上海黄浦江两支流河流甲烷含量研究

甲烷是一种重要的温室气体,虽然目前大气中含量远小于二氧化碳,但排放增长率却大于后者.研究区域为上海市黄浦江支流苏州河和淀浦河,通过实验数据对比城郊春夏的甲烷排放的差异,探讨甲烷产生的机制及其与环境因子的关系,这将有助于研究河流甲烷排放对于环境变化的影响.研究结果认为河流甲烷主要来源于水中沉积物,其产生与水质、温度等因素相关;同时甲烷摩尔浓度与硝酸根离子质量体积比存在负相关性,与铵根离子质量体积比和有机碳质量分数存在正相关性.     

海南省典型热带滨海砂地植被生态系统碳通量动态格局及成因初步分析

为了解热带滨海砂地生态系统碳通量特征及其成因,本研究以海南省文昌地区典型砂地植被为例,采用涡度相关技术进行长期的碳通量观测,同期开展了温度、降雨、辐射等气象因子监测.结果表明:1)典型热带滨海砂地植被碳汇/效益显著,2016年碳收支量为-400.959 g·m~(-2)·y~(-1);2)典型热带滨海砂地植被生态系统碳交换的季节变化明显,雨季(5~10月)碳通量变化差异较大,雨季前期(5~7月)净CO2交换(NEE,Net Ecosystem Exchange)占全年碳交换量的58%,而雨季后期(8~10月)受降雨等因素影响,NEE仅占全年碳交换量的10.7%;3)典型热带滨海砂地植被生态系统碳交换有明显的日变化格局,净生态系统碳交换最大值出现在正午12:00~2:00之间.日最大交换量出现在4月,最大值为-0.655 mg·m~(-2)·s~(-1);4)雨季生态系统碳交换量对于气象因子的响应显著于旱季,光合有效辐射是影响生态系统碳通量的主要影响因子,其雨季相关性R~2为0.70.     

环境因子对鄱阳湖区典型洲滩湿地土壤节肢动物群落结构的影响

该文分析了鄱阳湖湿地土壤节肢动物群落特征和土壤主要性质之间的相互关系,探索了土壤环境因子与土壤节肢动物之间的相互作用.在鄱阳湖枯水期湿地出露时,采用手拣法、改良干漏斗法(modified tullgren)和湿漏斗法(baermann)对3种典型湿地生境类型的土壤节肢动物群落进行调查,并对土壤主要性质进行分析.研究结果表明：在研究时段内共收集到湿地土壤节肢动物2 047头,隶属3纲5目3亚目15科,共18类,其中大型土壤节肢动物种类较多;在不同湿地生境类型内的土壤含水量、有机碳、全氮和全磷含量差异极显著(P<0.01),在不同水位下的土壤温度、pH值和碳氮比差异极显著(P<0.01),有机碳含量差异显著(P<0.05).Pearson相关分析表明：土壤节肢动物个体数与土壤含水量、土壤有机碳、全氮、全磷和碳氮比存在显著的正相关关系;类群数与土壤温度和pH值存在显著的正相关关系;大型土壤节肢动物Shannon-Wiener指数和Pielou指数与土壤温度、pH值呈极显著的正相关关系(P<0.01),与碳氮比呈显著的负相关关系(P<0.05);中小型土壤节肢动物...     

南海北部陆坡NH-1孔沉积物中碳酸盐碳同位素特征及其地球化学意义

源于深部天然气藏渗漏或天然气水合物分解释放的甲烷,可导致海洋沉积物中生成δ13C明显负偏的碳酸盐矿物.对NH-1孔沉积物样品的碳酸盐含量、全岩碳酸盐及生物碳酸盐δ13C、有机碳含量等参数进行了分析.结果表明:沉积物中碳酸盐含量较高(平均6.90%);全岩碳酸盐δ13C(-6.09‰～-0.48‰)与正常海相碳酸盐相比明显负偏;浮游有孔虫(G.rube)壳体碳酸盐δ13C(-0.834‰～0.004‰)明显低于正常值.结合海域的地质特点,认为这很可能是沉积物中较高甲烷通量背景条件下自生碳酸盐的形成所导致的.有机碳、氮数据与全岩碳酸盐δ13C的相关性分析指示了有机质也可能是全岩碳酸盐δ13C偏低的根源之一.因此,NH-1孔碳酸盐碳同位素特征是较高甲烷通量背景下甲烷缺氧氧化-硫酸盐还原及有机质缺氧氧化-硫酸盐还原等地球化学过程的综合反映.全岩碳酸盐δ13C含量可用于指示沉积物中自生碳酸盐矿物及较高甲烷通量的存在.     

上海重霾期PM2.5碳质组分污染特征及来源分析

基于Sunset碳分析仪对上海城区冬季重污染期PM_(2. 5)中的有机碳(OC)和元素碳(EC)浓度展开为期一个月(2014年12月1日～31日)的小时分辨率在线连续监测,并采用优化的最小R2算法对二次有机气溶胶(SOC)含量进行了估算。观测期间的PM_(2. 5)、OC和EC的平均浓度(mean±1σ)分别为(67. 5±40. 5)μg·m~(-3),(9. 9±4. 8)μg·m~(-3),(3. 1±1. 7)μg·m~(-3),其中总碳TC占PM_(2. 5)质量浓度比重为32. 2%。OC/EC的平均值为3. 5,SOC的浓度(2. 4±2. 3)μg·m~(-3),占OC比重为24. 5%。EC浓度的日变化与车流量一致,呈现出显著的早晚高值,表明机动车是上海EC的主要污染源。SOC浓度在午后达到极大值,说明光化学反应是SOC形成的重要过程。对采样期间的一次典型污染事件(15日20:00～16日5:00)进行来源分析发现,来自于生物质燃烧输送和机动车一次排放的贡献较少;而SOC占OC的比重明显高于非污染期间,表明二次成核是雾霾期有机气溶胶污染的关键过程。     

施加生物竹炭对有机种植卷心菜土壤呼吸的影响

为明确生物竹炭输入对有机种植卷心菜土壤碳排放的影响,为生物竹炭在蔬菜生产中的有效利用提供依据,采用田间试验研究生物竹炭施用对有机种植卷心菜土壤呼吸的影响.试验设置CK,C1和C2处理,其生物竹炭施用量分别为0kg·hm~(-2);1500kg·hm~(-2);4500 kg·hm~(-2),采用LICor8100开路式土壤碳通量测定系统对不同生物竹炭施用水平处理与卷心菜生长不同时期的土壤呼吸速率进行观测.结果表明,有机种植卷心菜土壤呼吸速率在莲座期与结球期变化规律呈现单峰曲线特征,最高值出现在午后14:00-16:00,最低值出现在5:00-7:00,土壤呼吸速率与土壤5-10cm温度呈极显著的指数相关关系,土壤5-10cm温度能够解释各处理土壤呼吸日动态变化的71.63%-88.52%.施加生物竹炭降低了土壤呼吸速率,莲座期C1处理下的日平均土壤呼吸均值比对照组减少了31.29%,差异性显著(p0.05).结球期C1处理下的日平均土壤呼吸值比对照组减少了34.20%且差异性显著(p0.05).但生物竹炭在加大施加量以后土壤呼吸速率不再下降反而上升,莲座期C2处理下的呼吸速率均值相比对照差异性不显著,但相比C1处理水平下的日均呼吸值提高了46.44%,差异达显著水平(p0.05).     

植物多样性对湿地氨挥发和温室气体排放的影响

为了综合评估植物多样性对湿地氨挥发和温室气体排放的影响,笔者调查研究了杭州西溪湿地常见物种香菇草(Hydrocotyle vulgaris)和粉绿狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)的单种及混种系统的氨挥发、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)排放、氮浓度及植物生物量.研究结果表明:混种系统比单种系统降低了87%的氨挥发通量;混种系统比单种系统降低了67%的N2O通量;混种系统的植物生物量比单种系统增加了84%;物种特性对湿地氨挥发和温室气体排放等生态系统功能无显著影响.这些结果表明在湿地生态系统中,混种系统可以有效减少氨挥发和温室气体排放,并提升湿地的固碳能力.     

Study on CO2 Emission from Newly Created Marshes of Pengxi River in the Three Gorges Reservoir

自2008年7月初至9月底,采用静态暗箱-气相色谱法观测了三峡水库澎溪河新生湿地4种植物群落的CO2排放通量。结果表明,4种植物群落CO2排放通量有明显的空间差异。藨草群落CO2排放通量最大,其值为(627.8±335.9)mg.m-2.h-1,灯芯草群落CO2排放通量最低,其值为(450.4±271.5)mg.m-2.h-1。地上生物量较大的藨草群落和双穗雀稗群落具有较大的CO2排放通量,而地上生物量较小的灯芯草群落及水烛群落CO2排放通量较小。与植物呼吸作用相关的地上生物量等生态因子有助于解释不同湿地植物群落CO2排放通量的差异。澎溪河新生湿地CO2排放通量具有典型的时间动态,即7月中旬到8月中旬之间CO2排放通量最大。水温和土壤(5 cm深度)温度与CO2排放通量显著相关(r=0.577,0.557,p<0.001),湿地地表积水和湿地土壤温度季节变化可以解释澎溪河新生湿地CO2排放通量的时间变化。     

云南省水库沉积物中总有机碳含量对环境因子的响应研究

以云南省125个水库的表层沉积物作为研究对象，测定其总有机碳含量，并分析总有机碳含量与环境因子(海拔、水深、水域面积、流域面积及流域内植被覆盖度)之间的关系，探究影响水库有机碳埋藏的关键环境因子.结果表明：云南水库表层沉积物中总有机碳含量与最干季降水量(12月～2月)呈显著正相关关系；与最热月(7月)的平均温度呈显著负相关关系.揭示了气候变暖对云南省水库沉积物有机碳埋藏具有重要影响.     

中国典型侵蚀区小流域水力侵蚀引发的CO_2通量特征

土壤水力侵蚀通过影响有机碳的合成分解过程,引发可观的CO_2吸收-排放效应.各典型水蚀区的侵蚀速率、土壤性质各不相同,其CO_2通量特征有待研究.本文收集了黑土区、紫色土区、黄土区、红壤区等中国四大典型侵蚀区中7个代表性小流域36个土壤剖面的~(137)Cs及有机碳含量数据,利用"基于参照点的CO_2通量分离方法",计算了各小流域的有机碳横向迁移通量,以及由于水蚀引发的CO_2通量.结果表明,(1)有机碳的横向迁移速率由侵蚀/淤积速率以及土壤表层含碳量共同决定,位于黄土区和红壤区的小流域有机碳流失最为严重;(2)7个小流域侵蚀区CO_2的通量范围为:-22.8~21.5g C/(m~2·a),淤积区CO_2通量范围为-31.6~54.5g C/(m~2·a);碳汇强度与欧美小流域相当,碳源强度略强;(3)位于黑土区的多数小流域以及紫色土区的小流域整体表现为碳汇;位于黄土区的小流域整体表现为强烈的碳源;位于红壤区的流域在侵蚀区表现为碳源,在淤积区表现为碳汇.其中,紫色土区小流域的固碳能力最强,79%~87%的有机碳流失可最终得到恢复;(4)针对小流域不同的CO_2通量特征,可通过合理配置水土保持措施,实现土壤侵蚀和CO_2通量的协同调控.     

Anaerobic oxidation of methane: Geochemical evidence from pore-water in coastal sediments of Qi’ao Island (Pearl River Estuary), southern China

The concentrations of CH4 and SO4^2- in pore-water and the carbon isotope compositions of total dissolved inorganic （TCO2） and OH4 were determined for three coastal sedimentary cores collected from Qi＇ao Island （Pearl River Estuary）, southern China. Results show that methane concentration changes dramatically at the base of the sulfate-reducing zone and sulfate concentration gradients are linear for all stations. In addition, the carbon isotope of methane becomes heavier at the sulfate-methane transition （SMT）, which causes ∑CO2-δ^13C to become the minimum. The geochemical profiles of pore-water render indirect evidence for anaerobic oxidation of methane （AOM）. Based on numerical modeling of AOM and sulfate-reducing rates, the portion of total sulfate reduction occurring via AOM is 9.0%, 84% and 45.5%, respectively, and the percentage of TCO2 added to the pore-water is 4.7%, 72.4% and 29.45% correspondingly for three sites. Furthermore, it is found that the methane concentration, methane diffusive flux and the depth of SMT are controlled by the quantity and quality of sedimentary organic matter incorporated into the sediments. The great amount of organic material is favorable for rapid depletion of sulfate via sedimentary organic matter degradation, and on the other hand, causes the increase of the methane flux in the SMT, which results in a portion of sulfate reduction supported by AOM. Accordingly, the SMT was shifted towards the sediment surface.     

Efficient export of carbon to the deep ocean through dissolved organic matter

Oceanic dissolved organic carbon (DOC) constitutes one of the largest pools of reduced carbon in the biosphere. Estimated DOC export from the surface ocean represents 20% of total organic carbon flux to the deep ocean, which constitutes a primary control on atmospheric carbon dioxide levels. DOC is the carbon component of dissolved organic matter (DOM) and an accurate quantification of DOM pools, fluxes and their controls is therefore critical to understanding oceanic carbon cycling. DOC export is directly coupled with dissolved organic nitrogen and phosphorus export. However, the C:N:P stoichiometry (by atoms) of DOM dynamics is poorly understood. Here we study the stoichiometry of the DOM pool and of DOM decomposition in continental shelf, continental slope and central ocean gyre environments. We find that DOM is remineralized and produced with a C:N:P stoichiometry of 199:20:1 that is substantially lower than for bulk pools (typically >775:54:1), but greater than for particulate organic matter (106:16:1--the Redfield ratio). Thus for a given mass of new N and P introduced into surface water, more DOC can be exported than would occur at the Redfield ratio. This may contribute to the excess respiration estimated to occur in the interior ocean. Our results place an explicit constraint on global carbon export and elemental balance via advective pathways.     

不同浓度CO2对马尾松幼苗光合特性及单萜烯释放的影响

【目的】研究CO₂浓度升高对马尾松(Pinus massoniana)幼苗光合特性和单萜烯释放的影响,以了解马尾松挥发性有机物(BVOCs)排放对气候变化的响应机制。【方法】利用开顶式气室(OTC),依据政府间气候变化专门委员会(IPCC)第5次评估报告,设置1 000、750、550 μmol/mol 3个CO₂熏气浓度梯度,并与未经CO₂熏气处理的OTCs中CO₂平均浓度(437 μmol/mol,CK)进行对比,研究了中国南方主要造林树种马尾松幼苗净光合速率、叶绿素含量、气孔导度及单萜烯释放的变化规律。【结果】经过60 d的浓度为750及1 000 μmol/mol CO₂熏气处理,马尾松幼苗的叶绿素总含量下降约 17.54%和29.82%;60 d高浓度CO₂处理的马尾松幼苗在环境大气中净光合速率及气孔导度显著低于对照组,且浓度为1 000 μmol/mol CO₂处理组最低;相较于对照组,CO₂浓度升高使马尾松幼苗的单萜烯释放速率下降,在60 d时达到显著水平。马尾松幼苗的单萜烯释放速率与叶片净光合速率及气孔导度呈显著正相关。【结论】高CO₂浓度条件下,马尾松幼苗叶片光合速率和气孔导度的下降可能是单萜烯释放速率降低的原因。     

广西不同林龄马尾松人工林土壤碳储量动态变化

为了解不同林龄马尾松Pinus massoniana人工林土壤碳储量的动态变化,选取广西横县镇龙林场不同林龄（幼龄林、中龄林、成熟林、过熟林）的马尾松人工林为研究对象,对林地土壤有机碳含量及土壤碳储量的变化特征进行研究,并探讨其影响因素。研究表明,随着林龄递增,各土层土壤有机碳含量及土壤碳储量总体表现为增加趋势,且不同林龄的同一土层之间均差异显著。不同林龄0—60 cm土层土壤有机碳含量表现为过熟林（16.82±0.23）g/kg > 成熟林（13.47±0.14）g/kg > 中龄林（10.91±0.38）g/kg > 幼龄林（10.74±0.14）g/kg,且差异显著（P<0.05）。不同林龄0—60 cm土层土壤碳储量表现为过熟林（104.92±18.08）t/hm²>成熟林（100.52±1.18）t/hm² > 中龄林（80.25±5.34）t/hm² > 幼龄林（80.23±4.54）t/hm²,且差异显著（P<0.05）。各林龄土壤有机碳含量、土壤碳储量主要集中在0—20 cm土层,并随土层深度的增加而递减,表现为土壤碳表聚现象,表层（0—20 cm）土壤碳储量所占比例均明显高于其他土层,表明不同林龄主要影响马尾松人工林土壤表层的碳含量;不同林龄土壤有机碳含量、土壤碳储量与乔木、灌木层Shannon-Wiener指数、物种丰富度、凋落物层现存量、总孔隙度、土壤含水量、土壤pH值均无显著相关关系（P>0.05）,与根系生物量呈极显著正相关关系（P<0.01）,与土壤容重呈极显著负相关关系（P<0.01）;群落总生物量、地上部分生物量均与表层（0-20 cm）土壤有机碳含量和土壤碳储量呈极显著正相关关系（P<0.01）,与20-40,40-60 cm土层土壤有机碳含量呈显著正相关关系（P<0.05）,而与后两个土层的土壤碳储量均无显著相关。该结果为研究土壤碳储量动态变化提供科学依据,有利于实现尾松人工林多目标可持续经营。     

Potential methane reservoirs beneath Antarctica

Once thought to be devoid of life, the ice-covered parts of Antarctica are now known to be a reservoir of metabolically active microbial cells and organic carbon. The potential for methanogenic archaea to support the degradation of organic carbon to methane beneath the ice, however, has not yet been evaluated. Large sedimentary basins containing marine sequences up to 14?kilometres thick and an estimated 21,000 petagrams (1?Pg equals 10(15)?g) of organic carbon are buried beneath the Antarctic Ice Sheet. No data exist for rates of methanogenesis in sub-Antarctic marine sediments. Here we present experimental data from other subglacial environments that demonstrate the potential for overridden organic matter beneath glacial systems to produce methane. We also numerically simulate the accumulation of methane in Antarctic sedimentary basins using an established one-dimensional hydrate model and show that pressure/temperature conditions favour methane hydrate formation down to sediment depths of about 300?metres in West Antarctica and 700?metres in East Antarctica. Our results demonstrate the potential for methane hydrate accumulation in Antarctic sedimentary basins, where the total inventory depends on rates of organic carbon degradation and conditions at the ice-sheet bed. We calculate that the sub-Antarctic hydrate inventory could be of the same order of magnitude as that of recent estimates made for Arctic permafrost. Our findings suggest that the Antarctic Ice Sheet may be a neglected but important component of the global methane budget, with the potential to act as a positive feedback on climate warming during ice-sheet wastage.     

轮叶黑藻腐解过程营养物质释放及微生物胞外酶活性变化规律

通过轮叶黑藻腐解模拟试验,分析了底泥和砂石2种基质条件下营养物质释放和微生物胞外酶活性变化特征。结果表明,试验结束时底泥组和砂石组的轮叶黑藻质量损失率分别为64. 62%和62. 15%。植物腐解过程释放的营养物质使得水体溶解氧含量迅速降低,TN、TP质量浓度迅速增加。试验结束时(146 d),上覆水体的水质基本恢复初始水平。水体有机质在56 d以色氨基酸类蛋白质为主,之后逐渐以类富里酸和类腐殖酸类物质为主。植物腐解过程与微生物胞外酶活性具有一定的响应关系,跟水体水质及植物本身的特性相关。纤维素酶、蔗糖酶密切相关(r=0. 70,P0. 05),且受植物TOC和水体TN的影响,过氧化氢酶与水体的DO和EC相关(P0. 05),碱性磷酸酶及脲酶则分别受TP和NH_3-N的抑制调节(P0. 05)。     

Methanotrophic symbionts provide carbon for photosynthesis in peat bogs

Wetlands are the largest natural source of atmospheric methane, the second most important greenhouse gas. Methane flux to the atmosphere depends strongly on the climate; however, by far the largest part of the methane formed in wetland ecosystems is recycled and does not reach the atmosphere. The biogeochemical controls on the efficient oxidation of methane are still poorly understood. Here we show that submerged Sphagnum mosses, the dominant plants in some of these habitats, consume methane through symbiosis with partly endophytic methanotrophic bacteria, leading to highly effective in situ methane recycling. Molecular probes revealed the presence of the bacteria in the hyaline cells of the plant and on stem leaves. Incubation with (13)C-methane showed rapid in situ oxidation by these bacteria to carbon dioxide, which was subsequently fixed by Sphagnum, as shown by incorporation of (13)C-methane into plant sterols. In this way, methane acts as a significant (10-15%) carbon source for Sphagnum. The symbiosis explains both the efficient recycling of methane and the high organic carbon burial in these wetland ecosystems.     

中华大蟾蜍蝌蚪的摄食节律和日摄食率

研究了中华大蟾蜍蝌蚪的昼夜摄食节律和日摄食率.结果表明,中华大蟾蜍蝌蚪摄食有明显昼夜节律性,其饱满指数在21时和6时最高,9时和15时最低,日摄食率为12.28%.     

不同茎级下同种灌溉模式枣树土壤呼吸动态变化

在阿克苏地区温宿县佳木试验站利用Li-8100开路式土壤碳通量测量系统观测同种灌水模式下不同茎级枣树土壤呼吸速率。结果表明,空白地和3cm枣树土壤呼吸速率一般在02：00—04：00升到一天中的峰值,9cm枣树土壤呼吸速率在08：00—10：00,上升到一天中的峰值．1Bcm枣树土壤呼吸速率在16：00—18：00上升到一天中的峰值。在相同灌水条件下,3cm枣树、9cm枣树以及18cm呈现出径级越小土壤呼吸速率越强的规律。由土壤呼吸Q,。值得出,土壤呼吸速率对温度的敏感程度也随着枣树径级的递增呈现出递减的趋势。     

莫莫格湿地土壤有机碳与络合态铁的动态变化

以莫莫格芦苇沼泽、芦苇-羊草草甸和羊草草甸3种类型湿地土壤为对象,研究了土壤总有机碳(TOC)、溶解有机碳(DOC)和络合态铁的动态变化情况.结果表明:3种类型湿地土壤TOC含量芦苇沼泽最高,羊草草旬次之,芦苇-羊草草甸最低;土壤络合态铁含量变化规律与TOC变化相同;土壤DOC含量则表现为羊草草甸最高,芦苇-羊草草甸次之,芦苇沼泽最低.随着土层深度的增加,湿地土壤TOC、DOC以及络合态铁含量都表现为自表层向深层递减的规律.相关性分析表明:从垂直动态变化看,土壤络合态铁与土壤TOC、DOC含量均有正相关关系;从季节变化看,络合态铁与TOC的季节变化呈负相关关系;芦苇沼泽和羊草草甸的土壤DOC含量与络合态铁含量季节变化趋势完全相反,二者呈显著负相关关系;芦苇-羊草草甸的DOC含量与络合态铁含量的季节变化呈显著正相关.