球菌菌落更小，如果不仔细观察很容易遗漏。菌落一般圆形、透明、边缘整齐，在荧光显微镜下发出强的荧光。甲烷细菌生长缓慢的原因，是它可利用的底物很少，只能利用很简单的物质，如CO2、H2、甲酸、乙酸和甲基胺等。这些简单物质必须由其它发酵性细菌，把复杂有机物分解后提供给甲烷细菌，所以甲烷细菌一定要等到其它细菌都大量生长后才能生长。同时甲烷细菌世代时间也长，有的细菌20分钟繁殖一代，甲烷细菌需几天乃至几十天才能繁殖一代。 3．都是原核生物 能形成甲烷的细菌都是原核生物，目前尚未发现真核生物能形成甲烷。甲烷细菌有球形、杆形、螺旋形，有的呈八叠球状，还有的能联成长链状。 4．培养分离比较困难 因为甲烷细菌要求严格厌氧条件，一般培养方法很难达到厌氧，培养分离往往失败。又因为甲烷细菌和伴生菌生活在一起，菌体大小形态都十分相似，在一般光学显微镜下不好判明。美国著名微生物学家——Hungate 50年代培养分离甲烷细菌获得成功。以后世界上有很多研究者对甲烷细菌进行了培养分离工作，并对Hungate分离方法进行了改良，能很容易地把甲烷细菌培养分离出来。 甲烷细菌在自然界中分布极为广泛，在与氧气隔绝的环境都有甲烷细菌生长，海底沉积物，河湖淤泥，沼泽地，水稻田以及人和动物的肠道，反刍动物瘤胃，甚至在植物体内都有甲烷细菌存在。 沼气发酵液中甲烷细菌的数量可用MPN法计数，测定接种的试管中有无甲烷存在，作为计数的数量指标。甲烷细菌数量与甲烷含量成正比，发酵装置运行越好，甲烷细菌数量越多。作者曾于1991年计数了东北制药总厂用UASB（上流式厌氧污泥床）处理制药废水消化液中甲烷细菌数量为4.2×105个·ml-1。 另一方面产甲烷细菌利用乙酸、氢和二氧化碳合成甲烷，也消耗了酸和二氧化碳，甲烷细菌及其伴生菌共同作用使pH稳定在一个适宜范围内，不会使发酵液中的pH出现对沼气发酵不利的情况。但当发酵条件控制不好，如温度，进料负荷，原料中的C：N、pH等可能会出现酸化或液料过碱；前者较为多见，这样会严重影响甲烷细菌的活动，甚至使发酵中断。 产甲烷作用
多源遥感数据反演土壤水分方法
多源遥感数据反演土壤水分方法 张友静1,王军战2,鲍艳松3 (11河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京 210098;21中国科学院寒区旱区环境与工程研究所, 甘肃兰州 730000;31南京信息工程大学大气物理学院,江苏南京 210044) 摘要:基于AS AR 2APP 影像数据和光学影像数据,根据水云模型研究了小麦覆盖下地表土壤含水量的反演方法。利用T M 和MOD I S 影像构建的植被生物、物理参数与实测小麦含水量进行回归分析,发现T M 影像提取的归一化水分指数(NDW I )反演精度较好,相关系数达到0187。根据这一关系,结合水云模型并联立裸露地表土壤湿度反演模型,建立了基于多源遥感数据的土壤含水量反演模型和参数统一求解方案。反演结果表明:该方案可得到理想的土壤水分反演精度,并可控制参数估计的误差。反演土壤含水量和准同步实测数据的相关系数为019,均方根误差为3183%。在此基础上,分析了模型参数的敏感性,并制作了研究区土壤缺水量分布图。 关键词:土壤含水量;多源遥感数据;水云模型;AS AR;多尺度 中图分类号:P33819 文献标志码:A 文章编号:100126791(2010)022******* 收稿日期:2009203209 基金项目:国家自然科学基金资助项目(40701130;40830639) 作者简介:张友静(1955-),男,江苏南京人,教授,主要从事遥感机理与方法研究。E 2mail:zhangyj@hhu 1edu 1cn 土壤含水量是地表和大气界面的重要状态参数,并直接影响地表的热量和水量平衡,因而受到水文、气象和农业灌溉等多个学科的关注。微波土壤水分遥感研究始于20世纪80年代,其中最具代表性的是U laby 利用试验数据得出土壤后向散射系数的主导因素为粗糙度和含水量 [1]。80年代后,Dobs on 和U laby 利用车载、高塔、航空平台的微波数据研究了土壤湿度反演的最佳工作模式,并一致认为小角度入射后向散射系数对土壤湿度最敏感[2]。随着微波散射模型不断发展,相继出现微波散射的小扰动模型、几何光学模型、物 理光学模型、两尺度模型和积分方程模型A I E M 。Dobos on 等在物理模型和试验研究的基础上各自建立了经验和半经验模型,成功地反演了裸土的土壤含水量 [324]。2000年以来,随着Rardrsat,E NV I S AT AS AR 传感器发射,基于卫星雷达数据的土壤湿度反演逐步开展。李震等综合主动和被动微波数据,建立一种半经验模型,用于估算地表土壤水分的变化 [526]。研究表明AS AR 数据在半干旱区农田土壤湿度反演方面具有独特的优势[729]。 在植被覆盖条件下,微波信号的组成十分复杂。研究提取植被覆盖下的土壤湿度信息的重点在于如何有效的分离出植被对微波的散射信号,以便用土壤的后向散射信号估算植被覆盖下的土壤含水量。直接用多频同步微波遥感数据通过理论模型或数值模拟求解植被对微波的散射信号[9],具有很好的同步性和物理意义。但遥感数据获取较为困难,同时求解所需的地面同步观测的数据要求很高,因而区域尺度的监测应用还有待深入研究。根据植被的生物、物理特征与植被散射信号之间的关系,采用同步光学遥感数据反演植被散射信号是近年来的研究热点[9211]。但在植被特征参数表达农作物后向散射信号的能力评价、模型参数的识别以及整体求解方案等方面的研究较少。此外,为满足土壤水分监测和灌溉决策的需求,还需研究不同时空分辨率数据反演植被散射信号的能力。本文根据水云模型,研究多尺度下不同植被特征参数与小麦含水量的关系,采用将所有参数放入统一框架下估算的策略,构建了结合光学和微波遥感数据的土壤水分估算模型,并分析了模型参数的敏感性。经准同步实测数据检验,小麦覆盖下土壤水分的估算达到了较高的精度。 第21卷第2期 2010年3月 水科学进展ADVANCES I N WATER SC I ENCE Vol 121,No 12 M ar .,2010
内蒙古典型草原植物功能型对土壤甲烷吸收的影响
植物生态学报 2011, 35 (3): 275–283 doi: 10.3724/SP.J.1258.2011.00275 Chinese Journal of Plant Ecology https://www.360docs.net/doc/b514613505.html, —————————————————— 收稿日期Received: 2010-05-31 接受日期Accepted: 2010-11-12 * E-mail: lw076@https://www.360docs.net/doc/b514613505.html, 内蒙古典型草原植物功能型对土壤甲烷吸收的影响 刘 伟1,2* 王继明3 王智平1 1 中国科学院植物研究所植被与环境变化国家重点实验室, 北京 100093; 2中国科学院研究生院, 北京 100049; 3安徽师范大学生命科学学院, 安徽省 重要生物资源保护与利用研究重点实验室, 安徽芜湖 241000 摘 要 甲烷(CH 4)是仅次于CO 2的重要温室气体。内蒙古草原是欧亚温带草原的重要类型, 具有典型的生态地域代表性。该文以内蒙古温带典型草原为研究对象, 通过人工剔除植物种的方法来确定群落中的植物功能型, 并应用静态箱技术, 观测土壤CH 4的吸收, 以理解植物功能型对土壤CH 4吸收的影响。 结果表明: 1)土壤CH 4的吸收受温度和水分变化的影响, 具有明显的季节差异, 且与温度显著相关。2)在2008年和2009年所测的大部分月份中, 植物功能型的土壤CH 4吸收量之间没有显著差异; 然而在植物生长旺季(8月), 不同植物功能型的土壤CH 4吸收量之间存在显著差异, 多年生丛生禾草的土壤CH 4吸收量最小。3)处理中一、二年生植物、多年生杂类草的存在能够增加土壤CH 4的吸收量, 而处理中多年生根茎类禾草、多年生丛生禾草的存在对土壤CH 4吸收的影响不大。这可能是因为, 植物功能型影响土壤的微生物代谢和环境因子, 进而影响土壤CH 4吸收量。该试验说明, 在痕量气体层面上, 植物功能型组成在生态系统功能中具有重要作用, 特别是群落中的亚优势种和伴生种(一、二年生植物、多年生杂类草), 通过调控土壤微生物和环境因子, 对地-气的CH 4交换产生重要影响。 关键词 甲烷氧化, 草原生态系统, 温室气体, 植物群落, 锡林河流域 Plant functional type effects on methane uptake by soils in typical grasslands of Inner Mongolia LIU Wei 1,2*, WANG Ji-Ming 3, and WANG Zhi-Ping 1 1 State Key Laboratory of Vegetation and Environmental Change, Institute of Botany, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100093, China; 2Graduate Univer-sity of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; and 3Anhui Provincial Key Laboratory of the Conservation and Exploitation of Biological Re-sources, College of Life Sciences, Anhui Normal University, Wuhu, Anhui 241000, China Abstract Aims Methane (CH 4) is an important atmospheric trace gas contributing to global warming and atmospheric chemistry. Aerated soils are a biological sink for atmospheric CH 4. Our objectives were to quantify CH 4 uptake by soils in typical grasslands of Inner Mongolia and examine the effects of plant functional type on the uptake. Methods We used static chamber sampling and gas chromatography measurement to examine the effects of four plant functional types (PFTs) ― perennial rhizome forbs (PR), perennial bunchgrass (PB), perennial forb (PF) and annuals and biennials (AB) ― on CH 4 uptake by aerated soils. Important findings CH 4 uptake by soils showed seasonal change related to soil water content and temperature. Over most of observed periods in 2008 and 2009, there were no significant differences in soil CH 4 uptake rates among the various PFTs. During rapid plant growth in August, however, there were significant differences in the soil CH 4 uptake rates. The soil CH 4 uptake rates were lower with PBs. AB and PF increased the uptake of CH 4 by soils, while PR and PB had little influence. Soil physico-chemical factors such as temperature, water content and gas diffusion affect CH 4 uptake. Differences in CH 4 uptake rates by soils may be explained using these environ-mental factors affected by PFTs. With regard to trace gas, PFT has prominent effects on this ecosystem. Sub-dominant species and companion species (AB and PF), by regulating soil microbe and environmental factors, have important and irreplaceable roles on the uptake of CH 4 by soils. Key words CH 4 oxidation, grassland ecosystem, greenhouse gas, plant community, Xilin River Basin 甲烷(CH 4)是一种重要的大气痕量气体, 在全球变暖和大气化学循环中起着重要作用。在100年 时间尺度内, 单位质量的CH 4全球增温的潜力约是CO 2的25倍(IPCC, 2007)。大气CH 4的浓度取决于各
湿地土壤水源涵养功能探讨
湿地土壤水源涵养功能探讨 朱林 摘要：湿地是陆生以及水生生态系统中具有多功能的过渡性生态系统，能够涵养水源，保护生物多样性，湿地是“地球之肾”。当前世界水资源短缺现象日益严重，水环境的恶化也比较严重，湿地作为比较独特的生态系统，对于促进水土保持，实现水源的涵养有着十分重要的作用，因此应积极促进湿地土壤水源涵养功能的实现。本文根据天津地区的湿地，对湿地土壤水源涵养功能进行分析和研究。 关键词：湿地土壤水源；涵养功能 土壤除了能够为生物生存提供良好的环境，还能够利用土壤孔隙、土壤与地下水之间的联系实现水源涵养。土壤水源涵养功能一般情况下只是土壤蓄水。湿地土壤也有一定的水源涵养功能，能够调节水分分布，从而实现对供水、干旱等灾害的抵御，保护湿地生态系统实现多样化的发展，促进生态服务功能的发挥。湿地土壤水源涵养功能有助于促进湿地水循环以及生态系统功能的发挥，避免出现湿地退化的问题。水源涵养功能也是生态系统服务功能中的重要内容，水源涵养能够保证人们对水资源的需求。 1 影响湿地土壤蓄水能力的因素 土壤的蓄水能力其实是受到可蓄水土壤层的厚度以及其单位蓄水能力的影响。单位土壤厚度的蓄水能力会受到土壤性质的制约，还有土壤孔隙、粒径、土壤结构、容重、水分以及有机质等因素的影响[1]，这些都会关系到土壤的持水性。 1.1 土壤的孔隙 水在土壤中的储存主要是通过土壤孔隙，土壤的孔隙容易受到外界因素的影响，非毛管孔隙相比于毛管孔隙更加敏感，非毛管孔隙比较复杂，孔隙会受到生物、物理以及化学因素的影响，植被是影响非毛管孔隙生长、寿命等的决定性因素。非毛管孔隙不仅能够形成根系，还能够为形成孔隙的动、微生物提供基础，落叶以及枯枝能够促进大孔隙的稳定发展。植物根系的死亡以及生长都会产生大孔隙，会对植物以及环境产生影响。森林土壤中植物根孔会随着深度的加大而逐渐降低。湿地中的水分胁迫程度不高，湿地植物的地下根茎能够形成比较强大的根孔体系。 1.2 粒径、土壤结构 土壤颗粒以及结构之间有孔隙，颗粒是土壤构成的重要要素，主要分为3个级别，有沙粒、粉粒、粘粒[2]，这是按直径由大到小进行划分的。如果土壤的粗沙粒含量比较多，蓄水的孔隙较大，水分比较容易流失，对于水源的涵养是极为不利的。粘粒较多，蓄水能力也比较弱。 土壤结构的改变会影响土壤的孔隙以及非毛管孔隙度。土壤结构主要是由土壤的有机质、粘粒、生物因素等影响的[3]。土壤侵蚀会对土壤的粒径以及结构产生影响，使土壤的蓄水能力降低。 1.3 水分含量 土壤的蓄水能力在很大程度上是受到自然含水量影响，含水量低的土壤，其蓄水能力更强。土壤中的水分含量会受到降水、气温因素的影响，如果气温升高，水分就会蒸发，有些冬季饱和的土壤在夏季有很强的蓄水能力。在雨季，由于降水量比较大，土壤处于饱和的状态，蓄水能力就会比较差。 1.4 有机质 土壤中的有机质能够对其持水性产生影响，进而影响土壤结构，湿地土壤中的有机质比较高。有机质含量比较高时，增加有机质的含量能够促进任何土壤持水能力的提升，有机质
ENVI土壤水分反演 流程
利用ENVI软件反演土壤湿度指数 晏红波 2015-03-20
0. 绪论 土壤湿度在陆地与大气界面进行水分和能量的交换过程中起重要作用，同时对农作物的生长起决定性作用，而且影响着土地退化、植被覆盖，是气候、生态、水文、农业等多个领域的重要参数。区域性和大尺度的陆地土壤湿度变化信息对于陆气交互作用平衡和陆面水文研究、改善区域及全球气候模式预报结果、水涝和干旱的监测、农作物生长态势评估、自然和生态环境问题的研究等都是十分关键的因素。因此，研究区域性和大尺度的陆地土壤湿度变化情况意义重大，这也是当前国际研究的热点问题之一。 传统的土壤湿度监测方法包括烘干称重法、中子仪探测法、电阻法等，虽然可以比较准确地监测小范围内的土壤含水量，但是需要耗费较大的人力和时间，时效性不高，而且不能完全反映出较大区域内的土壤含水量的情况，不能用于大范围土壤水分的监测。利用遥感手段反演土壤湿度可以实现全区域大面积的实时动态监测，因此利用遥感手段监测土壤湿度越来越引起人们的重视。 常用的遥感波段包括可见光，近红外，热红外以及微波等。不同波段反演土壤湿度所用的反演方法也不同。 1. 遥感反演土壤湿度的主要方法 遥感反演土壤湿度根据波段的不同分为3类：微波遥感土壤湿度法；作物植被指数法；热红外遥感监测法（主要是应用热惯量模型）。 （1）微波遥感土壤湿度法 分主动微波遥感监测法和被动微波遥感监测法两种。此方法物理基础坚实，即土壤的介电特性和土壤含水量密切相关，水分的介电常数大约为80，干土仅为3，它们之间存在较大的反差。土壤的介电常数随土壤湿度的变化而变化，表现于卫星遥感图像上将是灰度值G亮度温度Tb的变化。因此，微波遥感土壤水分的方法被广泛地应用于实际的监测工作中。 A 主动微波遥感监测法 以应用x波段侧视雷达为主，主要是后向反射系数法。因为含水量的多少直接影响土壤的介电常数，使雷达回波对土壤湿度反映极为敏感，据此可建立后向散射系数和土壤水分含量之间的函数关系。国内李杏朝据微波后向反射系数法，用x波段散射计测量土壤后向反射系数，与同步获得的X波段、HH极化机载
全球甲烷排放量年度估计1860-1994_大气科学_科研数据集
全球甲烷排放量年度估计:1860-1994(Annual Estimates of Global Anthropogenic Methane Emissions: 1860-1994) 数据介绍： Of the total direct radiative forcing of long-lived greenhouse gases (2.45 Wm-2), almost 20% is attributable to methane (CH4), according to the 1995 report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC 1995). Since the mid-1700s, the atmospheric concentration of methane has increased by about 145% (IPCC 1995). Thus, an understanding of the various sources of methane is important. 关键词： 数据格式： TEXT 数据详细介绍： Annual Estimates of Global Anthropogenic Methane Emissions: 1860-1994 Introduction
Of the total direct radiative forcing of long-lived greenhouse gases (2.45 Wm-2), almost 20% is attributable to methane (CH4), according to the 1995 report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC 1995). Since the mid-1700s, the atmospheric concentration of methane has increased by about 145% (IPCC 1995). Thus, an understanding of the various sources of methane is important. Atmospheric methane is produced both from natural sources (e.g., wetlands) and from human activities (see global methane cycle, from Professor W.S. Reeburgh at the University of California Irvine). Total sources of methane to the atmosphere for the period 1980-1990 were about 535 (range of 410-660) Tg (1 Teragram = 1 million metric tons) CH4 per year, of which 160 (110-210) Tg CH4/yr were from natural sources and 375 (300-450) Tg CH4/yr were from anthropogenic sources (IPCC 1995). The anthropogenic sources are further broken down into 100 (70-120) Tg CH4/yr related to fossil fuels and 275 (200-350) Tg CH4/yr from biospheric sources. Trends Online includes estimates from Stern and Kaufmann, on a year-by-year basis, of global emissions of methane from various anthropogenic sources (flaring and venting of natural gas; oil and gas supply systems, excluding flaring; coal mining; biomass burning; livestock farming; rice farming and related activities; and landfills). Their total estimated anthropogenic sources for the 1980s (about 320-360 Tg CH4/yr) are consistent with the corresponding range reported by the IPCC (1995), as are their estimates for the emissions related to fossil-fuels (about 70-80 Tg CH4/yr). We urge readers to credit the principal investigators and their organizations (listed at the beginning of each Methods section) when using these data. The proper citation for each record is listed at the bottom of each section. Users are encouraged to contact the principal investigators before applying the data in specific model exercises or research exercises. Period of Record 1860-1994
外源N输入对淡水湿地土壤CH4排放的影响
外源N输入对淡水湿地土壤CH4排放的影响 【摘要】甲烷是大气中最重要的温室气体之一，湿地是全球目前已知的CH4重要排放源之一。近年来的许多研究表明了氮素与土壤甲烷的产生有密切的关系。为了弄清外源氮素输入对甲烷产生的影响及其机理，本文对现有研究结果进行了总结，以期找出其内在的规律，推动相关领域研究，并对今后的研究方向提出建议。 【关键词】淡水湿地；甲烷；氮输入 全球气候变暖是人们广泛关注的全球性环境问题，导致这一现象产生的根源是大气中温室气体的不断增加。大气温室气体CH4浓度的持续升高正日益受到国际社会的广泛关注。甲烷对当前全球变暖的贡献率达19 %，仅次于CO2。氮素是湿地系统中最主要的限制性养分，其含量直接影响湿地系统的生产力，但随着不同种类氮肥用量的增加以及外源氮通过其它不同方式进入淡水湿地，改变了湿地原有的甲烷产生和排放规律。 1.淡水湿地土壤外源氮输入途径 湿地生态系统的外源氮素输入过程主要包括大气氮干湿沉降、生物固氮、人为氮和径流氮输入等途径，它们通过影响湿地系统自身的营养状况而决定氮素生物地球化学过程的运行。 在我国，关于大气氮沉降也有许多分析和研究。彭琳等根据黄土高原降水量和降水中氮浓度计算出，在该区域每年因降水带入农田的氮素在4152～10160 kg/ （hm2·a）。 此外，生物固氮以及人为氮和径流氮输入等也是湿地系统氮素的重要来源。 2.湿地土壤甲烷的产生机理 根据孙文涛等研究表明，在极端还原条件下，甲烷是甲烷微生物活动的产物。当氧化还原电位低于- 150～- 160 mV时，产甲烷微生物开始明显活动，它们利用CO2、H2 或分解乙酸等生成甲烷。相反，好气的土壤环境，有利于甲烷营养微生物的生长。淹水植稻后，土壤氧化还原电位降低，有利于甲烷生成菌的生长。 根据王维奇等研究得出，甲烷是土壤有机物厌氧分解过程中产生的。土壤中多种细菌对有机底物进行厌氧分解，最后由甲烷产生菌产生甲烷。 3.外源氮输入对湿地土壤甲烷排放的影响 3.1外源氮素的不同种类对土壤甲烷排放的影响
土壤水分的遥感监测
土壤水分的遥感监测 摘要：针对日益严重的全球干旱问题，本文从水分监测领域出发进行研究。从国内外各种研究方法的比较及传统方法和遥感监测方法的比较中突出遥感监测的优越性。从遥感监测的各种方法分述，对比出气各自适用的范围和优缺点。联系实际和GIS技术的发展，提出该技术的进步空间。 一、研究土壤水分监测的意义 近百年来全球变化最突出的特征就是气候的显著变暖，这种气候变化会使有些地区极端天气与气候事件如干旱、洪涝、沙尘暴等的频率与强度加强增加。中国气候变暖最明显的地区在西北、华北和东北地区，特别是西北变暖的强度高于全国平均值，使得夏季干旱化和暖冬比较突出。新世纪以来尤为明显：2000年多省干旱面积大，达4054万公顷，受灾面积6.09亿亩，成灾面积4.02亿亩。建国以来可能是最为严重的干旱。 2003年江南和华南、西南部分地区江南和华南、西南部分地区发生严重伏秋连旱，其中湖南、江西、浙江、福建、广东等省部分地区发生了伏秋冬连旱，旱情严重。 2004年我国南方遭受53年来罕见干旱，造成经济损失40多亿元，720多万人出现了饮水困难。 2005年华南南部、云南严重秋冬春连旱，云南发生近50年来少见严重初春旱。 2006年重庆旱灾达百年一遇，全市伏旱日数普遍在53天以上，12区县超过58天。直接经济损失71.55亿元，农作物受旱面积1979.34万亩，815万人饮水困难。 2007年全国22个省全国耕地受旱面积2.24亿亩，897万人、752万头牲畜发生临时性饮水困难。中央财政先后下达特大抗旱补助费2.23亿元。 2008年云南连续近三个月干旱，云南省农作物受灾面积现达1500多万亩。仅昆明山区就有近1.9万公顷农作物受旱，13多万人饮水困难。 2009年华北、黄淮等15个省市连续3个多月，华北、黄淮、西北、江淮等
湿地公园土壤修复方案
湿地公园土壤修复方案
一、土壤背景资料 1、土壤及降雨蒸发量本底数据 据xx省林业设计研究院总体规划数据显示，xx国家湿地公园内表层土壤类型不多，主要发育着黑土、黑钙土、草甸土等几个土类。 黑土：平均有机质含量 4.81%，pH为7.2，呈微碱性。全氮0.17-0.27%、全磷0.12-0.16%、全钾1.7-2.9%，属于潜在肥力最高的土壤，但在湿地公园中分布面积不大。 黑钙土：有机质含量为3.28-3.89%，pH为8.2，在湿地公园中分布面积较大。 草甸土：有机质含量很低，为2-3.2%左右。水的矿化度较高，土壤盐碱化逐年加重，在湿地公园中分布面积最大。 全年平均降水量约为448mm，主要集中在6-8月，占全年降水量的60％以上，年平均蒸发量1638.1mm，5-7月蒸发量最高，约占全年蒸发量的1/3。 据xx农技推广站2011年文章《xx市土壤养分状况与测土配方施肥技术》数据显示，本地区土壤pH值为6.9～8.5，有机质为2.5～3.03%，速效氮123～144，速效磷17.1～32.6，速效钾为95.6～233（1984至2010年调查数据）。 以上本底数据表明该地区农田表土及园区内原有表层土基本理
化性质满足一般绿化种植要求，若将园区内该种理化性质的表土开挖后加以保护，可基本满足日后的绿化需求。 2、xx湿地公园人工山体土壤本底调查 2015年6月25日，在xx的带领下，我公司在该湿地公园进行了基本情况的摸底，实际采集土壤样品6个进行检测分析。土壤样品1～6号分别由山顶至山脚，采样深度30cm，约每10m高度采集一个混合样品（每个样品为5个以上采样点混合至最终不少于500g）。检测结果如下： 样号样品源PH EC mS/cm 有机质 % 全盐 量 g/kg 速效氮 mg/kg 速效磷 mg/kg 速效钾 mg/kg 土样 1 ＞40m山体9.5 0.321 0.48 2 1.42 7.0 3 4.60 84.58 2 30-40m山体9.6 0.329 0.44 3 1.40 13.68 5.02 85.05 3 20-30m山体9.8 0.299 0.550 1.39 15.21 6.41 123.99 4 10-20m山体9.8 0.33 5 0.564 1.44 14.25 6.70 100.71 5 0-10m山体9.8 0.341 0.498 1.50 15.80 6.34 91.91 6 山脚10.2 0.598 0.304 2.43 13.94 7.44 81.25 一般种植要求* 5.5～ 8.3 0.15～ 1.2 ≥1.2 ≤ 1.0* ≥40 ≥8 ≥60 注*：盐碱地耐盐植物土壤全盐量要求≤1.8 g/kg *根据住建部CJ/T 340-2011 绿化种植土壤《绿化种植土壤》标准 所测人工山体土壤碱性较为严重，EC值处于合理范围，土壤有 机质、速效氮及速效磷较为匮乏，速效钾不缺。山体自上而下的盐分、碱性呈加重趋势。与林业设计院土壤本底调查及肇东农技推广站文章中土壤调查土壤结果差距较大的原因主要有以下两点： A．xx地区位于xx平原东部地区，属于世界三大片苏打盐碱土集
非甲烷总烃排放标准
根据网上资料和与资深环评师商量，拟采用以下质量标准： 我国目前没有制定非甲烷总烃的环境质量标准，以色利的非甲烷总烃环境空气质量标准短期为5.0mg/m3，长期2.0mg/m3，我国《大气污染物综合排放标准》（GB16927-1996）的非甲烷总烃的厂界浓度标准为 4 mg/m3，一般情况下，质量标准要小于厂界标准，因此采用2mg/m3作为小时标准，1.2 mg/m3作为日均标准，0.2mg/m3作为年均标准。 补充下美国的大气环境标准碳氢化合物三小时初级和次级标准均为0.16mg/m3。 引用: 以色利的非甲烷总烃环境空气质量标准短期为 5.0mg/m3，长期2.0mg/m3， 这个短期不一定是1小时，长期不一定是一年。所以，对应作为小时值不一定对。 引用: 我国《大气污染物综合排放标准》（GB16927-1996）的非甲烷总烃的厂界浓度标准为4mg/m3，一般情况下，质量标准要小于厂界标准，因此采用2mg/m3作为小时标准，1.2 mg/m3作为日均标准，0.2mg/m3作为年均标准。 一般情况下，质量标准要小于厂界标准，应该对于一套标准是一定的，不同体系的标准就不一定。而且按照这个说法，质量标准应该小于4mg/m3才对。这种情况，建议做到厂界就行了，环境质量标准没有，说明不是控制污染物。过犹不及。 严重同意！有些专家要求按照厂界标准的四分之一或者三分之一进行评价，个人认为无理，《大气污染物综合排放标准》（GB16927-1996）的详解中也说，国外的标准都非常不一致，甚至非甲烷总烃被废除。国内的监测结果完全不能参考，环境本底值都不知道有几个监测站能够监测，哪能参考？ 以色列标准中5.0mg/m3是30min标准，2.0mg/m3是24h标准。我做我几个项目的本底监测中发现，好多地区的非甲烷总烃本底值日均值都介于2~3mg/m3，但周围其无排放非甲烷总烃的工业企业，不知如何说明污染来源。
三江平原稻田甲烷排放的模拟与估算_张远
第27卷第8期农业工程学报V ol.27 No.8 2011年8月 Transactions of the CSAE Aug. 2011 293 三江平原稻田甲烷排放的模拟与估算 张远1,2，李颖1，王毅勇1※，宋书艺3，李长生4 （1. 中国科学院东北地理与农业生态研究所，长春 130012； 2. 华东师范大学资源与环境科学学院，上海 200062; 3. 浙江大学环境与资源学院，杭州 310058； 4. 美国新罕布什尔大学地球、海洋与空间研究所，达勒姆 NH 03824） 摘要：本研究以三江平原为研究区，利用遥感信息提取技术获得研究区水稻田的空间分布信息，并结合DNDC模型对 稻田温室气体甲烷的季节排放进行了模拟和估算。结果显示2006年研究区的水稻田面积为1.428×106 hm2，每季向大气 净排放的甲烷-碳总量为0.424-0.513 Tg (1 Tg = 1012 g)，并且空间上具有较大的排放差异。研究表明，集成遥感信息技术 和生态模型模拟方法，将为编制稻田温室气体排放清单和制定减排策略提供潜在的手段。 关键词：甲烷，模型，模拟，水稻田，三江平原 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.08.051 中图分类号：X142 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2011)-08-0293-06 张 远，李 颖，王毅勇，等. 三江平原稻田甲烷排放的模拟与估算[J]. 农业工程学报，2011，27(8)：293－298. Zhang Yuan, Li Ying, Wang Yiyong, et al. Simulation and estimation of methane emissions from rice paddies in Sanjiang Plain of the Southeast China[J]. Transactions of the CSAE, 2011, 27(8): 293－298. (in Chinese with English abstract) 0 引 言 甲烷(CH4)是大气成分中重要的温室气体之一，据《政府间气候变化专门委员会》（IPCC）报告显示，以100年尺度的全球增温潜势计算，甲烷的增温潜力是二氧化碳(CO2)的23～25倍[1]。估算的结果表明2005年大气中甲烷浓度已经超过过去300年的2倍[2]。大量的研究表明大气中的甲烷有近50%来自于农业活动，水稻产区每年向大气释放大量的甲烷气体，大气中10%～20%的甲烷来自于水稻田排放[3-5]。因此，水稻田已经成为整个农业生态系统中由人类活动产生的、最重要的甲烷排放源。 中国水稻产量占全世界稻田总面积的20%，水稻产量则占世界的31%[6]。三江平原是中国重要的商品粮生产基地, 随着土地利用和农田耕作方式的转变，近十年来本地区的水稻田面积迅速增加。在提供更多的粮食产量的同时，三江平原的水稻田也扮演着甲烷释放源的角色[7-8]。尽管开展稻田温室气体排放的研究已有多年，但大多是采用在水稻田特定田块内利用仪器进行观测的方法[9-12]。这些方法准确可靠，有利于分析甲烷产生、氧化和释放的内在机理。但从观测条件、人力、设备、经费投入等因素考虑则难以对较大区域进行全面观测，更无法对未来的不同自然状况、不同耕作方式下稻田CH4排放规律 收稿日期：2010-10-25 修订日期：2010-12-30 基金项目：中国科学院知识创新工程项目（KZCX2-YW-Q06-03）；中国科学院东北地理与农业生态研究所前沿领域项目（KZCX3-SW-NA09-05）及国家自然科学基金项目（41001202）共同资助。 作者简介：张 远（1975－），男，辽宁台安人，助理研究员，博士，主要从事遥感信息技术与农田生态系统模拟集成研究。长春中国科学院东北地理与农业生态研究所，130012。Email: yuanzhang@https://www.360docs.net/doc/b514613505.html, ※通信作者：王毅勇（1966－），男，博士，研究员，主要从事农业气象及湿地气候研究。长春中国科学院东北地理与农业生态研究所，130012。Email: wangyiyong@https://www.360docs.net/doc/b514613505.html,. 进行预测。近年来，研究者开始利用在获取空间信息方面具有优势的遥感技术，并结合生态模型（如：DNDC 模型）模拟方法进行稻田甲烷的区域估算与空间格局制图研究，这种技术上的集成已经成为传统观测方法的一个有力的补充[13]。由于水稻已经在三江平原农业中占据了比较重要的地位，因此开展该地区寒地水稻田CH4排放的定量估算研究，对于中国精确编制温室气体排放清单及制定有效的减排措施具有现实意义。 1 材料与方法 1.1 研究区概况 三江平原位于中国国土的最东端，世界三大黑土带之一，地处黑龙江省的东北部，是由黑龙江、松花江和乌苏里江汇流冲积形成的低平原（图1）。三江平原的地理范围为东经129.2°～135.1°，北纬48.5°～43.8°，总面积约为10.88万km2。研究区包括12个流域，区内土地广袤，地势平坦，土地连片肥沃，气候适宜，水资源丰富．水质优良，具有发展水稻生产的资源优势。研究区位于北温带湿润大陆性季风气候区，年平均降水总量550～600 mm，年平均气温2.4℃，无霜期125～135 d。肥沃的土壤，良好的气候条件都为水稻作物的生产提供良好的自然条件。三江平原大部分水稻田是从90年代开始大规模的旱地转变而来的，为全年一熟、—冬休闲的寒地单季稻类型。本区开始大规模发展井灌水稻耕种仅有20多年的时间，但近10 a来面积增加非常迅速，对本地区的水资源利用、水热状况等生态环境具有巨大的影响。 1.2 数据集 为了获得研究区水稻田分布的空间信息，本研究采用2006年获得的9景Landsat TM卫星图像作为基础数据。这些遥感数据通过美国地质调查局（USGA）数据平台免费获得（https://www.360docs.net/doc/b514613505.html,/EarthExplorer/），