鄂西南亚高山不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地甲烷排放特征及其环境影响因子

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牟利, 吴林^,^*, 刘雪飞, 李小玲, 王涵, 吴浩, 余玉蓉, 杜胜蓝生物资源保护与利用湖北省重点实验室, 湖北民族大学林学园艺学院, 湖北恩施 445000

Characteristics and environmental factors controlling methane emission from a Sphagnum bog with different plant cover types in a subalpine area, southwest of Hubei, China

Li MOU, Lin WU^,^*, Xue-Fei LIU, Xiao-Ling LI, Han WANG, Hao WU, Yu-Rong YU, Sheng-Lan DUBiological Resources Protection and Utilization of the Key Laboratory of Hubei Province, School of Forestry and Horticulture, Hubei Minzu University, Enshi, Hubei 445000, China

通讯作者: *(wulin20054557@163.com)

编委: 陈槐
责任编辑: 赵航
收稿日期:2020-08-27接受日期:2020-12-12网络出版日期:2021-02-20

基金资助:

国家自然科学基金(41867042)

Corresponding authors: *(wulin20054557@163.com)
Received:2020-08-27Accepted:2020-12-12Online:2021-02-20

Fund supported:

National Natural Science Foundation of China(41867042)

摘要
沼泽湿地是大气甲烷(CH₄)的重要来源, 但有关亚热带亚高山沼泽湿地CH₄排放的研究却鲜有报道, 特别是对不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量的精确估算及其与环境因子的关系尚不清楚。该研究选择鄂西南亚高山泥炭藓沼泽湿地为研究区域, 于2018年11月-2019年10月间, 使用静态箱-气相色谱仪法原位测定3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄通量, 同步记录大气和地下5 cm土壤的温度以及地下水位变化。结果表明: (1)光照下, 裸露地(B)、泥炭藓(Sphagnum paluster)(S)、金发藓(Polytrichum commune)(P) 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄-C通量全年变化范围分别为: 0.012-1.372、0.022-1.474、0.027-3.385 mg·m^-2·h^-1; 遮光处理下, B、S、P 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄-C通量的全年变化范围分别为: 0.012-1.372、0.009-1.839、0.017-2.484 mg·m^-2·h^-1, 均为CH₄排放源。同时, 光照条件下不同覆被泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量略大于黑暗条件, 但差异不明显。(2)不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放存在明显的季节变化规律, 即: 夏季>秋季>春季>冬季, 其中夏季CH₄排放量显著大于其他季节, 占全年的57%-84%。该研究发现泥炭藓沼泽湿地CH₄通量均与气温和地下5 cm土壤温度极显著相关, 且CH₄排放量随温度升高呈指数增加, 表明温度是影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放时间变化的主要环境因子。(3) 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地的年平均和年累计CH₄排放量均依次为: P > S > B, P显著大于B。该研究发现植被类型与泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在显著相关性, 表明覆被类型是影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量空间变异的主要因子。(4) 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量均与地下水位变化不相关。该研究进一步丰富了泥炭藓沼泽湿地CH₄排放规律, 同时也为区域碳循环提供了详实的基础数据。
关键词： 亚热带;植被类型;沼泽湿地;甲烷排放

Abstract
Aims Wetlands are important sources of atmospheric methane (CH₄), but there are few reports on the CH₄ emissions of subtropical and subalpine wetlands. In particular, the accurate estimation of CH₄ emissions from plots with different types of plant cover and the controlling environmental factors are not clear. The objective of this study is to study characteristics and influencing factors of CH₄ emission fluxes from a Sphagnum bog with different plant cover types in a subalpine area, southwest of Hubei Province.
Methods A Sphagnum bog in the subalpine area in southwest of Hubei Province was selected, and CH₄emission fluxes were measured in the Sphagnum bog with three types of plant cover using closed static chamber and gas chromatography method from November 2018 to October 2019. Simultaneously, air temperature, soil temperature of 5 cm depth, and groundwater level were recorded.
Important findings (1) Under sunlight, the CH₄-C fluxes from the bare land plot (B), the Sphagnum paluster plot (S), and the Polytrichum commune plot (P) varied throughout the year within the following ranges: 0.012- 1.372, 0.022-1.474 and 0.027-3.385 mg·m^-2·h^-1, respectively; under shading treatment, the variation range of CH₄-C flux throughout the year from B, S and P plots were 0.012-1.372, 0.009-1.839 and 0.017-2.484 mg·m^-2·h^-1, respectively, indicating CH₄emission sources for all types. At the same time, for all plant cover types, CH₄ emissions under sunlight conditions were slightly higher than those under dark conditions, but the difference was not significant. (2) For all plant cover types, CH₄ emissions showed obvious seasonal variations, with the order of summer > autumn > spring > winter; and summer emissions were significantly greater than emissions in other seasons, accounting for about 57% to 84% of the annual cumulative flux. This study found that the flux of CH₄ emission was highly related to air temperature and soil temperature of 5 cm depth showing exponential relationships, which indicated that temperature is the main environment factor affecting the temporal variations of CH₄ emission from the Sphagnum bog. (3) Plant cover types significantly affected CH₄ emissions from theSphagnum bog. The annual average and cumulative CH₄ emissions from the three cover types were in the order of: P > S > B. P plot showed significantly higher emission than B plot. This study found a significant correlation between vegetation types and CH₄ emissions, indicating that plant cover type is the main influencing factor of the spatial variations of CH₄ emissions from the Sphagnum bog. (4) CH₄ emissions were not significantly related to the groundwater levels. This study further enriched the mechanisms of CH₄ emission in the Sphagnum bog and provided basic data for regional carbon cycling.
Keywords：subtropical;vegetation type;marshland;methane emission

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引用本文
牟利, 吴林, 刘雪飞, 李小玲, 王涵, 吴浩, 余玉蓉, 杜胜蓝. 鄂西南亚高山不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地甲烷排放特征及其环境影响因子. 植物生态学报, 2021, 45(2): 131-143. DOI: 10.17521/cjpe.2020.0292
MOU Li, WU Lin, LIU Xue-Fei, LI Xiao-Ling, WANG Han, WU Hao, YU Yu-Rong, DU Sheng-Lan. Characteristics and environmental factors controlling methane emission from a Sphagnum bog with different plant cover types in a subalpine area, southwest of Hubei, China . Chinese Journal of Plant Ecology, 2021, 45(2): 131-143. DOI: 10.17521/cjpe.2020.0292

泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002)。研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019)。但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016)。例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020)。同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010)。甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018)。因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键。

目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018)。研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010)。但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014)。由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020)。Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013)。还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020)。此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020)。综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同。并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020)。

亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020)。虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020)。近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020)。但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限。亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识。因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子。以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

研究区位于湖北省恩施市新塘乡双河社区太山庙林场(109.79°-109.83° E, 30.13°-30.16° N), 海拔1 800-1 920 m, 年平均气温7.20-8.27 ℃, 年降水量1 768 mm。研究区内分布有35.59 hm²的天然泥炭藓沼泽湿地, 属于典型的亚热带亚高山藓类沼泽湿地。该沼泽湿地内泥炭藓发育良好, 盖度可达95%, 生长高度约为20-30 cm, 同时局部伴生有金发藓群落及4年前农民采收泥炭藓后遗留的裸露地。土壤类型主要为酸性的泥炭土及腐殖质沼泽土, 泥炭层厚度可达50-110 cm, 全年水位波动范围在-17.65- -0.34 cm 之间, 土层pH为3.92-3.99, 土壤容重为0.16-0.17 g·cm^-3, 土壤有机碳含量为265.63-283.30 g·kg^-1。研究区地被层主要生长有泥炭藓和金发藓, 期间伴生有少许灌木和草本植物。其中, 苔藓层植物盖度和地上生物量分别为(92 ± 8)%和(1.38 ± 0.42) kg·m^-2; 灌木层植被的盖度和地上生物量分别为(75 ± 16)%和(0.42 ± 0.13) kg·m^-2; 草本层植被盖度和地上生物量分别为(46 ± 18)%和(0.032 ± 0.015) kg·m^-2(王涵等, 2020)。灌木主要以湖北海棠(Malus hupehensis)、华西花楸(Sorbus wilsoniana)、西南樱桃(Cerasus duclouxii)、齿缘吊钟花(Enkianthus serrulatus)、耳叶杜鹃(Rhododendron auriculatum)和金丝桃(Hypericum monogynum)为优势种。草本植物以芒(Miscanthus sinensis)、灯芯草(Juncus effusus)和大理薹草(Carex taliensis)为优势种(王涵等, 2020)。

1.2 样地设置

本研究于2018年4月初在太山庙泥炭藓沼泽湿地中(109.8° E, 30.14° N; 海拔1 900 m)进行样地布设。首先, 选择裸露地、泥炭藓和金发藓3种覆被类型, 每种覆被类型为面积不小于100 m²的实验样地。其中, 裸露地是几年前当地居民采摘泥炭藓后迄今为止还没有植被覆盖且地表常年湿润的地块, 记为B; 泥炭藓覆被样地密集生长着泥炭藓, 其盖度接近100%, 记为S; 金发藓覆被样地地势相对最高, 其金发藓盖度约为90%, 泥炭藓盖度约10%, 记为P。三种覆被类型样地中草本植物均非常少, 仅泥炭藓和金发藓样地中有少许金丝桃植株, 详见图1。其次, 每种覆被实验样地内设置5个100 cm × 100 cm能够代表该样地平均水平的重复样方, 依次为: a、b、c、d、e, 3种覆被实验样地水平距离5 m以上, 共计15个样方。然后在每个样方内将1个不锈钢底座(规格: 内径50 cm × 50 cm, 高20 cm)水平嵌入地面以下15 cm (底座地下15 cm侧壁钻有大小不规则圆形小孔(作为地下物质的流通通道, 同时能够更好地将底座固着在泥炭层中)), 剩下底座地上部分为高5 cm的深凹槽, 用于采样前注水密封隔绝内外气体。为了兼顾到空间异质性, 保证布设的每个重复样方之间的水平距离不小于2 m。同时, 在底座外缘10 cm处的泥炭层中插入长为1.2 m, 内径3 cm的PVC空心管用于地下水位观测(每根PVC管管壁钻有孔径相同的渗水孔, 并用纱布包裹一周, 防止泥炭土堵塞, 地上部分的管口用塑料盖封住, 以防止凋落物堵塞), 每种覆被类型样地水位观测设置3个重复。另外, 在每个水位观测点附近, 距地面以上1.5 m处和地面以下5 cm处分别悬挂和插入一根红色水银温度计(测量范围: -20-50 ℃), 监测空气和土壤温度。最后, 在实验区域所有需要走动的路线上, 用圆木桩打入泥炭层中, 上面架好枕木, 铺设好较厚木板作为人行栈道, 最大限度减少通量观测期间对样地的干扰和破坏。

图1

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图1泥炭藓沼泽地3种覆被类型分布模式图。

Fig. 1Distribution patterns of three cover types in the studied Sphagnum bog.

1.3 CH₄通量测定

1.3.1 CH₄样品采集

本研究使用静态箱-气相色谱仪法对CH₄通量进行采集和测定(郝利等, 2019)。采样箱选用通光率大于99%且耐酸碱的聚乙烯材料制作, 规格是50 cm × 50 cm × 50 cm的无底透明箱体。箱体一对侧内壁分别安装有一个6 V的小风扇, 实验期间用来转动搅匀箱内气体。在箱体顶部钻取2个孔径0.6 cm的圆孔, 同时用专用的橡胶金属嘴拧紧堵住圆孔, 其中靠近箱体角落的金属嘴在实验期间插入小号医用针头, 保证采样期间箱体内外的气压相同, 正中间位置金属嘴是抽气通道, 每次用60 mL医用针筒通过三通阀门连接到插入箱体中间橡胶金属嘴的软管针头采集气体。采样时间分别在当天10:00- 10:40 (正常光照)和11:00-11:40 (遮光处理)两个时间段进行(孙晓新等, 2009; 王晓龙等, 2016)。采样开始前30 min将底座凹槽中注满水。实验开始后, 将静态箱依次平稳放进注满水的凹槽内, 然后每隔10 min采集一次气体, 接着立即把气体转移到50 mL专用气体袋内密封, 每个时间段取4次样。遮光处理是在正常光照结束20 min后进行, 期间用黑布遮住样框上方阳光, 保证下垫面完全处于暗呼吸状态。实验开始后, 用遮光率大于99%的黑布遮住静态箱后, 重复正常光照采气的步骤。裸露空地由于完全没有植被覆盖, 且前期实验发现遮光与不遮光处理下裸露空地的CH₄通量几乎没有差别, 故后期裸露空地11:00-11:40时间段没有采集气体, 且后期数据分析裸露空地遮光条件CH₄通量时均用对应的光照条件数据代替。另外, 气体采集期间, 同步记录距离地面1.5 m高处的空气温度、地下5 cm土壤温度和地下水位的数据。水位直接用直尺测量, 水位为正值表示水位处于土壤地表之上, 水位为负值表示水位处于土壤地表之下。

本研究于2018年11月初开始, 2019年10月末结束, 根据当地常年气候特征, 将每年12月至翌年2月划为冬季; 3-5月为春季; 6-8月为夏季; 9-11月为秋季。气体采集频率理论上每周进行一次采样, 但是研究区域冬季寒冷且湿地表面冻结严重, 因此冬季每半月测定一次, 其他季节每周测定一次。

1.3.2 CH₄样品测定

每次采回的气体样品用气相色谱仪(Agilent 7890A, Agilent, Wilmington, USA)立即进行CH₄浓度测定。CH₄通量是指在单位面积中单位时间通过的气体浓度变化计算而来的, 其公式如下:

$F=\frac{dc}{dt}\times \frac{M}{{{V}_{0}}}\times \frac{P}{{{P}_{0}}}\times \frac{{{T}_{0}}}{T}\times H$

式中, F表示气体中碳的排放通量(mg·m^-2·h^-1), H表示采样箱的高度(淹水时, 为水面之上的箱内空间高度), T和P分别表示箱内的实际气温和气压, V₀、T₀和P₀分别表示气体在标准状态下的摩尔体积、气温和空气压力, M表示气体的摩尔质量, dc/dt为气体浓度随时间变化的斜率。

1.4 数据分析

由于静态箱测定和气体袋偶尔会出现漏气或者其他等非人为原因而造成气体浓度出现异常值, 需要进行剔除处理。同时会对极个别缺失和剔除数据进行插补, 本文采用日平均值法(李亚丽等, 2013)和克里格插值法(汪媛媛等, 2011)对缺失数据进行插补。其中, 插补数据约占整个数据的4.6%。

实验数据均采用Excel 2016进行统计, 用Origin 2020进行绘图, 并对环境因子与CH₄通量进行数据线性拟合, 分析温度、地下水位与CH₄排放的关系。利用SPSS统计软件, 通过重复测量方差分析日期和覆被类型及其交互作用对泥炭藓沼泽地CH₄的影响, 采用单因素方差分析法分析不同覆被类型泥炭藓沼泽地在同一测定日期CH₄排放量、年平均CH₄排放量、全年累积CH₄排放量和光照与黑暗条件下CH₄排放量差异。t检验分析不同覆被类型泥炭藓沼泽地CH₄排放量在光照与黑暗下的差异。同时, 利用单因素方差分析法分析同一覆被类型不同季节CH₄排放量差异, 利用最小显著差异(LSD)法对数据进行显著性检验(p < 0.05)。

2 研究结果

2.1 不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄通量特征

2.1.1 不同日期不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放

本研究中, B、S和P全年均表现为CH₄排放, 且日变化较大, 整体上与温度波动一致。光照下, B、S、P样地CH₄-C通量全年变化范围分别为0.012-1.372、0.022-1.474和0.027-3.385 mg·m^-2·h^-1, 全年平均值分别为: 0.251、0.416、0.632 mg·m^-2·h^-1。其中, B和S样地CH₄排放通量的最小值出现在2月17日, P样地CH₄排放通量的最小值出现在11月24日, 均是全年中最寒冷的冬季; B和S样地CH₄排放通量的最大值出现在7月28日, P样地CH₄排放通量的最大值出现在6月30日, 均是全年中最热的夏季。另外, 比较B、S、P 3种不同覆被类型样地CH₄排放通量差异, 发现除了温度较低的冬季, 其他测定日期约有56%的CH₄排放通量表现为三者差异显著(图2A)。

图2

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图2泥炭藓沼泽湿地甲烷(CH₄)排放通量日变化(平均值+标准误)。▲, 裸露样地; ■, 泥炭藓覆被样地; ●, 金发藓覆被样地。线性图表示5 cm土壤温度, 点线图表示CH₄通量, 柱状图表示气温。*表示同一测定时间不同覆被类型间差异显著(p < 0.05), **表示同一测定时间不同覆被类型间差异极显著(p < 0.01)。

Fig. 2Diurnal changes of methane (CH₄) emission fluxes in the Sphagnum bog (mean + SE). ▲, bare land plot; ■, Sphagnum paluster plot; ●, Polytrichum commune plot. The lines represent soil temperature at 5 cm depth, the lines with points represent CH₄ emission fluxes, the bars represent air temperature. * represents a significant difference among the three cover types at the same time (p < 0.05), ** represents a significant difference among the three cover types at the same time (p < 0.01).

遮光处理下, B、S、P样地CH₄-C通量全年变化范围分别0.012-1.372、0.009-1.839和0.017-2.484 mg·m^-2·h^-1, 全年平均值分别为: 0.251、0.434、0.558 mg·m^-2·h^-1。其中B、S、P样地CH₄排放通量的最小值均出现在2月17日, 为全年中最寒冷测定日期; B样地CH₄排放通量的最大值出现在7月28日, S样地CH₄排放通量的最大值出现在8月4日, P样地CH₄排放通量的最大值出现在6月23日, 均为全年中最热的夏季。另外, 比较B、S、P 3种不同覆被类型样地CH₄排放通量差异, 发现在春季和秋季约有41%的CH₄排放通量表现为三者差异显著, 冬季和夏季各测定日期则差异不显著(图2B)。

正常光照与黑暗条件下观测期间CH₄排放变化趋势基本一致, 通过对比不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放通量在光照和黑暗条件下的差别, 发现P和S样地在整个观测期间光照和黑暗条件下沼泽湿地CH₄排放量均没有差异, 光照条件下沼泽湿地CH₄排放量略大于黑暗条件。

2.1.2 不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放通量季节变化

本研究中, 季节极显著影响泥炭藓沼泽湿地CH₄通量(p < 0.01), 覆被类型显著影响泥炭藓沼泽湿地CH₄通量(p< 0.05), 但两者之间没有交互作用(表1)。光照条件下, 3种样地的CH₄排放通量均表现为夏季>秋季>春季>冬季, 且夏季与其他季节差异极显著。其中, 3种样地春季CH₄-C排放量分别: (0.147 ± 0.028 3)、(0.45 ± 0.247 8)和(0.650 ± 0.210 6) g·m^-2; 整个夏季的CH₄-C排放量分别为: (2.234 ± 0.311 7)、(1.906 ± 0.752 5)和(2.911 ± 0.819 1) g·m^-2; 秋季CH₄-C排放量分别为: (0.187 ± 0.057 2)、(0.785 ± 0.158 0)和(0.723 ± 0.205 9) g·m^-2; 冬季的CH₄-C排放量分别为: (0.097 ± 0.004 6)、(0.227 ± 0.076 8)和(0.344 ± 0.124 3) g·m^-2。另外, 同一季节不同覆被类型间差异明显。其中, 春季和夏季, 3种样地CH₄排放量差异显著(p < 0.05); 秋季和冬季, 三者之间差异极显著( p < 0.01)。计算各个季节CH₄排放量之和, 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地全年CH₄累计排放量依次为: P > S > B, 且P显著大于B ( 图3A)。

Table 1
表1
表1植被类型、季节及其交互作用对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放通量影响的重复测量方差分析结果
Table 1Results of repeated measures ANOVAs on the effects of vegetation type, season, and their interactions on methane emission fluxes of the Sphagnum bog

方差来源 Source of variance	自由度 df	光照 Light			黑暗 Dark
方差来源 Source of variance	自由度 df	均方根 Mean square	F	p	均方根 Mean square	F	p
季节 Season	3	9.33	39.99	<0.01	4.55	39.67	<0.01
植被类型 Vegetation type	2	1.12	8.97	0.022	0.36	60.53	0.003 8
季节×植被类型 Season × Vegetation type	6	0.42	1.80	0.17	0.11	0.92	0.523

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图3

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图3泥炭藓沼泽湿地CH₄排放通量季节变化(平均值±标准误)。B, 裸露样地; P, 金发藓覆被样地; S, 泥炭藓覆被样地。不同大写字母表示同一覆被类型不同季节差异极显著(p < 0.01); 不同小写字母表示不同覆被类型间差异显著(p < 0.05)。*表示同一季节不同覆被类型差异显著(p < 0.05); **表示同一季节不同覆被类型差异极显著(p < 0.01)。

Fig. 3Seasonal changes in methane emission fluxes in the Sphagnum bog (mean ± SE). B, bare land plot; P, Polytrichum commune plot; S, Sphagnum paluster plot. Different uppercase letters indicate significant difference among the same cover type in different seasons (p < 0.01); different lowercase letters indicate significant difference among the annual methane emissions of three cover types (p < 0.05). * represents a significant difference among the three cover types at the same season (p < 0.05); ** represents a significant difference among the three cover types at the same season (p < 0.01).

黑暗条件下, 3种样地CH₄排放量均表现为夏季>秋季>春季>冬季, 且夏季与其他季节差异极显著。其中, 3种样地春季CH₄-C排放量分别为: (0.147 ± 0.028 3)、(0.385 ± 0.146 9)和(0.507 ± 0.163 6) g·m^-2; 整个夏季的CH₄-C排放量分别为: (2.234 ± 0.311 7)、(1.940 ± 0.707 3)和(2.532 ± 0.700 3) g·m^-2; 秋季CH₄-C排放量分别为: (0.187 ± 0.057 2)、(0.709 ± 0.138 3)和(0.985 ± 0.116 9) g·m^-2; 冬季的CH₄-C排放量分别为: (0.097 ± 0.046 6)、(0.219 ± 0.083 7)和(0.287 ± 0.078 8) g·m^-2。另外, 除夏季外, 3种覆被类型样地CH₄排放量在其他季节差异均极显著(p< 0.01)。同时, 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地全年CH₄累计排放量依次为: P > S > B, 且P显著大于B ( 图3B)。

2.2 不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响因素

2.2.1 不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与温度的关系

光照和黑暗条件下, 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄通量均与气温极显著相关(p< 0.01), 且CH₄通量随着温度增加呈现指数增加的趋势。同时, S样地与气温之间的指数拟合关系最好(R² = 0.54), P样地指数拟合关系最差, B样地位于其他两种覆被类型样地之间(图4)。同理, 对比CH₄通量与土壤温度关系, 3种覆被类型样地CH₄通量均与土壤温度极显著相关(p< 0.01), 且CH₄通量与土壤温度之间表现为较强指数函数关系(图1, 图5)。其中, S样地CH₄通量与土壤温度间的拟合指数达到了0.73。相比气温, S、B样地土壤温度能够更好地解释CH₄通量的变异。

图4

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图4泥炭藓沼泽湿地CH₄排放通量与气温的关系。B, 裸露样地; P, 金发藓覆被样地; S, 泥炭藓覆被样地。

Fig. 4Relationship between methane emission fluxes and air temperature in the Sphagnum bog. B, bare land plot; P, Polytrichum commune plot; S, Sphagnum paluster plot.

图5

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图5泥炭藓沼泽湿地CH₄排放通量与土壤温度的关系。B, 裸露样地; P, 金发藓覆被样地; S, 泥炭藓覆被样地。

Fig. 5Relationship between methane emission fluxes and soil temperature of 5 cm depth in the Sphagnum bog. B, bare land plot; P, Polytrichum commune plot; S, Sphagnum paluster plot.

2.2.2 不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与水位的关系

通过对3种不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地地下水位的长期监测, 3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地地下水位全年波动不大, 主要集中在-5-0 cm之间。将地下水位与CH₄通量进行线性拟合, 发现3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄通量与地下水位间线性关系很弱(p > 0.05), 水位变化不能够较好地解释CH₄通量的变异(图6)。

图6

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图6泥炭藓沼泽湿地CH₄排放通量与地下水位的关系。B, 裸露样地; P, 金发藓覆被样地; S, 泥炭藓覆被样地。

Fig. 6Relationship between methane emission fluxes and water table in the Sphagnum bog. B, bare land plot; P, Polytrichum commune plot; S, Sphagnum paluster plot.

3 讨论

3.1 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放对比分析

本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在明显的季节变化规律, 表现为: 夏季>秋季>春季>冬季。其中, 夏季CH₄排放约占全年的60%左右, 而冬季占全年的8%不到(光照B: 3.6%、S: 6.8%、P: 7.4%; 黑暗B: 3.6%、S: 6.7%、P: 6.7%)。生长季节CH₄高排放量是因为沼泽湿地植被生长旺盛, 给CH₄产生提供了充足的底物; 同时生长季温度普遍较高, 土壤中的微生物分解速度快, 高水位降低了土壤中氧化还原电位, 加速CH₄生产(Rask et al., 2002; 孙晓新等, 2009); 而非生长季节的冬季温度低, 表层土壤颗粒地表面被薄冰膜包裹(Koponen et al., 2004), 以及微生物群落组成单一导致CH₄产量低, 同时地气界面结冰阻隔土壤中CH₄向外扩散(谌佳伟等, 2020)。研究区CH₄排放的季节变化规律与寒温带地区研究结果基本一致(图7)。但是, 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放强度存在很大差异。本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放量为0.022-1.474 mg·m^-2·h^-1, 全年总碳排放量为3.4 g·m^-2。与北方泥炭藓沼泽湿地对比, 本研究区CH₄排放量小于欧洲地区泥炭藓沼泽湿地, 且远小于美国(图7), 这可能与研究区土壤营养环境及植被类型等有关。研究表明, 矿养泥炭藓湿地CH₄排放量远大于雨养泥炭藓湿地(表2)。同时, 研究表明莎草科、禾本科等维管植物有通气组织, 利于CH₄传输, 导致草本植物占优势的湿地CH₄排放量要大于泥炭藓占优势的湿地(段晓男等, 2005; Raghoebarsing et al., 2005)。本研究区泥炭藓盖度大于99%, 草本植物较少, 而北方泥炭藓沼泽湿地多是泥炭藓、草本与木本植物混生的覆被类型,且维管植物盖度占比较大(Hines et al., 2008)。谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2)。大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区。这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素。

图7

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图7不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放通量示意图。本综合示意图是根据Nykanen et al.(1998), Beetz et al.(2013), Hanson et al.(2016)及本研究测定的CH₄排放绘制的。

Fig. 7Schematic diagram of methane emission flux of the Sphagnum bog in different regions. This comprehensive diagram is based on methane emission flux measured by Nykanen et al.(1998), Beetz et al.(2013), Hanson et al.(2016) and this study.

Table 2
表2
表2不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放对比
Table 2CH₄-C emission fluxes from the Sphagnum bog in different regions

研究区 Study area	沼泽类型 Wetland type	研究方法 Research method	排放区间 Emission range (mg·m^-1·h^-1)	年总排放量 Total annual emissions (g·m^-1·a^-1)	参考文献 Reference
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中国鄂西南 Southwest Hubei, China	雨养泥炭沼泽 Bog	静态箱 Static chamber	0.022-1.474	3.4	本研究 This study

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3.2 覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放通量的影响

研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8)。研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018)。因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加。Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致。有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用。同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018)。

图8

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图8不同覆被类型泥炭藓沼泽地平均CH₄排放量。B, 裸露样地; P, 金发藓覆被样地; S, 泥炭藓覆被样地。

Fig. 8Average methane emission fluxes from different cover types of the Sphagnum bogs. B, bare land plot; P, Polytrichum commune plot; S, Sphagnum paluster plot.

本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关。研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018)。然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020)。例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020)。因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少。另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012)。研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995)。Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致。与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019)。本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性。同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程。

3.3 影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放通量的环境因子

本研究对比分析3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量与气温和地下5 cm土壤温度关系, 发现两者均呈显著正相关关系(p <0.05, 图4, 图5), 且沼泽湿地CH₄的排放量随着温度增加呈指数增加的趋势, 与以往多数研究(Crill et al., 1988; Bohn et al., 2007; 李艳元等, 2017)结论一致。Gill等(2017)对泥炭藓沼泽湿地不同增温处理的研究表明, 泥炭地对气候变暖很敏感, 全球变暖可能增加泥炭藓湿地CH₄排放量; 主要是温度升高和温度波动可能改变泥炭基质的分压差, 增加泥炭地气体沸腾, 从而绕过CH₄氧化的富氧区, 促进气体逸出(Beckmann et al., 2004; Waddington et al., 2010; Gill et al., 2017); 另一方面, 温度升高促进沼泽湿地水面蒸发, 间接加速CH₄的排放(Saarnio et al., 1997)。因此, 温度是影响本研究区CH₄排放的一个关键环境因子。

本研究还发现B、S、P 3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放与地下水位和光照的关系不大(p> 0.05), 相似的结论在中欧贫营养泥炭地也有报道(Bohdálkováet al., 2012), 但是与多数北方泥炭地研究结论不同。研究表明地下水位上下波动能够影响产甲烷区和甲烷氧化区的大小(Turesky et al., 2008), 通过对富营养型泥炭地产甲烷电位、氧化甲烷电位与地下水位关系的研究, 发现最大的产甲烷电位是在地下水位20 cm处, 最大甲烷氧化电位为地下水位10 cm处(Kettunen et al., 1999)。然而, 本研究3种类型泥炭藓沼泽湿地地下水位主要在5 cm左右(图6), 水位波动不明显, 从而可能导致产甲烷区和甲烷氧化区的变化范围不明显, 地下水位和CH₄排放关系也不大。另外, 本研究中光照对不同覆被类型沼泽地CH₄排放影响不明显。事实上, 光照主要通过影响甲烷氧化细菌的氧化过程, 从而间接影响CH₄排放(Kox et al., 2020)。本研究中, 光照对CH₄排放没有影响可能与植物体中的甲烷氧化细菌较少有关, 如环境相似的大九湖湿地甲烷氧化细菌较少就是一个佐证(谌佳伟等, 2020)。当然, 后期若能够直接测定本研究区的微生物多样性, 将会更加清晰地解释这其中的原因。

4 结论

本文通过对亚热带亚高山地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放及其与环境影响因子的观测, 得出以下结论:

(1)该区域泥炭藓沼泽湿地是CH₄排放源, 夏季排放量最大, 冬季最小, 且季节排放差异明显。

(2)不同覆被类型CH₄排放顺序依次是: 金发藓样地>泥炭藓样地>裸露地; 植被类型的变化有可能显著改变研究区CH₄排放强度, 从而极大地影响泥炭藓沼泽湿地的碳循环过程。

(3)温度是影响该区域泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的主要环境因素, 光照条件和地下水位影响不大。

致谢

感谢湖北民族大学高水平校内培育项目(PY20021)的资助。感谢中国科学院新疆生态与地理研究所李凯辉研究员对本论文研究方法设计提出的宝贵意见, 感谢湖北省林业科学院周文昌博士对本论文撰写提出的宝贵意见。

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Soil greenhouse gas emission during non-growing season plays an important role in ecosystem carbon and nitrogen cycling in mid and high latitude regions. However, the effects of harvest on greenhouse gas emission during non-growing remain unclear. We measured the fluxes of CO, CH and NO and environmental factors (soil temperature, moisture, soil organic carbon and total nitrogen etc.) during non-growing season from four kinds of forested swamps (Alnus sibirica swamp, Betula platyphylla swamp, Larix gmelinii-Carex schmidti swamp, L. gmelinii-moss swamp) under different harvest disturbances for 10 years, including control (no cutting), 45% selective cutting, clear cutting, by using static chamber technique and gas chromatography in Xiaoxing'an Mountains, Northeast China. The aim of this study was to reveal the effects of harvest on greenhouse gas emission from temperate forested swamp during non-growing season and the main controlling factors. The results showed that the average fluxes of CO, CH and NO from four kinds of swamps distributed in 53.08-81.31 mg·m·h, 0.09-3.07 mg·m·h and 4.07-8.83 μg·m·h, respectively. Clear cutting significantly increased the fluxes of CO, CH, and NO from A. sibirica swamp and L. gmelinii-moss swamp. Selective cutting significantly increased CO fluxes from B. platyphylla swamp and L. gmelinii-moss swamp and decreased CO flux from A. sibirica swamp. Selective cutting significantly decreased CH fluxes from all the four forested swamps and NO flux from Larix gmelinii-Carex schmidti swamp. The CO fluxes from natural forested swamps were strongly influenced by soil temperature, soil organic carbon and C/N. CH fluxes were influenced by soil temperature, soil organic carbon. NO fluxes were affected by air temperature and soil pH. Harvesting increased the correlation between soil CO flux and air temperature, soil moisture and snow depth, the correlation between soil CH flux and air temperature, soil moisture and C/N, as well as the correlation between soil NO flux and soil total nitrogen and C/N. The annual cumulative contribution of CO, CH and NO emission from natural forested swamp during non-growing season were 33.2%-46.5%, 6.3%-9.1% and 61.5%-68.3%, respectively. The clear cutting increased the annual cumulative contribution of CO from B. platyphylla swamp and L. gmelinii-moss swamp and that of NO from other swamps except L. gmelinii-moss swamp. The selective cutting increased the annual cumulative contribution of CO, CH and NO from L. gmelinii-C. schmidti swamp and L. gmelinii-moss swamp, but decreased that from B. platyphylla swamp. The annual cumulative contributions of NO and CO during non-growing season were relatively high from temperate natural forested swamps, and clear cutting further increased their contribution, while the selective cutting just increased that of CH during non-growing season.

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Peatlands are a major natural source of atmospheric methane (CH4). Emissions from Sphagnum-dominated mires are lower than those measured from other mire types. This observation may partly be due to methanotrophic (i.e., methane-consuming) bacteria associated with Sphagnum. Twenty-three of the 41 Sphagnum species in Finland can be found in the peatland at Lakkasuo. To better understand the Sphagnum-methanotroph system, we tested the following hypotheses: (1) all these Sphagnum species support methanotrophic bacteria; (2) water level is the key environmental determinant for differences in methanotrophy across habitats; (3) under dry conditions, Sphagnum species will not host methanotrophic bacteria; and (4) methanotrophs can move from one Sphagnum shoot to another in an aquatic environment. To address hypotheses 1 and 2, we measured the water table and CH4 oxidation for all Sphagnum species at Lakkasuo in 1-5 replicates for each species. Using this systematic approach, we included Sphagnum spp. with narrow and broad ecological tolerances. To estimate the potential contribution of CH4 to moss carbon, we measured the uptake of delta13C supplied as CH4 or as carbon dioxide dissolved in water. To test hypotheses 2-4, we transplanted inactive moss patches to active sites and measured their methanotroph communities before and after transplantation. All 23 Sphagnum species showed methanotrophic activity, confirming hypothesis 1. We found that water level was the key environmental factor regulating methanotrophy in Sphagnum (hypothesis 2). Mosses that previously exhibited no CH4 oxidation became active when transplanted to an environment in which the microbes in the control mosses were actively oxidizing CH4 (hypothesis 4). Newly active transplants possessed a Methylocystis signature also found in the control Sphagnum spp. Inactive transplants also supported a Methylocystis signature in common with active transplants and control mosses, which rejects hypothesis 3. Our results imply a loose symbiosis between Sphagnum spp. and methanotrophic bacteria that accounts for potentially 10-30% of Sphagnum carbon.

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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.

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?Temporal and spatial variation in CH emissions was studied at hummock, Eriophorum lawn, flark and Carex lawn microsites in an oligotrophic pine fen over the growing season using a static chamber method, and CH production and oxidation potentials in peat profiles from hummock and flark were determined in laboratory incubation experiments. Emissions were lowest in the hummocks, and decreased with increasing hummock height, while in the lawns and flarks they increased with increasing sedge cover. Statistical response functions with water table and peat temperature as independent variables were calculated in order to reconstruct seasonal CH emissions by reference to the time series for peat temperature and water table specific to each microsite type. Mean CH emissions in the whole area in the snow-free period of 1993, weighted in terms of the proportions of the microsites, were 1.7 mol CH m. Potential CH production and oxidation rates were very low in the hummocks rising above the groundwater table, but were relatively similar when expressed per dry weight of peat both in the hummocks and flarks below the water table. The CH production potential increased in autumn at both microsites and CH oxidation potential seemed to decrease. The decrease in temperature in autumn certainly reduced in situ decomposition processes, possibly leaving unused substrates in the peat, which would explain the increase in CH production potential.

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利用静态箱-气相色谱法, 对小兴安岭5种森林沼泽生长季甲烷(CH4)排放通量进行研究, 并探讨了温度、地下水位和植被等主要环境因子对CH4排放的影响。结果表明: 毛赤杨(Alnus sibirica)沼泽、落叶松(Larix gmelinii)-藓类(Moss)沼泽和落叶松-泥炭藓(Sphagnum spp.)沼泽的CH4排放有明显的季节变化规律, 而白桦(Betula platyphylla)沼泽和落叶松-苔草(Carex schmidtii)沼泽CH4通量的季节变化相对较小。落叶松-泥炭藓沼泽有爆发式CH4通量现象出现, 对生长季CH4排放通量影响较大。在生长季内落叶松-泥炭藓沼泽、毛赤杨沼泽和白桦沼泽为大气CH4的源, 而落叶松-苔草沼泽和落叶松-藓类沼泽为大气CH4的汇, 生长季CH4的平均排放通量分别为(56.08 ± 200.38)、(15.34 ± 14.89)、(0.64 ± 0.88)、(–0.88 ± 1.76)和(–0.94 ± 3.00) mg·m–2·d–1。除落叶松-泥炭藓沼泽外, 不同森林沼泽类型间CH4排放通量随地下水位升高而增大; 地下水位在–34.5 ~ –30.8 cm之间可能存在CH4源与汇的临界点, 季节平均地下水位低于这一位置的森林沼泽为大气CH4的汇。温度对森林沼泽CH4通量的影响比较复杂, 二者间可能为正或负的显著(p＜0.05)或非显著(p＞0.05)相关关系。CH4通量与乔木地上生物量有较强的负相关性, 这有可能成为小兴安岭森林沼泽CH4通量的最佳预测因子。

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Wetlands are the largest natural source of atmospheric methane. Here, we assess controls on methane flux using a database of approximately 19 000 instantaneous measurements from 71 wetland sites located across subtropical, temperate, and northern high latitude regions. Our analyses confirm general controls on wetland methane emissions from soil temperature, water table, and vegetation, but also show that these relationships are modified depending on wetland type (bog, fen, or swamp), region (subarctic to temperate), and disturbance. Fen methane flux was more sensitive to vegetation and less sensitive to temperature than bog or swamp fluxes. The optimal water table for methane flux was consistently below the peat surface in bogs, close to the peat surface in poor fens, and above the peat surface in rich fens. However, the largest flux in bogs occurred when dry 30-day averaged antecedent conditions were followed by wet conditions, while in fens and swamps, the largest flux occurred when both 30-day averaged antecedent and current conditions were wet. Drained wetlands exhibited distinct characteristics, e.g. the absence of large flux following wet and warm conditions, suggesting that the same functional relationships between methane flux and environmental conditions cannot be used across pristine and disturbed wetlands. Together, our results suggest that water table and temperature are dominant controls on methane flux in pristine bogs and swamps, while other processes, such as vascular transport in pristine fens, have the potential to partially override the effect of these controls in other wetland types. Because wetland types vary in methane emissions and have distinct controls, these ecosystems need to be considered separately to yield reliable estimates of global wetland methane release.? 2014 John Wiley & Sons Ltd.

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Methane flux and its environmental impact factors in Dajiuhu wetland of Shennongjia
2
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... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020).虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020).近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

Annual carbon gas budget for a subarctic peatland, Northern Sweden
1
2010

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

Mass spectrometric monitoring of gas dynamics in peat monoliths: effects of temperature and diurnal cycles on emissions
1
2004

... 本研究对比分析3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量与气温和地下5 cm土壤温度关系, 发现两者均呈显著正相关关系(p <0.05, 图4, 图5), 且沼泽湿地CH₄的排放量随着温度增加呈指数增加的趋势, 与以往多数研究(Crill et al., 1988; Bohn et al., 2007; 李艳元等, 2017)结论一致.Gill等(2017)对泥炭藓沼泽湿地不同增温处理的研究表明, 泥炭地对气候变暖很敏感, 全球变暖可能增加泥炭藓湿地CH₄排放量; 主要是温度升高和温度波动可能改变泥炭基质的分压差, 增加泥炭地气体沸腾, 从而绕过CH₄氧化的富氧区, 促进气体逸出(Beckmann et al., 2004; Waddington et al., 2010; Gill et al., 2017); 另一方面, 温度升高促进沼泽湿地水面蒸发, 间接加速CH₄的排放(Saarnio et al., 1997).因此, 温度是影响本研究区CH₄排放的一个关键环境因子. ...

Effects of land use intensity on the full greenhouse gas balance in an Atlantic peat bog.
3
2013

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

... 本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在明显的季节变化规律, 表现为: 夏季>秋季>春季>冬季.其中, 夏季CH₄排放约占全年的60%左右, 而冬季占全年的8%不到(光照B: 3.6%、S: 6.8%、P: 7.4%; 黑暗B: 3.6%、S: 6.7%、P: 6.7%).生长季节CH₄高排放量是因为沼泽湿地植被生长旺盛, 给CH₄产生提供了充足的底物; 同时生长季温度普遍较高, 土壤中的微生物分解速度快, 高水位降低了土壤中氧化还原电位, 加速CH₄生产(Rask et al., 2002; 孙晓新等, 2009); 而非生长季节的冬季温度低, 表层土壤颗粒地表面被薄冰膜包裹(Koponen et al., 2004), 以及微生物群落组成单一导致CH₄产量低, 同时地气界面结冰阻隔土壤中CH₄向外扩散(谌佳伟等, 2020).研究区CH₄排放的季节变化规律与寒温带地区研究结果基本一致(图7).但是, 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放强度存在很大差异.本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放量为0.022-1.474 mg·m^-2·h^-1, 全年总碳排放量为3.4 g·m^-2.与北方泥炭藓沼泽湿地对比, 本研究区CH₄排放量小于欧洲地区泥炭藓沼泽湿地, 且远小于美国(图7), 这可能与研究区土壤营养环境及植被类型等有关.研究表明, 矿养泥炭藓湿地CH₄排放量远大于雨养泥炭藓湿地(表2).同时, 研究表明莎草科、禾本科等维管植物有通气组织, 利于CH₄传输, 导致草本植物占优势的湿地CH₄排放量要大于泥炭藓占优势的湿地(段晓男等, 2005; Raghoebarsing et al., 2005).本研究区泥炭藓盖度大于99%, 草本植物较少, 而北方泥炭藓沼泽湿地多是泥炭藓、草本与木本植物混生的覆被类型,且维管植物盖度占比较大(Hines et al., 2008).谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2).大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区.这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素.
10.17521/cjpe.2020.0292.F0007 图7 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH4排放通量示意图.本综合示意图是根据Nykanen et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b38">1998</xref>), Beetz et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b4">2013</xref>), Hanson et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b20">2016</xref>)及本研究测定的CH4排放绘制的. Schematic diagram of methane emission flux of the Sphagnum bog in different regions. This comprehensive diagram is based on methane emission flux measured by Nykanen et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b38">1998</xref>), Beetz et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b4">2013</xref>), Hanson et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b20">2016</xref>) and this study.

Fig. 7

10.17521/cjpe.2020.0292.T0002 表2 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放对比 ...

... (2013), Hanson et al.(2016) and this study. Fig. 7

10.17521/cjpe.2020.0292.T0002 表2 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放对比 ...

Carbon cycling in peatlands—A review of processes and controls
1
2002

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

Dynamics of methane fluxes from two peat bogs in the Ore Mountains, Czech Republic
1
2012

... 本研究还发现B、S、P 3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放与地下水位和光照的关系不大(p> 0.05), 相似的结论在中欧贫营养泥炭地也有报道(Bohdálkováet al., 2012), 但是与多数北方泥炭地研究结论不同.研究表明地下水位上下波动能够影响产甲烷区和甲烷氧化区的大小(Turesky et al., 2008), 通过对富营养型泥炭地产甲烷电位、氧化甲烷电位与地下水位关系的研究, 发现最大的产甲烷电位是在地下水位20 cm处, 最大甲烷氧化电位为地下水位10 cm处(Kettunen et al., 1999).然而, 本研究3种类型泥炭藓沼泽湿地地下水位主要在5 cm左右(图6), 水位波动不明显, 从而可能导致产甲烷区和甲烷氧化区的变化范围不明显, 地下水位和CH₄排放关系也不大.另外, 本研究中光照对不同覆被类型沼泽地CH₄排放影响不明显.事实上, 光照主要通过影响甲烷氧化细菌的氧化过程, 从而间接影响CH₄排放(Kox et al., 2020).本研究中, 光照对CH₄排放没有影响可能与植物体中的甲烷氧化细菌较少有关, 如环境相似的大九湖湿地甲烷氧化细菌较少就是一个佐证(谌佳伟等, 2020).当然, 后期若能够直接测定本研究区的微生物多样性, 将会更加清晰地解释这其中的原因. ...

Methane emissions from western Siberian wetlands: heterogeneity and sensitivity to climate change
1
2007

... 本研究对比分析3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量与气温和地下5 cm土壤温度关系, 发现两者均呈显著正相关关系(p <0.05, 图4, 图5), 且沼泽湿地CH₄的排放量随着温度增加呈指数增加的趋势, 与以往多数研究(Crill et al., 1988; Bohn et al., 2007; 李艳元等, 2017)结论一致.Gill等(2017)对泥炭藓沼泽湿地不同增温处理的研究表明, 泥炭地对气候变暖很敏感, 全球变暖可能增加泥炭藓湿地CH₄排放量; 主要是温度升高和温度波动可能改变泥炭基质的分压差, 增加泥炭地气体沸腾, 从而绕过CH₄氧化的富氧区, 促进气体逸出(Beckmann et al., 2004; Waddington et al., 2010; Gill et al., 2017); 另一方面, 温度升高促进沼泽湿地水面蒸发, 间接加速CH₄的排放(Saarnio et al., 1997).因此, 温度是影响本研究区CH₄排放的一个关键环境因子. ...

Gas production from an ombrotrophic bog—Effect of climate change on microbial ecology
1
1998

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

长白山泥炭沼泽桧叶金发藓种群的年龄结构与生长分析
2
2005

... 研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

... ), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

长白山泥炭沼泽桧叶金发藓种群的年龄结构与生长分析
2
2005

... 研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

... ), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

大兴安岭永久冻土区7种沼泽类型土壤温室气体排放特征
2
2020

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

大兴安岭永久冻土区7种沼泽类型土壤温室气体排放特征
2
2020

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

Methane concentration and stable isotope distribution as evidence of rhizospheric processes: comparison of a fen and bog in the glacial Lake Agassiz Peatland complex
2
2000

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

神农架大九湖泥炭湿地甲烷通量特征及其与土壤微生物群落组成的关系
9
2020

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020).虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020).近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

... ; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

... 本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在明显的季节变化规律, 表现为: 夏季>秋季>春季>冬季.其中, 夏季CH₄排放约占全年的60%左右, 而冬季占全年的8%不到(光照B: 3.6%、S: 6.8%、P: 7.4%; 黑暗B: 3.6%、S: 6.7%、P: 6.7%).生长季节CH₄高排放量是因为沼泽湿地植被生长旺盛, 给CH₄产生提供了充足的底物; 同时生长季温度普遍较高, 土壤中的微生物分解速度快, 高水位降低了土壤中氧化还原电位, 加速CH₄生产(Rask et al., 2002; 孙晓新等, 2009); 而非生长季节的冬季温度低, 表层土壤颗粒地表面被薄冰膜包裹(Koponen et al., 2004), 以及微生物群落组成单一导致CH₄产量低, 同时地气界面结冰阻隔土壤中CH₄向外扩散(谌佳伟等, 2020).研究区CH₄排放的季节变化规律与寒温带地区研究结果基本一致(图7).但是, 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放强度存在很大差异.本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放量为0.022-1.474 mg·m^-2·h^-1, 全年总碳排放量为3.4 g·m^-2.与北方泥炭藓沼泽湿地对比, 本研究区CH₄排放量小于欧洲地区泥炭藓沼泽湿地, 且远小于美国(图7), 这可能与研究区土壤营养环境及植被类型等有关.研究表明, 矿养泥炭藓湿地CH₄排放量远大于雨养泥炭藓湿地(表2).同时, 研究表明莎草科、禾本科等维管植物有通气组织, 利于CH₄传输, 导致草本植物占优势的湿地CH₄排放量要大于泥炭藓占优势的湿地(段晓男等, 2005; Raghoebarsing et al., 2005).本研究区泥炭藓盖度大于99%, 草本植物较少, 而北方泥炭藓沼泽湿地多是泥炭藓、草本与木本植物混生的覆被类型,且维管植物盖度占比较大(Hines et al., 2008).谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2).大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区.这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素. ...

... ).谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2).大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区.这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素. ...

... CH₄-C emission fluxes from the Sphagnum bog in different regions

Table 2

研究区 Study area	沼泽类型 Wetland type	研究方法 Research method	排放区间 Emission range (mg·m^-1·h^-1)	年总排放量 Total annual emissions (g·m^-1·a^-1)	参考文献 Reference
芬兰 Finland	雨养泥炭沼泽 Bog	静态箱 Static chamber	0.038-1.403	3.3	Nyk?nenet al., 1998
芬兰 Finland	矿养泥炭沼泽 Fen	静态箱 Static chamber	0.013-16.016	11.4	Nyk?nenet al., 1998
中国神农架 Shennongjia, China	雨养泥炭沼泽 Bog	涡度相关 Eddy covariance	-0.337-1.340	4.2	Chen et al., 2020
中国鄂西南 Southwest Hubei, China	雨养泥炭沼泽 Bog	静态箱 Static chamber	0.022-1.474	3.4	本研究 This study

Table 2

研究区 Study area	沼泽类型 Wetland type	研究方法 Research method	排放区间 Emission range (mg·m^-1·h^-1)	年总排放量 Total annual emissions (g·m^-1·a^-1)	参考文献 Reference
芬兰 Finland	雨养泥炭沼泽 Bog	静态箱 Static chamber	0.038-1.403	3.3	Nyk?nenet al., 1998
芬兰 Finland	矿养泥炭沼泽 Fen	静态箱 Static chamber	0.013-16.016	11.4	Nyk?nenet al., 1998
中国神农架 Shennongjia, China	雨养泥炭沼泽 Bog	涡度相关 Eddy covariance	-0.337-1.340	4.2	Chen et al., 2020
中国鄂西南 Southwest Hubei, China	雨养泥炭沼泽 Bog	静态箱 Static chamber	0.022-1.474	3.4	本研究 This study

Fig. 7

10.17521/cjpe.2020.0292.T0002 表2 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放对比 ...

... (2016) and this study. Fig. 7

10.17521/cjpe.2020.0292.T0002 表2 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放对比 ...

采伐对小兴安岭森林沼泽非生长季土壤温室气体排放的影响
1
2019

... 本研究使用静态箱-气相色谱仪法对CH₄通量进行采集和测定(郝利等, 2019).采样箱选用通光率大于99%且耐酸碱的聚乙烯材料制作, 规格是50 cm × 50 cm × 50 cm的无底透明箱体.箱体一对侧内壁分别安装有一个6 V的小风扇, 实验期间用来转动搅匀箱内气体.在箱体顶部钻取2个孔径0.6 cm的圆孔, 同时用专用的橡胶金属嘴拧紧堵住圆孔, 其中靠近箱体角落的金属嘴在实验期间插入小号医用针头, 保证采样期间箱体内外的气压相同, 正中间位置金属嘴是抽气通道, 每次用60 mL医用针筒通过三通阀门连接到插入箱体中间橡胶金属嘴的软管针头采集气体.采样时间分别在当天10:00- 10:40 (正常光照)和11:00-11:40 (遮光处理)两个时间段进行(孙晓新等, 2009; 王晓龙等, 2016).采样开始前30 min将底座凹槽中注满水.实验开始后, 将静态箱依次平稳放进注满水的凹槽内, 然后每隔10 min采集一次气体, 接着立即把气体转移到50 mL专用气体袋内密封, 每个时间段取4次样.遮光处理是在正常光照结束20 min后进行, 期间用黑布遮住样框上方阳光, 保证下垫面完全处于暗呼吸状态.实验开始后, 用遮光率大于99%的黑布遮住静态箱后, 重复正常光照采气的步骤.裸露空地由于完全没有植被覆盖, 且前期实验发现遮光与不遮光处理下裸露空地的CH₄通量几乎没有差别, 故后期裸露空地11:00-11:40时间段没有采集气体, 且后期数据分析裸露空地遮光条件CH₄通量时均用对应的光照条件数据代替.另外, 气体采集期间, 同步记录距离地面1.5 m高处的空气温度、地下5 cm土壤温度和地下水位的数据.水位直接用直尺测量, 水位为正值表示水位处于土壤地表之上, 水位为负值表示水位处于土壤地表之下. ...

采伐对小兴安岭森林沼泽非生长季土壤温室气体排放的影响
1
2019

... 本研究使用静态箱-气相色谱仪法对CH₄通量进行采集和测定(郝利等, 2019).采样箱选用通光率大于99%且耐酸碱的聚乙烯材料制作, 规格是50 cm × 50 cm × 50 cm的无底透明箱体.箱体一对侧内壁分别安装有一个6 V的小风扇, 实验期间用来转动搅匀箱内气体.在箱体顶部钻取2个孔径0.6 cm的圆孔, 同时用专用的橡胶金属嘴拧紧堵住圆孔, 其中靠近箱体角落的金属嘴在实验期间插入小号医用针头, 保证采样期间箱体内外的气压相同, 正中间位置金属嘴是抽气通道, 每次用60 mL医用针筒通过三通阀门连接到插入箱体中间橡胶金属嘴的软管针头采集气体.采样时间分别在当天10:00- 10:40 (正常光照)和11:00-11:40 (遮光处理)两个时间段进行(孙晓新等, 2009; 王晓龙等, 2016).采样开始前30 min将底座凹槽中注满水.实验开始后, 将静态箱依次平稳放进注满水的凹槽内, 然后每隔10 min采集一次气体, 接着立即把气体转移到50 mL专用气体袋内密封, 每个时间段取4次样.遮光处理是在正常光照结束20 min后进行, 期间用黑布遮住样框上方阳光, 保证下垫面完全处于暗呼吸状态.实验开始后, 用遮光率大于99%的黑布遮住静态箱后, 重复正常光照采气的步骤.裸露空地由于完全没有植被覆盖, 且前期实验发现遮光与不遮光处理下裸露空地的CH₄通量几乎没有差别, 故后期裸露空地11:00-11:40时间段没有采集气体, 且后期数据分析裸露空地遮光条件CH₄通量时均用对应的光照条件数据代替.另外, 气体采集期间, 同步记录距离地面1.5 m高处的空气温度、地下5 cm土壤温度和地下水位的数据.水位直接用直尺测量, 水位为正值表示水位处于土壤地表之上, 水位为负值表示水位处于土壤地表之下. ...

Uncoupling of acetate degradation from methane formation in Alaskan wetlands: connections to vegetation distribution
1
2008

... 本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在明显的季节变化规律, 表现为: 夏季>秋季>春季>冬季.其中, 夏季CH₄排放约占全年的60%左右, 而冬季占全年的8%不到(光照B: 3.6%、S: 6.8%、P: 7.4%; 黑暗B: 3.6%、S: 6.7%、P: 6.7%).生长季节CH₄高排放量是因为沼泽湿地植被生长旺盛, 给CH₄产生提供了充足的底物; 同时生长季温度普遍较高, 土壤中的微生物分解速度快, 高水位降低了土壤中氧化还原电位, 加速CH₄生产(Rask et al., 2002; 孙晓新等, 2009); 而非生长季节的冬季温度低, 表层土壤颗粒地表面被薄冰膜包裹(Koponen et al., 2004), 以及微生物群落组成单一导致CH₄产量低, 同时地气界面结冰阻隔土壤中CH₄向外扩散(谌佳伟等, 2020).研究区CH₄排放的季节变化规律与寒温带地区研究结果基本一致(图7).但是, 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放强度存在很大差异.本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放量为0.022-1.474 mg·m^-2·h^-1, 全年总碳排放量为3.4 g·m^-2.与北方泥炭藓沼泽湿地对比, 本研究区CH₄排放量小于欧洲地区泥炭藓沼泽湿地, 且远小于美国(图7), 这可能与研究区土壤营养环境及植被类型等有关.研究表明, 矿养泥炭藓湿地CH₄排放量远大于雨养泥炭藓湿地(表2).同时, 研究表明莎草科、禾本科等维管植物有通气组织, 利于CH₄传输, 导致草本植物占优势的湿地CH₄排放量要大于泥炭藓占优势的湿地(段晓男等, 2005; Raghoebarsing et al., 2005).本研究区泥炭藓盖度大于99%, 草本植物较少, 而北方泥炭藓沼泽湿地多是泥炭藓、草本与木本植物混生的覆被类型,且维管植物盖度占比较大(Hines et al., 2008).谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2).大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区.这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素. ...

Methane dynamics across a tidally flooded riverbank margin
1
1995

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

Methane production and oxidation potentials in relation to water table fluctuations in two boreal mires
1
1999

... 本研究还发现B、S、P 3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放与地下水位和光照的关系不大(p> 0.05), 相似的结论在中欧贫营养泥炭地也有报道(Bohdálkováet al., 2012), 但是与多数北方泥炭地研究结论不同.研究表明地下水位上下波动能够影响产甲烷区和甲烷氧化区的大小(Turesky et al., 2008), 通过对富营养型泥炭地产甲烷电位、氧化甲烷电位与地下水位关系的研究, 发现最大的产甲烷电位是在地下水位20 cm处, 最大甲烷氧化电位为地下水位10 cm处(Kettunen et al., 1999).然而, 本研究3种类型泥炭藓沼泽湿地地下水位主要在5 cm左右(图6), 水位波动不明显, 从而可能导致产甲烷区和甲烷氧化区的变化范围不明显, 地下水位和CH₄排放关系也不大.另外, 本研究中光照对不同覆被类型沼泽地CH₄排放影响不明显.事实上, 光照主要通过影响甲烷氧化细菌的氧化过程, 从而间接影响CH₄排放(Kox et al., 2020).本研究中, 光照对CH₄排放没有影响可能与植物体中的甲烷氧化细菌较少有关, 如环境相似的大九湖湿地甲烷氧化细菌较少就是一个佐证(谌佳伟等, 2020).当然, 后期若能够直接测定本研究区的微生物多样性, 将会更加清晰地解释这其中的原因. ...

Global prevalence of methane oxidation by symbiotic bacteria in peat-moss ecosystems
1
2010

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

Methane turnover and temperature response of methane-oxidizing bacteria in permafrost- affected soils of northeast Siberia
1
2008

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

Soil water content and freezing temperature affect freeze-thaw related N₂O production in organic soil
1
2004

... 本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在明显的季节变化规律, 表现为: 夏季>秋季>春季>冬季.其中, 夏季CH₄排放约占全年的60%左右, 而冬季占全年的8%不到(光照B: 3.6%、S: 6.8%、P: 7.4%; 黑暗B: 3.6%、S: 6.7%、P: 6.7%).生长季节CH₄高排放量是因为沼泽湿地植被生长旺盛, 给CH₄产生提供了充足的底物; 同时生长季温度普遍较高, 土壤中的微生物分解速度快, 高水位降低了土壤中氧化还原电位, 加速CH₄生产(Rask et al., 2002; 孙晓新等, 2009); 而非生长季节的冬季温度低, 表层土壤颗粒地表面被薄冰膜包裹(Koponen et al., 2004), 以及微生物群落组成单一导致CH₄产量低, 同时地气界面结冰阻隔土壤中CH₄向外扩散(谌佳伟等, 2020).研究区CH₄排放的季节变化规律与寒温带地区研究结果基本一致(图7).但是, 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放强度存在很大差异.本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放量为0.022-1.474 mg·m^-2·h^-1, 全年总碳排放量为3.4 g·m^-2.与北方泥炭藓沼泽湿地对比, 本研究区CH₄排放量小于欧洲地区泥炭藓沼泽湿地, 且远小于美国(图7), 这可能与研究区土壤营养环境及植被类型等有关.研究表明, 矿养泥炭藓湿地CH₄排放量远大于雨养泥炭藓湿地(表2).同时, 研究表明莎草科、禾本科等维管植物有通气组织, 利于CH₄传输, 导致草本植物占优势的湿地CH₄排放量要大于泥炭藓占优势的湿地(段晓男等, 2005; Raghoebarsing et al., 2005).本研究区泥炭藓盖度大于99%, 草本植物较少, 而北方泥炭藓沼泽湿地多是泥炭藓、草本与木本植物混生的覆被类型,且维管植物盖度占比较大(Hines et al., 2008).谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2).大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区.这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素. ...

Small spatial variability in methane emission measured from a wet patterned boreal bog.
1
2018

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

Microbial nitrogen fixation and methane oxidation are strongly enhanced by light in Sphagnum mosses
2
2020

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 本研究还发现B、S、P 3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放与地下水位和光照的关系不大(p> 0.05), 相似的结论在中欧贫营养泥炭地也有报道(Bohdálkováet al., 2012), 但是与多数北方泥炭地研究结论不同.研究表明地下水位上下波动能够影响产甲烷区和甲烷氧化区的大小(Turesky et al., 2008), 通过对富营养型泥炭地产甲烷电位、氧化甲烷电位与地下水位关系的研究, 发现最大的产甲烷电位是在地下水位20 cm处, 最大甲烷氧化电位为地下水位10 cm处(Kettunen et al., 1999).然而, 本研究3种类型泥炭藓沼泽湿地地下水位主要在5 cm左右(图6), 水位波动不明显, 从而可能导致产甲烷区和甲烷氧化区的变化范围不明显, 地下水位和CH₄排放关系也不大.另外, 本研究中光照对不同覆被类型沼泽地CH₄排放影响不明显.事实上, 光照主要通过影响甲烷氧化细菌的氧化过程, 从而间接影响CH₄排放(Kox et al., 2020).本研究中, 光照对CH₄排放没有影响可能与植物体中的甲烷氧化细菌较少有关, 如环境相似的大九湖湿地甲烷氧化细菌较少就是一个佐证(谌佳伟等, 2020).当然, 后期若能够直接测定本研究区的微生物多样性, 将会更加清晰地解释这其中的原因. ...

The role of Sphagnum mosses in the methane cycling of a boreal mire
2
2010

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

CO₂ and CH₄budgets and global warming potential modifications in Sphagnum-dominated peat mesocosms invaded by Molinia caerulea
2
2019

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

日平均计算方法对气温统计值的影响
1
2013

... 由于静态箱测定和气体袋偶尔会出现漏气或者其他等非人为原因而造成气体浓度出现异常值, 需要进行剔除处理.同时会对极个别缺失和剔除数据进行插补, 本文采用日平均值法(李亚丽等, 2013)和克里格插值法(汪媛媛等, 2011)对缺失数据进行插补.其中, 插补数据约占整个数据的4.6%. ...

日平均计算方法对气温统计值的影响
1
2013

... 由于静态箱测定和气体袋偶尔会出现漏气或者其他等非人为原因而造成气体浓度出现异常值, 需要进行剔除处理.同时会对极个别缺失和剔除数据进行插补, 本文采用日平均值法(李亚丽等, 2013)和克里格插值法(汪媛媛等, 2011)对缺失数据进行插补.其中, 插补数据约占整个数据的4.6%. ...

神农架大九湖泥炭湿地CH₄通量特征及其影响因子
4
2017

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020).虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020).近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

... 本研究对比分析3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量与气温和地下5 cm土壤温度关系, 发现两者均呈显著正相关关系(p <0.05, 图4, 图5), 且沼泽湿地CH₄的排放量随着温度增加呈指数增加的趋势, 与以往多数研究(Crill et al., 1988; Bohn et al., 2007; 李艳元等, 2017)结论一致.Gill等(2017)对泥炭藓沼泽湿地不同增温处理的研究表明, 泥炭地对气候变暖很敏感, 全球变暖可能增加泥炭藓湿地CH₄排放量; 主要是温度升高和温度波动可能改变泥炭基质的分压差, 增加泥炭地气体沸腾, 从而绕过CH₄氧化的富氧区, 促进气体逸出(Beckmann et al., 2004; Waddington et al., 2010; Gill et al., 2017); 另一方面, 温度升高促进沼泽湿地水面蒸发, 间接加速CH₄的排放(Saarnio et al., 1997).因此, 温度是影响本研究区CH₄排放的一个关键环境因子. ...

神农架大九湖泥炭湿地CH₄通量特征及其影响因子
4
2017

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020).虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020).近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

... 本研究对比分析3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量与气温和地下5 cm土壤温度关系, 发现两者均呈显著正相关关系(p <0.05, 图4, 图5), 且沼泽湿地CH₄的排放量随着温度增加呈指数增加的趋势, 与以往多数研究(Crill et al., 1988; Bohn et al., 2007; 李艳元等, 2017)结论一致.Gill等(2017)对泥炭藓沼泽湿地不同增温处理的研究表明, 泥炭地对气候变暖很敏感, 全球变暖可能增加泥炭藓湿地CH₄排放量; 主要是温度升高和温度波动可能改变泥炭基质的分压差, 增加泥炭地气体沸腾, 从而绕过CH₄氧化的富氧区, 促进气体逸出(Beckmann et al., 2004; Waddington et al., 2010; Gill et al., 2017); 另一方面, 温度升高促进沼泽湿地水面蒸发, 间接加速CH₄的排放(Saarnio et al., 1997).因此, 温度是影响本研究区CH₄排放的一个关键环境因子. ...

若尔盖高原不同深度泥炭在增温条件下CH₄释放
1
2016

... 研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

若尔盖高原不同深度泥炭在增温条件下CH₄释放
1
2016

... 研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

Response of CH₄ emissions to moss removal and N addition in boreal peatland of northeast China
2
2014

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

Growing season methane emission from a boreal peatland in the continuous permafrost zone of Northeast China: effects of active layer depth and vegetation
1
2012

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

Diurnal variation in methane emission in relation to the water table, soil temperature, climate and vegetation cover in a Swedish acid mire
1
1995

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

Methane fluxes on boreal peatlands of different fertility and the effect of long-term experimental lowering of the water table on flux rates
5
1998

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在明显的季节变化规律, 表现为: 夏季>秋季>春季>冬季.其中, 夏季CH₄排放约占全年的60%左右, 而冬季占全年的8%不到(光照B: 3.6%、S: 6.8%、P: 7.4%; 黑暗B: 3.6%、S: 6.7%、P: 6.7%).生长季节CH₄高排放量是因为沼泽湿地植被生长旺盛, 给CH₄产生提供了充足的底物; 同时生长季温度普遍较高, 土壤中的微生物分解速度快, 高水位降低了土壤中氧化还原电位, 加速CH₄生产(Rask et al., 2002; 孙晓新等, 2009); 而非生长季节的冬季温度低, 表层土壤颗粒地表面被薄冰膜包裹(Koponen et al., 2004), 以及微生物群落组成单一导致CH₄产量低, 同时地气界面结冰阻隔土壤中CH₄向外扩散(谌佳伟等, 2020).研究区CH₄排放的季节变化规律与寒温带地区研究结果基本一致(图7).但是, 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放强度存在很大差异.本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放量为0.022-1.474 mg·m^-2·h^-1, 全年总碳排放量为3.4 g·m^-2.与北方泥炭藓沼泽湿地对比, 本研究区CH₄排放量小于欧洲地区泥炭藓沼泽湿地, 且远小于美国(图7), 这可能与研究区土壤营养环境及植被类型等有关.研究表明, 矿养泥炭藓湿地CH₄排放量远大于雨养泥炭藓湿地(表2).同时, 研究表明莎草科、禾本科等维管植物有通气组织, 利于CH₄传输, 导致草本植物占优势的湿地CH₄排放量要大于泥炭藓占优势的湿地(段晓男等, 2005; Raghoebarsing et al., 2005).本研究区泥炭藓盖度大于99%, 草本植物较少, 而北方泥炭藓沼泽湿地多是泥炭藓、草本与木本植物混生的覆被类型,且维管植物盖度占比较大(Hines et al., 2008).谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2).大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区.这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素.
10.17521/cjpe.2020.0292.F0007 图7 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH4排放通量示意图.本综合示意图是根据Nykanen et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b38">1998</xref>), Beetz et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b4">2013</xref>), Hanson et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b20">2016</xref>)及本研究测定的CH4排放绘制的. Schematic diagram of methane emission flux of the Sphagnum bog in different regions. This comprehensive diagram is based on methane emission flux measured by Nykanen et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b38">1998</xref>), Beetz et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b4">2013</xref>), Hanson et al.(<xref ref-type="bibr" rid="b20">2016</xref>) and this study.

Fig. 7

10.17521/cjpe.2020.0292.T0002 表2 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放对比 ...

... (1998), Beetz et al.(2013), Hanson et al.(2016) and this study. Fig. 7

10.17521/cjpe.2020.0292.T0002 表2 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放对比 ...

... CH₄-C emission fluxes from the Sphagnum bog in different regions

Table 2

研究区 Study area	沼泽类型 Wetland type	研究方法 Research method	排放区间 Emission range (mg·m^-1·h^-1)	年总排放量 Total annual emissions (g·m^-1·a^-1)	参考文献 Reference
芬兰 Finland	雨养泥炭沼泽 Bog	静态箱 Static chamber	0.038-1.403	3.3	Nyk?nenet al., 1998
芬兰 Finland	矿养泥炭沼泽 Fen	静态箱 Static chamber	0.013-16.016	11.4	Nyk?nenet al., 1998
中国神农架 Shennongjia, China	雨养泥炭沼泽 Bog	涡度相关 Eddy covariance	-0.337-1.340	4.2	Chen et al., 2020
中国鄂西南 Southwest Hubei, China	雨养泥炭沼泽 Bog	静态箱 Static chamber	0.022-1.474	3.4	本研究 This study

3.2 覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH4排放通量的影响研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

... , 1998 中国神农架
Shennongjia, China 雨养泥炭沼泽 Bog 涡度相关 Eddy covariance -0.337-1.340 4.2 Chen et al., 2020 中国鄂西南
Southwest Hubei, China 雨养泥炭沼泽 Bog 静态箱 Static chamber 0.022-1.474 3.4 本研究 This study 3.2 覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH4排放通量的影响研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

Methanotrophic symbionts provide carbon for photosynthesis in peat bogs
3
2005

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在明显的季节变化规律, 表现为: 夏季>秋季>春季>冬季.其中, 夏季CH₄排放约占全年的60%左右, 而冬季占全年的8%不到(光照B: 3.6%、S: 6.8%、P: 7.4%; 黑暗B: 3.6%、S: 6.7%、P: 6.7%).生长季节CH₄高排放量是因为沼泽湿地植被生长旺盛, 给CH₄产生提供了充足的底物; 同时生长季温度普遍较高, 土壤中的微生物分解速度快, 高水位降低了土壤中氧化还原电位, 加速CH₄生产(Rask et al., 2002; 孙晓新等, 2009); 而非生长季节的冬季温度低, 表层土壤颗粒地表面被薄冰膜包裹(Koponen et al., 2004), 以及微生物群落组成单一导致CH₄产量低, 同时地气界面结冰阻隔土壤中CH₄向外扩散(谌佳伟等, 2020).研究区CH₄排放的季节变化规律与寒温带地区研究结果基本一致(图7).但是, 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放强度存在很大差异.本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放量为0.022-1.474 mg·m^-2·h^-1, 全年总碳排放量为3.4 g·m^-2.与北方泥炭藓沼泽湿地对比, 本研究区CH₄排放量小于欧洲地区泥炭藓沼泽湿地, 且远小于美国(图7), 这可能与研究区土壤营养环境及植被类型等有关.研究表明, 矿养泥炭藓湿地CH₄排放量远大于雨养泥炭藓湿地(表2).同时, 研究表明莎草科、禾本科等维管植物有通气组织, 利于CH₄传输, 导致草本植物占优势的湿地CH₄排放量要大于泥炭藓占优势的湿地(段晓男等, 2005; Raghoebarsing et al., 2005).本研究区泥炭藓盖度大于99%, 草本植物较少, 而北方泥炭藓沼泽湿地多是泥炭藓、草本与木本植物混生的覆被类型,且维管植物盖度占比较大(Hines et al., 2008).谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2).大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区.这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素. ...

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

Factors influencing methane flux from a boreal forest wetland in Saskatchewan, Canada
1
2002

... 本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在明显的季节变化规律, 表现为: 夏季>秋季>春季>冬季.其中, 夏季CH₄排放约占全年的60%左右, 而冬季占全年的8%不到(光照B: 3.6%、S: 6.8%、P: 7.4%; 黑暗B: 3.6%、S: 6.7%、P: 6.7%).生长季节CH₄高排放量是因为沼泽湿地植被生长旺盛, 给CH₄产生提供了充足的底物; 同时生长季温度普遍较高, 土壤中的微生物分解速度快, 高水位降低了土壤中氧化还原电位, 加速CH₄生产(Rask et al., 2002; 孙晓新等, 2009); 而非生长季节的冬季温度低, 表层土壤颗粒地表面被薄冰膜包裹(Koponen et al., 2004), 以及微生物群落组成单一导致CH₄产量低, 同时地气界面结冰阻隔土壤中CH₄向外扩散(谌佳伟等, 2020).研究区CH₄排放的季节变化规律与寒温带地区研究结果基本一致(图7).但是, 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放强度存在很大差异.本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放量为0.022-1.474 mg·m^-2·h^-1, 全年总碳排放量为3.4 g·m^-2.与北方泥炭藓沼泽湿地对比, 本研究区CH₄排放量小于欧洲地区泥炭藓沼泽湿地, 且远小于美国(图7), 这可能与研究区土壤营养环境及植被类型等有关.研究表明, 矿养泥炭藓湿地CH₄排放量远大于雨养泥炭藓湿地(表2).同时, 研究表明莎草科、禾本科等维管植物有通气组织, 利于CH₄传输, 导致草本植物占优势的湿地CH₄排放量要大于泥炭藓占优势的湿地(段晓男等, 2005; Raghoebarsing et al., 2005).本研究区泥炭藓盖度大于99%, 草本植物较少, 而北方泥炭藓沼泽湿地多是泥炭藓、草本与木本植物混生的覆被类型,且维管植物盖度占比较大(Hines et al., 2008).谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2).大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区.这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素. ...

Interacting effects of vegetation components and water level on methane dynamics in a boreal fen.
1
2020

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

Seasonal variation in CH₄ emissions and production and oxidation potentials at microsites on an oligotrophic pine fen.
1
1997

... 本研究对比分析3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量与气温和地下5 cm土壤温度关系, 发现两者均呈显著正相关关系(p <0.05, 图4, 图5), 且沼泽湿地CH₄的排放量随着温度增加呈指数增加的趋势, 与以往多数研究(Crill et al., 1988; Bohn et al., 2007; 李艳元等, 2017)结论一致.Gill等(2017)对泥炭藓沼泽湿地不同增温处理的研究表明, 泥炭地对气候变暖很敏感, 全球变暖可能增加泥炭藓湿地CH₄排放量; 主要是温度升高和温度波动可能改变泥炭基质的分压差, 增加泥炭地气体沸腾, 从而绕过CH₄氧化的富氧区, 促进气体逸出(Beckmann et al., 2004; Waddington et al., 2010; Gill et al., 2017); 另一方面, 温度升高促进沼泽湿地水面蒸发, 间接加速CH₄的排放(Saarnio et al., 1997).因此, 温度是影响本研究区CH₄排放的一个关键环境因子. ...

Methane efflux from emergent vegetation in peatlands
1
1996

... 研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

Methane oxidation by endophytic bacteria inhabiting Sphagnum sp. and some vascular plants
1
2018

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

Litter type affects the activity of aerobic decomposers in a boreal peatland more than site nutrient and water table regimes
1
2011

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

小兴安岭森林沼泽甲烷排放及其影响因子
5
2009

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 本研究使用静态箱-气相色谱仪法对CH₄通量进行采集和测定(郝利等, 2019).采样箱选用通光率大于99%且耐酸碱的聚乙烯材料制作, 规格是50 cm × 50 cm × 50 cm的无底透明箱体.箱体一对侧内壁分别安装有一个6 V的小风扇, 实验期间用来转动搅匀箱内气体.在箱体顶部钻取2个孔径0.6 cm的圆孔, 同时用专用的橡胶金属嘴拧紧堵住圆孔, 其中靠近箱体角落的金属嘴在实验期间插入小号医用针头, 保证采样期间箱体内外的气压相同, 正中间位置金属嘴是抽气通道, 每次用60 mL医用针筒通过三通阀门连接到插入箱体中间橡胶金属嘴的软管针头采集气体.采样时间分别在当天10:00- 10:40 (正常光照)和11:00-11:40 (遮光处理)两个时间段进行(孙晓新等, 2009; 王晓龙等, 2016).采样开始前30 min将底座凹槽中注满水.实验开始后, 将静态箱依次平稳放进注满水的凹槽内, 然后每隔10 min采集一次气体, 接着立即把气体转移到50 mL专用气体袋内密封, 每个时间段取4次样.遮光处理是在正常光照结束20 min后进行, 期间用黑布遮住样框上方阳光, 保证下垫面完全处于暗呼吸状态.实验开始后, 用遮光率大于99%的黑布遮住静态箱后, 重复正常光照采气的步骤.裸露空地由于完全没有植被覆盖, 且前期实验发现遮光与不遮光处理下裸露空地的CH₄通量几乎没有差别, 故后期裸露空地11:00-11:40时间段没有采集气体, 且后期数据分析裸露空地遮光条件CH₄通量时均用对应的光照条件数据代替.另外, 气体采集期间, 同步记录距离地面1.5 m高处的空气温度、地下5 cm土壤温度和地下水位的数据.水位直接用直尺测量, 水位为正值表示水位处于土壤地表之上, 水位为负值表示水位处于土壤地表之下. ...

... 本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在明显的季节变化规律, 表现为: 夏季>秋季>春季>冬季.其中, 夏季CH₄排放约占全年的60%左右, 而冬季占全年的8%不到(光照B: 3.6%、S: 6.8%、P: 7.4%; 黑暗B: 3.6%、S: 6.7%、P: 6.7%).生长季节CH₄高排放量是因为沼泽湿地植被生长旺盛, 给CH₄产生提供了充足的底物; 同时生长季温度普遍较高, 土壤中的微生物分解速度快, 高水位降低了土壤中氧化还原电位, 加速CH₄生产(Rask et al., 2002; 孙晓新等, 2009); 而非生长季节的冬季温度低, 表层土壤颗粒地表面被薄冰膜包裹(Koponen et al., 2004), 以及微生物群落组成单一导致CH₄产量低, 同时地气界面结冰阻隔土壤中CH₄向外扩散(谌佳伟等, 2020).研究区CH₄排放的季节变化规律与寒温带地区研究结果基本一致(图7).但是, 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放强度存在很大差异.本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放量为0.022-1.474 mg·m^-2·h^-1, 全年总碳排放量为3.4 g·m^-2.与北方泥炭藓沼泽湿地对比, 本研究区CH₄排放量小于欧洲地区泥炭藓沼泽湿地, 且远小于美国(图7), 这可能与研究区土壤营养环境及植被类型等有关.研究表明, 矿养泥炭藓湿地CH₄排放量远大于雨养泥炭藓湿地(表2).同时, 研究表明莎草科、禾本科等维管植物有通气组织, 利于CH₄传输, 导致草本植物占优势的湿地CH₄排放量要大于泥炭藓占优势的湿地(段晓男等, 2005; Raghoebarsing et al., 2005).本研究区泥炭藓盖度大于99%, 草本植物较少, 而北方泥炭藓沼泽湿地多是泥炭藓、草本与木本植物混生的覆被类型,且维管植物盖度占比较大(Hines et al., 2008).谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2).大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区.这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素. ...

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

小兴安岭森林沼泽甲烷排放及其影响因子
5
2009

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

... 本研究使用静态箱-气相色谱仪法对CH₄通量进行采集和测定(郝利等, 2019).采样箱选用通光率大于99%且耐酸碱的聚乙烯材料制作, 规格是50 cm × 50 cm × 50 cm的无底透明箱体.箱体一对侧内壁分别安装有一个6 V的小风扇, 实验期间用来转动搅匀箱内气体.在箱体顶部钻取2个孔径0.6 cm的圆孔, 同时用专用的橡胶金属嘴拧紧堵住圆孔, 其中靠近箱体角落的金属嘴在实验期间插入小号医用针头, 保证采样期间箱体内外的气压相同, 正中间位置金属嘴是抽气通道, 每次用60 mL医用针筒通过三通阀门连接到插入箱体中间橡胶金属嘴的软管针头采集气体.采样时间分别在当天10:00- 10:40 (正常光照)和11:00-11:40 (遮光处理)两个时间段进行(孙晓新等, 2009; 王晓龙等, 2016).采样开始前30 min将底座凹槽中注满水.实验开始后, 将静态箱依次平稳放进注满水的凹槽内, 然后每隔10 min采集一次气体, 接着立即把气体转移到50 mL专用气体袋内密封, 每个时间段取4次样.遮光处理是在正常光照结束20 min后进行, 期间用黑布遮住样框上方阳光, 保证下垫面完全处于暗呼吸状态.实验开始后, 用遮光率大于99%的黑布遮住静态箱后, 重复正常光照采气的步骤.裸露空地由于完全没有植被覆盖, 且前期实验发现遮光与不遮光处理下裸露空地的CH₄通量几乎没有差别, 故后期裸露空地11:00-11:40时间段没有采集气体, 且后期数据分析裸露空地遮光条件CH₄通量时均用对应的光照条件数据代替.另外, 气体采集期间, 同步记录距离地面1.5 m高处的空气温度、地下5 cm土壤温度和地下水位的数据.水位直接用直尺测量, 水位为正值表示水位处于土壤地表之上, 水位为负值表示水位处于土壤地表之下. ...

... 本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在明显的季节变化规律, 表现为: 夏季>秋季>春季>冬季.其中, 夏季CH₄排放约占全年的60%左右, 而冬季占全年的8%不到(光照B: 3.6%、S: 6.8%、P: 7.4%; 黑暗B: 3.6%、S: 6.7%、P: 6.7%).生长季节CH₄高排放量是因为沼泽湿地植被生长旺盛, 给CH₄产生提供了充足的底物; 同时生长季温度普遍较高, 土壤中的微生物分解速度快, 高水位降低了土壤中氧化还原电位, 加速CH₄生产(Rask et al., 2002; 孙晓新等, 2009); 而非生长季节的冬季温度低, 表层土壤颗粒地表面被薄冰膜包裹(Koponen et al., 2004), 以及微生物群落组成单一导致CH₄产量低, 同时地气界面结冰阻隔土壤中CH₄向外扩散(谌佳伟等, 2020).研究区CH₄排放的季节变化规律与寒温带地区研究结果基本一致(图7).但是, 不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放强度存在很大差异.本研究区泥炭藓沼泽湿地CH₄-C排放量为0.022-1.474 mg·m^-2·h^-1, 全年总碳排放量为3.4 g·m^-2.与北方泥炭藓沼泽湿地对比, 本研究区CH₄排放量小于欧洲地区泥炭藓沼泽湿地, 且远小于美国(图7), 这可能与研究区土壤营养环境及植被类型等有关.研究表明, 矿养泥炭藓湿地CH₄排放量远大于雨养泥炭藓湿地(表2).同时, 研究表明莎草科、禾本科等维管植物有通气组织, 利于CH₄传输, 导致草本植物占优势的湿地CH₄排放量要大于泥炭藓占优势的湿地(段晓男等, 2005; Raghoebarsing et al., 2005).本研究区泥炭藓盖度大于99%, 草本植物较少, 而北方泥炭藓沼泽湿地多是泥炭藓、草本与木本植物混生的覆被类型,且维管植物盖度占比较大(Hines et al., 2008).谌佳伟等(2020)利用涡度相关法测得大九湖泥炭藓湿地在2016年日平均CH₄-C排放量为0.51 mg·m^-2·h^-1, 总碳排放量为4.2 g·m^-2, 均大于本研究区(表2).大九湖湿地中莎草科、禾本科植物较多, 且维管植物盖度远大于本研究区.这进一步验证, 地表植被类型可能是不同地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放差异显著的一个重要因素. ...

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

A synthesis of methane emissions from 71 northern, temperate, and subtropical wetlands
2
2014

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

... , 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

Short-term response of methane fluxes and methanogen activity to water table and soil warming manipulations in an Alaskan peatland
1
2008

... 本研究还发现B、S、P 3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放与地下水位和光照的关系不大(p> 0.05), 相似的结论在中欧贫营养泥炭地也有报道(Bohdálkováet al., 2012), 但是与多数北方泥炭地研究结论不同.研究表明地下水位上下波动能够影响产甲烷区和甲烷氧化区的大小(Turesky et al., 2008), 通过对富营养型泥炭地产甲烷电位、氧化甲烷电位与地下水位关系的研究, 发现最大的产甲烷电位是在地下水位20 cm处, 最大甲烷氧化电位为地下水位10 cm处(Kettunen et al., 1999).然而, 本研究3种类型泥炭藓沼泽湿地地下水位主要在5 cm左右(图6), 水位波动不明显, 从而可能导致产甲烷区和甲烷氧化区的变化范围不明显, 地下水位和CH₄排放关系也不大.另外, 本研究中光照对不同覆被类型沼泽地CH₄排放影响不明显.事实上, 光照主要通过影响甲烷氧化细菌的氧化过程, 从而间接影响CH₄排放(Kox et al., 2020).本研究中, 光照对CH₄排放没有影响可能与植物体中的甲烷氧化细菌较少有关, 如环境相似的大九湖湿地甲烷氧化细菌较少就是一个佐证(谌佳伟等, 2020).当然, 后期若能够直接测定本研究区的微生物多样性, 将会更加清晰地解释这其中的原因. ...

Methane emissions and methanogenic archaea on pristine, drained and restored mountain peatlands, central Europe
1
2013

... 目前, 有关泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的研究主要集中在北半球纬度较高的温带和寒温带地区(Chasar et al., 2000; Larmola et al., 2010; St?pniewskaet al., 2018).研究表明, 沼泽湿地内的泥炭藓体内有甲烷氧化细菌, 可氧化从泥炭地产生的CH₄, 并为其光合作用提供碳源, 从而减少CH₄排放(Raghoebarsing et al., 2005; Kip et al., 2010).但是, 在我国北方泥炭藓沼泽地中, 去除泥炭藓后CH₄的排放反而减少了50% (Meng et al., 2014).由此可见, 植被对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响是一个复杂过程, 其通常与温度、水位及其他环境因子发生耦合作用, 进一步影响CH₄的排放(Mikkel?et al., 1995; 孙晓新等, 2009; Riutta et al., 2020).Nyk?nen等(1998)对芬兰泥炭藓沼泽湿地和李艳元等(2017)对神农架大九湖的研究均表明温度和土壤湿度会影响CH₄排放; 而中欧有关泥炭藓沼泽湿地的研究表明地下水位对CH₄排放的影响更为重要(Urbanováet al., 2013).还有研究发现, 落叶松-泥炭藓沼泽湿地CH₄排放与土壤温度、土壤含水量等环境因子均不显著相关(常怡慧等, 2020).此外, 部分研究表明光对泥炭藓中微生物氮的分解和CH₄的氧化有很强的促进作用, 光照条件下泥炭藓CH₄的氧化速率比在黑暗条件下提高5倍, 而黑暗条件下CH₄氧化活动较低导致CH₄排放量随之升高(Kox et al., 2020).综上所述, 不同地区影响泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素不同.并且, 亚热带地区有关泥炭藓沼泽湿地CH₄通量的研究鲜有报道(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020). ...

Methane emissions from a peatland following restoration
1
2007

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

Differential peat deformation, compressibility, and water storage between peatland microforms: implications for ecosystem function and development
1
2010

... 本研究对比分析3种覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量与气温和地下5 cm土壤温度关系, 发现两者均呈显著正相关关系(p <0.05, 图4, 图5), 且沼泽湿地CH₄的排放量随着温度增加呈指数增加的趋势, 与以往多数研究(Crill et al., 1988; Bohn et al., 2007; 李艳元等, 2017)结论一致.Gill等(2017)对泥炭藓沼泽湿地不同增温处理的研究表明, 泥炭地对气候变暖很敏感, 全球变暖可能增加泥炭藓湿地CH₄排放量; 主要是温度升高和温度波动可能改变泥炭基质的分压差, 增加泥炭地气体沸腾, 从而绕过CH₄氧化的富氧区, 促进气体逸出(Beckmann et al., 2004; Waddington et al., 2010; Gill et al., 2017); 另一方面, 温度升高促进沼泽湿地水面蒸发, 间接加速CH₄的排放(Saarnio et al., 1997).因此, 温度是影响本研究区CH₄排放的一个关键环境因子. ...

湖北省恩施市太山庙泥炭藓泥炭沼泽分布及其环境特征研究
3
2020

... 亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020).虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020).近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

... 研究区位于湖北省恩施市新塘乡双河社区太山庙林场(109.79°-109.83° E, 30.13°-30.16° N), 海拔1 800-1 920 m, 年平均气温7.20-8.27 ℃, 年降水量1 768 mm.研究区内分布有35.59 hm²的天然泥炭藓沼泽湿地, 属于典型的亚热带亚高山藓类沼泽湿地.该沼泽湿地内泥炭藓发育良好, 盖度可达95%, 生长高度约为20-30 cm, 同时局部伴生有金发藓群落及4年前农民采收泥炭藓后遗留的裸露地.土壤类型主要为酸性的泥炭土及腐殖质沼泽土, 泥炭层厚度可达50-110 cm, 全年水位波动范围在-17.65- -0.34 cm 之间, 土层pH为3.92-3.99, 土壤容重为0.16-0.17 g·cm^-3, 土壤有机碳含量为265.63-283.30 g·kg^-1.研究区地被层主要生长有泥炭藓和金发藓, 期间伴生有少许灌木和草本植物.其中, 苔藓层植物盖度和地上生物量分别为(92 ± 8)%和(1.38 ± 0.42) kg·m^-2; 灌木层植被的盖度和地上生物量分别为(75 ± 16)%和(0.42 ± 0.13) kg·m^-2; 草本层植被盖度和地上生物量分别为(46 ± 18)%和(0.032 ± 0.015) kg·m^-2(王涵等, 2020).灌木主要以湖北海棠(Malus hupehensis)、华西花楸(Sorbus wilsoniana)、西南樱桃(Cerasus duclouxii)、齿缘吊钟花(Enkianthus serrulatus)、耳叶杜鹃(Rhododendron auriculatum)和金丝桃(Hypericum monogynum)为优势种.草本植物以芒(Miscanthus sinensis)、灯芯草(Juncus effusus)和大理薹草(Carex taliensis)为优势种(王涵等, 2020). ...

... )为优势种(王涵等, 2020). ...

湖北省恩施市太山庙泥炭藓泥炭沼泽分布及其环境特征研究
3
2020

... 亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020).虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020).近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

... 研究区位于湖北省恩施市新塘乡双河社区太山庙林场(109.79°-109.83° E, 30.13°-30.16° N), 海拔1 800-1 920 m, 年平均气温7.20-8.27 ℃, 年降水量1 768 mm.研究区内分布有35.59 hm²的天然泥炭藓沼泽湿地, 属于典型的亚热带亚高山藓类沼泽湿地.该沼泽湿地内泥炭藓发育良好, 盖度可达95%, 生长高度约为20-30 cm, 同时局部伴生有金发藓群落及4年前农民采收泥炭藓后遗留的裸露地.土壤类型主要为酸性的泥炭土及腐殖质沼泽土, 泥炭层厚度可达50-110 cm, 全年水位波动范围在-17.65- -0.34 cm 之间, 土层pH为3.92-3.99, 土壤容重为0.16-0.17 g·cm^-3, 土壤有机碳含量为265.63-283.30 g·kg^-1.研究区地被层主要生长有泥炭藓和金发藓, 期间伴生有少许灌木和草本植物.其中, 苔藓层植物盖度和地上生物量分别为(92 ± 8)%和(1.38 ± 0.42) kg·m^-2; 灌木层植被的盖度和地上生物量分别为(75 ± 16)%和(0.42 ± 0.13) kg·m^-2; 草本层植被盖度和地上生物量分别为(46 ± 18)%和(0.032 ± 0.015) kg·m^-2(王涵等, 2020).灌木主要以湖北海棠(Malus hupehensis)、华西花楸(Sorbus wilsoniana)、西南樱桃(Cerasus duclouxii)、齿缘吊钟花(Enkianthus serrulatus)、耳叶杜鹃(Rhododendron auriculatum)和金丝桃(Hypericum monogynum)为优势种.草本植物以芒(Miscanthus sinensis)、灯芯草(Juncus effusus)和大理薹草(Carex taliensis)为优势种(王涵等, 2020). ...

... )为优势种(王涵等, 2020). ...

季节性冻结高寒泥炭湿地非生长季甲烷排放特征初探
1
2016

... 本研究使用静态箱-气相色谱仪法对CH₄通量进行采集和测定(郝利等, 2019).采样箱选用通光率大于99%且耐酸碱的聚乙烯材料制作, 规格是50 cm × 50 cm × 50 cm的无底透明箱体.箱体一对侧内壁分别安装有一个6 V的小风扇, 实验期间用来转动搅匀箱内气体.在箱体顶部钻取2个孔径0.6 cm的圆孔, 同时用专用的橡胶金属嘴拧紧堵住圆孔, 其中靠近箱体角落的金属嘴在实验期间插入小号医用针头, 保证采样期间箱体内外的气压相同, 正中间位置金属嘴是抽气通道, 每次用60 mL医用针筒通过三通阀门连接到插入箱体中间橡胶金属嘴的软管针头采集气体.采样时间分别在当天10:00- 10:40 (正常光照)和11:00-11:40 (遮光处理)两个时间段进行(孙晓新等, 2009; 王晓龙等, 2016).采样开始前30 min将底座凹槽中注满水.实验开始后, 将静态箱依次平稳放进注满水的凹槽内, 然后每隔10 min采集一次气体, 接着立即把气体转移到50 mL专用气体袋内密封, 每个时间段取4次样.遮光处理是在正常光照结束20 min后进行, 期间用黑布遮住样框上方阳光, 保证下垫面完全处于暗呼吸状态.实验开始后, 用遮光率大于99%的黑布遮住静态箱后, 重复正常光照采气的步骤.裸露空地由于完全没有植被覆盖, 且前期实验发现遮光与不遮光处理下裸露空地的CH₄通量几乎没有差别, 故后期裸露空地11:00-11:40时间段没有采集气体, 且后期数据分析裸露空地遮光条件CH₄通量时均用对应的光照条件数据代替.另外, 气体采集期间, 同步记录距离地面1.5 m高处的空气温度、地下5 cm土壤温度和地下水位的数据.水位直接用直尺测量, 水位为正值表示水位处于土壤地表之上, 水位为负值表示水位处于土壤地表之下. ...

季节性冻结高寒泥炭湿地非生长季甲烷排放特征初探
1
2016

... 本研究使用静态箱-气相色谱仪法对CH₄通量进行采集和测定(郝利等, 2019).采样箱选用通光率大于99%且耐酸碱的聚乙烯材料制作, 规格是50 cm × 50 cm × 50 cm的无底透明箱体.箱体一对侧内壁分别安装有一个6 V的小风扇, 实验期间用来转动搅匀箱内气体.在箱体顶部钻取2个孔径0.6 cm的圆孔, 同时用专用的橡胶金属嘴拧紧堵住圆孔, 其中靠近箱体角落的金属嘴在实验期间插入小号医用针头, 保证采样期间箱体内外的气压相同, 正中间位置金属嘴是抽气通道, 每次用60 mL医用针筒通过三通阀门连接到插入箱体中间橡胶金属嘴的软管针头采集气体.采样时间分别在当天10:00- 10:40 (正常光照)和11:00-11:40 (遮光处理)两个时间段进行(孙晓新等, 2009; 王晓龙等, 2016).采样开始前30 min将底座凹槽中注满水.实验开始后, 将静态箱依次平稳放进注满水的凹槽内, 然后每隔10 min采集一次气体, 接着立即把气体转移到50 mL专用气体袋内密封, 每个时间段取4次样.遮光处理是在正常光照结束20 min后进行, 期间用黑布遮住样框上方阳光, 保证下垫面完全处于暗呼吸状态.实验开始后, 用遮光率大于99%的黑布遮住静态箱后, 重复正常光照采气的步骤.裸露空地由于完全没有植被覆盖, 且前期实验发现遮光与不遮光处理下裸露空地的CH₄通量几乎没有差别, 故后期裸露空地11:00-11:40时间段没有采集气体, 且后期数据分析裸露空地遮光条件CH₄通量时均用对应的光照条件数据代替.另外, 气体采集期间, 同步记录距离地面1.5 m高处的空气温度、地下5 cm土壤温度和地下水位的数据.水位直接用直尺测量, 水位为正值表示水位处于土壤地表之上, 水位为负值表示水位处于土壤地表之下. ...

土壤碳储量计算中不同插值方法对比研究——以吉林省大安市为例
1
2011

... 由于静态箱测定和气体袋偶尔会出现漏气或者其他等非人为原因而造成气体浓度出现异常值, 需要进行剔除处理.同时会对极个别缺失和剔除数据进行插补, 本文采用日平均值法(李亚丽等, 2013)和克里格插值法(汪媛媛等, 2011)对缺失数据进行插补.其中, 插补数据约占整个数据的4.6%. ...

土壤碳储量计算中不同插值方法对比研究——以吉林省大安市为例
1
2011

... 由于静态箱测定和气体袋偶尔会出现漏气或者其他等非人为原因而造成气体浓度出现异常值, 需要进行剔除处理.同时会对极个别缺失和剔除数据进行插补, 本文采用日平均值法(李亚丽等, 2013)和克里格插值法(汪媛媛等, 2011)对缺失数据进行插补.其中, 插补数据约占整个数据的4.6%. ...

湖北七姊妹山自然保护区发现亚高山泥炭藓湿地
1
2005

... 亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020).虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020).近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

湖北七姊妹山自然保护区发现亚高山泥炭藓湿地
1
2005

... 亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020).虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020).近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

Atmospheric methane and global change
1
2002

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

天宝岩国家级自然保护区4种类型泥炭藓沼泽植被组成及其与环境因子的关系
1
2016

... 亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020).虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020).近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

天宝岩国家级自然保护区4种类型泥炭藓沼泽植被组成及其与环境因子的关系
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2016

... 亚热带泥炭藓沼泽湿地主要分布于我国贵州、湖北、福建等省份海拔较高的山间洼地或小盆地(汪正祥等, 2005; 肖石红等, 2016; 崔海军等, 2018; 王涵等, 2020).虽然面积较小, 但是生物多样性很高, 且相比寒温带泥炭藓湿地更加珍稀和独特(谌佳伟等, 2020).近年来, 中国地质大学葛继稳团队利用涡度相关法测定了大九湖泥炭藓湿地CH₄通量, 并分析其与土壤温度和微生物的关系(李艳元等, 2017; Alfadhel et al., 2019; 谌佳伟等, 2020).但是, 我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的认识还非常局限.亚热带地区不同覆被类型泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征差异如何? 关键的影响因素是什么? 这些问题在很大程度上影响了我们对亚热带泥炭藓沼泽湿地碳循环过程的认识.因此, 本研究选择鄂西南太山庙泥炭藓沼泽湿地这一典型亚热带亚高山地区为研究对象, 利用静态箱法测定光照和黑暗条件下3种覆被类型(裸露地、泥炭藓(Sphagnum paluster)、金发藓(Polytrichum commune))沼泽湿地CH₄排放特征, 同步监测空气温度、土壤温度和地下水位等环境因子.以期精确估算该地区泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量, 同时探讨影响亚热带泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的关键因素, 丰富对泥炭藓沼泽湿地的认识, 进而有效保护这一珍稀资源. ...

Methanogen diversity and community composition in peatlands of the central to northern Appalachian Mountain region, North America
1
2012

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

Small differences in ombrotrophy control regional-scale variation in methane cycling among Sphagnum-dominated peatlands
2
2018

... 泥炭藓沼泽湿地是一类以泥炭藓属(Sphagnum)植物为优势物种的特殊湿地类型, 其强酸性、贫营养、潮湿和缺氧的环境为甲烷(CH₄)生成提供了良好环境(Dedysh, 2002).研究表明, 北方泥炭藓沼泽湿地全年约排放 46 Tg CH₄-C (Gorham, 1991), 是大气CH₄的重要来源(Wuebbles & Hayhoe, 2002; Turetsky et al., 2014; Leroy et al., 2019).但是, 全球泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量存在很大的变异(Turetsky et al., 2014; Hanson et al., 2016).例如, 国外泥炭藓沼泽湿地平均CH₄-C排放量通常为0.01-3.3 mg·m^-2·h^-1 (Blodau, 2002); 而我国东北泥炭藓沼泽湿地全年CH₄-C排放量为0.026-0.38 mg·m^-2·h^-1 (孙晓新等, 2009; Miao et al., 2012; 常怡慧等, 2020).同时, 研究发现贫营养泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量通常小于富营养泥炭藓沼泽湿地(Brown, 1998; Chasar et al., 2000; B?ckstrandet al., 2010).甚至, 同一泥炭藓湿地不同微地形间CH₄的排放也存在很大的差异(Frenzel & Karofeld, 2000; Beetz et al., 2013; Gill et al., 2017; Zalman et al., 2018).因此, 对不同地区不同生境泥炭藓沼泽湿地CH₄排放特征及其影响因素的研究是准确评估全球泥炭藓沼泽湿地碳循环的关键. ...

... 本研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地, 与国外很多研究结论相反, 这可能与甲烷氧化细菌含量有关.研究表明, 多数泥炭藓属植物体中有甲烷氧化细菌(Raghoebarsing et al., 2005; Larmola et al., 2010), 泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量要小于裸露地(Waddington & Day, 2007; Korrensalo et al., 2018).然而, 研究发现不同泥炭藓物种甲烷氧化细菌含量不同(Zalman et al., 2018), 部分地区泥炭藓中甲烷氧化细菌多样性很低(Knoblaunch et al., 2008; 谌佳伟等, 2020).例如, 神农架大九湖湿地甲烷氧化细菌就很少, 且大九湖湿地环境与本研究区较为接近, 泥炭藓物种也相同(谌佳伟等, 2020).因此,本研究区泥炭藓中的甲烷氧化细菌含量可能也较少.另外, 研究区泥炭藓覆被样地CH₄排放量大于裸露地可能与有机底物及地上生物量的限制有关(孙晓新等, 2009; Yavitt et al., 2012).研究表明, 裸露地缺少凋落物, 导致土壤微生物生长代谢的主要底物缺失, 同时土壤理化性质被改变, 降低CH₄排放量(Strakováet al., 2011); 另一方面, 裸露地水位常年高于或接近地表, 泥炭中少量的CH₄在穿过土壤水层时, 增加CH₄被氧化的时间, 进一步减少CH₄排放量(Kelley et al., 1995).Meng等(2014)在东北发现去除泥炭藓2年后, CH₄排放量降低了50%, 本研究结论与之一致.与之相反, 多数研究表明维管植物入侵, 泥炭藓减少会增加泥炭藓沼泽湿地CH₄排放量(Leroy et al., 2019).本研究中的覆被类型没有考虑维管植物, 但研究结论还是在一定程度上论证了覆被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的重要性.同时, 仍有必要研究更多植被类型对泥炭藓沼泽湿地CH₄排放的影响, 这将有助于我们更加深刻认识亚热带亚高山泥炭藓湿地碳循环过程. ...

藓类茎结构及其在青藓属分类中的应用
1
2006

... 研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

藓类茎结构及其在青藓属分类中的应用
1
2006

... 研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

冻融作用对我国东北湿地土壤碳排放与土壤微生物的影响
1
2018

... 研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...

冻融作用对我国东北湿地土壤碳排放与土壤微生物的影响
1
2018

... 研究区内随着地下水位下降, 覆被类型依次为裸露地、泥炭藓和金发藓(图1), 并且3种覆被类型沼泽湿地CH₄排放呈现出金发藓样地>泥炭藓样地>裸露空地的规律(图3, 图8).研究表明, 金发藓能适应干旱环境, 湿地金发藓群落的出现意味着沼泽湿地植被呈现出一定的旱生演替潜质(卜兆君等, 2005; 崔海军等, 2018).因此, 本研究结果预示着随着泥炭藓沼泽湿地地下水位下降, 植被发生旱化演替, 可能会导致CH₄排放强度增加.Shannon等(1996)在美国密歇根州的研究发现金发藓覆被泥炭地CH₄排放量大于泥炭藓覆被泥炭地, 本研究结果与之一致.有研究表明金发藓属植物茎已有初步的输导组织分化(詹琪芳, 2006), 植物输导组织有相对较好的导水能力(卜兆君等, 2005), 可能对CH₄传输有一定的促进作用.同时, 研究区金发藓覆被样地土壤温度略高于泥炭藓覆被样地, 较高温度有利于土壤中微生物的活性, 也可能会加快CH₄的生产速率(刘亮锋等, 2016; 张超凡等, 2018). ...