張掖濕地甲烷通量動(dòng)態(tài)特征及其影響因子

張 強(qiáng),蔣國(guó)慶,孫 睿,*,徐自為,劉紹民

1 遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京師范大學(xué),中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所),北京 100875 2 北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院,北京 100875 3 環(huán)境遙感與數(shù)字城市北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875

張掖濕地甲烷通量動(dòng)態(tài)特征及其影響因子

張 強(qiáng)1,2,3,蔣國(guó)慶1,2,3,孫 睿1,2,3,*,徐自為1,2,劉紹民1,2

1 遙感科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京師范大學(xué),中國(guó)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所),北京 100875 2 北京師范大學(xué)地理學(xué)與遙感科學(xué)學(xué)院,北京 100875 3 環(huán)境遙感與數(shù)字城市北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875

于2012年7月—2014年6月對(duì)地處干旱區(qū)的張掖濕地甲烷(CH4)通量進(jìn)行觀測(cè),分析其CH4通量的變化特征及其影響因子。結(jié)果表明：CH4通量的日變化趨勢(shì)總體表現(xiàn)為白天大于夜間；不同季節(jié)CH4通量排放特征差異明顯,夏季最大,春秋次之,冬季最??；CH4通量日總量與空氣溫度、土壤溫度之間指數(shù)相關(guān)關(guān)系顯著,其中4 cm處土壤溫度與之相關(guān)性最強(qiáng)；1—6月摩擦風(fēng)速(U*)與CH4通量顯著正相關(guān)；結(jié)合CO2通量觀測(cè)數(shù)據(jù),研究時(shí)段張掖濕地凈碳吸收量為495.92 g C m-2a-1,為明顯碳匯。

濕地；渦動(dòng)相關(guān)；CH4通量；溫度；摩擦風(fēng)速

Abstract： Analyzing the characteristics and variations of CH4flux in wetland would be very helpful in order to understand the importance of the carbon cycle in the terrestrial ecosystem. In the arid area, the Zhangye wetland features complex meteorological conditions, which have introduced obvious uncertainties into the carbon fluxes. However, there are few research studies on the carbon flux of wetland in the arid areas. It is helpful to strengthen the study of wetland ecological system in the arid areas. In order to study the dynamics of carbon flux in a wetland ecosystem, CO2flux and CH4flux were measured using an eddy covariance technique over a phragmites-dominated wetland in Zhangye, Gansu Province (from June in 2012 to August in 2014). In the present study, the CH4flux variations and its main driving factors were analyzed based on the eddy covariance observations. The raw 10 Hz data were processed into 30 min mean values based on data quality control (spike detection, coordinate rotation, frequency response correction, etc.) and gap-filling (linear interpolation and Look-up Table method). The result showed the CH4flux reaching its maximum in summer (0.34 g CH4m-2d-1), then spring and autumn, while getting the minimum values in winter (0.02 g CH4m-2d-1). Diurnal variation of CH4flux indicated that the daytime values were higher than that of nighttime. There was an exponential relationship between CH4flux and air temperature and soil temperature, and it was mostly correlated with the soil temperature in 4-cm depth, where the relationship wasy=0.07614e0.03402xandR2is 0.3560. CH4fluxes also exhibited a strong relationship with friction velocity (R2=0.91 and 0.94, respectively, from January to March and from April to June). The enhanced turbulence could increase the ventilation and exchange of CH4flux. CH4flux significantly influenced the total carbon budget. By considering the absorption and emission of CO2and CH4fluxes, the net carbon uptake was 495.92 g C m-2a-1. The carbon sink in Zhangye wetland was apparent during the study period.

KeyWords: wetland; eddy covariance; CH4flux; temperature; friction velocity

目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者已從多個(gè)方面對(duì)濕地CH4變化特性和影響因素進(jìn)行過(guò)研究。不同環(huán)境和植被類型,濕地CH4通量有明顯差異。黃國(guó)宏等[5]用封閉式箱法測(cè)定的遼河三角洲蘆葦濕地CH4觀測(cè)結(jié)果表明,其排放有明顯的季節(jié)變化規(guī)律,淹水前土壤為CH4匯,淹水期間有大量的CH4排放,排水后CH4排放明顯減少。Kang等[6]對(duì)英國(guó)北威爾士酸性泥炭沼澤和森林沼澤CH4的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)不同類型濕地CH4排放存在差異：酸性泥炭沼澤CH4排放高峰在春季和秋季,而在森林沼澤,其釋放峰值出現(xiàn)在10月和11月。Rinne[7]等利用渦動(dòng)相關(guān)技術(shù)觀測(cè)北方沼澤濕地CH4排放,發(fā)現(xiàn)無(wú)明顯的日變化規(guī)律,非雪期CH4排放量占全年的91%。Long[8]等分析了加拿大北部CH4的日變化和季節(jié)變化規(guī)律,CH4排放白天明顯大于夜間,且5月從0附近開(kāi)始增大,7月底達(dá)到峰值,8月CH4排放開(kāi)始變小。

張掖濕地地處河西走廊中部、黑河沖積扇形成的三角洲之上,是由河流、草本沼澤、濕草甸等天然濕地,以及人工湖、池塘、溝渠等人工濕地為主體構(gòu)成的復(fù)合濕地生態(tài)系統(tǒng),濕地類型多樣,原生態(tài)特征突出[9]。目前關(guān)于干旱區(qū)濕地CH4通量的研究很少,對(duì)張掖濕地CH4通量的觀測(cè)研究有助于深入分析干旱區(qū)綠洲生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)特征及變化規(guī)律,并有利于干旱區(qū)綠洲生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。本文基于2012年7月至2014年6月張掖濕地生態(tài)系統(tǒng)野外觀測(cè)資料,擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題如下：(1)分析CH4通量變化特征及影響因素,為研究干旱區(qū)CH4通量研究提供科學(xué)依據(jù)；(2)結(jié)合CO2與CH4的吸收和排放,準(zhǔn)確評(píng)價(jià)干旱區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯功能。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

1.1.1 地理位置

張掖市位于黑河流域中游,其濕地共有天然濕地、人工濕地2個(gè)大類4個(gè)類型13個(gè)類別,總面積為210420.42 hm2,占全市國(guó)土面積的5.02%。其中天然濕地有河流濕地、湖泊濕地和沼澤濕地3個(gè)類型,9個(gè)類別,面積為199709.97 hm2,占全市濕地總面積的94.90%；人工濕地有水產(chǎn)池塘、灌溉地、蓄水區(qū)、鹽田4個(gè)類型,面積為10710.45 hm2,占全市濕地總面積的5.10%[9]。通量觀測(cè)站位于甘肅省張掖市國(guó)家濕地公園內(nèi)。張掖國(guó)家濕地公園位于張掖城區(qū)北郊(圖1),總面積4108 hm2,其中濕地面積1733 hm2,多以蘆葦濕地為主。

圖1 張掖濕地通量觀測(cè)站地理位置(100.44640°E, 38.97514°N)Fig.1 Position of eddy covariance tower of Zhangye wetland (100.44640°E, 38.97514°N)紅色十字標(biāo)記處為通量塔位置

1.1.2 氣候條件及植被長(zhǎng)勢(shì)分析

張掖地區(qū)氣候?qū)倜黠@的溫帶大陸性氣候,其顯著特點(diǎn)是：降水稀少且集中,年內(nèi)降水分布不均,年際變化較大；蒸發(fā)強(qiáng)烈,年平均蒸發(fā)量2047 mm。多大風(fēng)、風(fēng)沙天氣,風(fēng)向以北風(fēng)、西風(fēng)為主；年平均氣溫6℃,7月份氣溫最高,1月份氣溫最低。

經(jīng)地面調(diào)查,濕地水位在4月和10月最高,4月水位高是由于冰雪融化,10月則是附近農(nóng)田停止灌溉,耗水量降低,使?jié)竦厮簧?。此?由于政策原因,在“均水”期水位也較高,即黑河上游全線禁止灌溉,直接供給內(nèi)蒙古額濟(jì)納旗。一年內(nèi)“均水”3次,分別在6、7和9月,每次10—15 d。

葉面積指數(shù)(LAI)是植被冠層結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)之一,對(duì)于了解植被生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程、植被長(zhǎng)勢(shì)等具有重要意義。本研究選擇觀測(cè)期間MODIS LAI產(chǎn)品(http://modis.gsfc.nasa.gov/)對(duì)張掖濕地植被長(zhǎng)勢(shì)進(jìn)行分析(圖2)。生長(zhǎng)季(5—10月)LAI均表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢(shì),非生長(zhǎng)季LAI較小。不同年份LAI峰值有差異, LAI峰值差異體現(xiàn)了植被長(zhǎng)勢(shì)的差異。

圖2 研究時(shí)段MODIS LAI變化趨勢(shì)Fig.2 MODIS LAI during the study period in Zhangye wetland

1.2 研究數(shù)據(jù)

張掖濕地通量觀測(cè)站地理坐標(biāo)為100.44640°E,38.97514°N,海拔1460.00 m,是“黑河流域生態(tài)-水文過(guò)程綜合遙感觀測(cè)試驗(yàn)：水文氣象要素與多尺度蒸散發(fā)觀測(cè)試驗(yàn)”(Heihe Watershed Allied Telemetry Experiment Research-the Multi-Scale Observation Experiment on Evapotranspiration over heterogeneous land surfaces, HiWATER-MUSOEXE)[10- 12]觀測(cè)站點(diǎn)之一,自2012年6月以來(lái),采用渦動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)碳通量進(jìn)行連續(xù)測(cè)量。

渦動(dòng)相關(guān)儀架設(shè)高度為5.2 m。渦動(dòng)相關(guān)系統(tǒng)主要由三維超聲風(fēng)速儀(CSAT3, Campbell Scientific, USA)和開(kāi)路CH4/H2O 紅外氣體分析儀(Li- 7500A, Licor Inc., USA)組成,原始數(shù)據(jù)采樣頻率為10 Hz,每30 min輸出一組通量平均值以及10 Hz原始數(shù)據(jù)。超聲風(fēng)速儀朝向正北,與CH4/H2O紅外氣體分析儀間距為25 cm。通量塔上配有風(fēng)、溫、濕梯度儀以及四分量輻射分析儀,另外,對(duì)塔下不同深度的土壤溫度也進(jìn)行測(cè)定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

在對(duì)CH4通量數(shù)據(jù)處理時(shí),基本處理步驟參考已較成熟的CO2通量處理方法[8]。采用Eddypro軟件(http://www.licor.com/env/products/eddy_covariance/software.html)對(duì)渦動(dòng)相關(guān)原始10 Hz數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,主要步驟包括：野點(diǎn)值剔除、延遲時(shí)間校正、坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)(二次坐標(biāo)旋轉(zhuǎn))、頻率響應(yīng)修正、角度訂正、超聲虛溫和密度(WPL)修正等[13]。由于大氣穩(wěn)定度、天氣原因以及儀器的物理限制等影響,Eddypro軟件輸出的30 min通量值仍然存在一些野點(diǎn),需要進(jìn)一步對(duì)通量數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制,剔除如下數(shù)據(jù)[14]：(1)降雨前后1 h數(shù)據(jù)；(2)超出儀器測(cè)量量程或者合理范圍的數(shù)據(jù)；(3)夜間摩擦風(fēng)速(U*)低于臨界值的數(shù)據(jù)；(4)CH4通量中的負(fù)值[15]。共剔除約60%的CH4通量無(wú)效數(shù)據(jù)。

1.3.2 數(shù)據(jù)插補(bǔ)

CH4通量數(shù)據(jù)插補(bǔ)時(shí),簡(jiǎn)單建立有效數(shù)據(jù)與溫度或輻射的相關(guān)關(guān)系均不理想,考慮到影響CH4通量排放的因素及現(xiàn)有數(shù)據(jù),最終利用土壤溫度和輻射建立查找表分別對(duì)不同階段的CH4通量數(shù)據(jù)進(jìn)行插補(bǔ)。在建立查找表時(shí),由于CH4通量的量級(jí)較小,微小的溫度或輻射變化均會(huì)對(duì)插補(bǔ)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。因此,查找表中土壤溫度和輻射的劃分等級(jí)相對(duì)于CO2通量更為精細(xì)。利用查找表仍未插補(bǔ)的數(shù)據(jù)用臨近值的線性平均值來(lái)代替。

2 結(jié)果

2.1濕地CH4通量動(dòng)態(tài)特征

本研究選擇2013年4個(gè)不同時(shí)期CH4通量日均值分析其日變化規(guī)律：(1)3月1日至3月10日,春季,生長(zhǎng)季初期；(2)7月21日至7月30日,夏季,生長(zhǎng)旺季；(3)11月11日至11月20日,秋季,生長(zhǎng)季末期；(4)1月21日至1月30日,冬季,非生長(zhǎng)季。

從圖3可以看出,CH4通量范圍在0—0.5 μmol m-2s-1之間,整體排放量級(jí)明顯小于CO2通量。日變化趨勢(shì)總體表現(xiàn)為白天通量大于夜間通量,且峰值集中在正午前后。不同季節(jié)CH4通量排放特征差異顯著。CH4通量變化范圍從冬季的0.01 μmol m-2s-1到夏季0.1—0.4 μmol m-2s-1,其余兩時(shí)段CH4通量均在0—0.1 μmol m-2s-1內(nèi)波動(dòng)。

圖3 2013年張掖濕地不同季節(jié)CH4通量日變化規(guī)律Fig.3 Daily variations in CH4 flux in different seasons of Zhangye wetland

圖4可以看出,濕地CH4通量有明顯季節(jié)變化規(guī)律。冬季最小,春秋次之,夏季通量值最大。2012年7月至2014年6月平均CH4排放量為37.96 g CH4m-2a-1。

圖4 CH4季節(jié)變化規(guī)律及4 cm處土壤溫度變化趨勢(shì)Fig.4 Seasonal variations of CH4 flux and soil temperature (4 cm)

2.2CH4通量的影響因子分析

2.2.1CH4通量對(duì)溫度的響應(yīng)

本文分析CH4通量日總量與空氣溫度、土壤溫度之間的相關(guān)關(guān)系。CH4通量日總量與空氣溫度之間指數(shù)關(guān)系顯著,擬合關(guān)系式為y=0.07614e0.03402x,R2=0.3560。對(duì)比不同深度土壤溫度與CH4通量日總量相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)(表1),4 cm處土壤溫度與之相關(guān)性最強(qiáng),即相對(duì)于其它深度的土壤溫度,4 cm處土壤溫度更能代表產(chǎn)甲烷菌活性的最佳溫度條件。

表1 CH4通量與土壤溫度擬合關(guān)系相關(guān)參數(shù)

2.2.2CH4通量對(duì)U*的響應(yīng)

圖5 CH4平均值與U*的相關(guān)關(guān)系Fig.5 Related relationship between CH4 flux and U*

為了分析CH4通量與大氣湍流之間可能的相關(guān)關(guān)系,采用Long等[8]在2010年提出的方法進(jìn)行分析。將2013年1月至11月的所有通量分為4個(gè)不同時(shí)間段：1—3月、4—6月、7—9月及10—11月。每個(gè)時(shí)間段數(shù)據(jù)按照U*排序,并將數(shù)據(jù)等分為10組,分別計(jì)算每組U*平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及CH4通量平均值(圖5)。在1—3月和4—6月期間,CH4通量與U*相關(guān)性較強(qiáng),擬合關(guān)系式分別為y=0.087x+0.019,R2=0.91和y=0.170x+0.074,R2=0.94。7—9月、10—11月,CH4通量與U*相關(guān)性較弱,擬合關(guān)系式分別為y=0.151x+0.113,R2=0.77和y=0.107x+0.080,R2=0.83。

2.3 濕地碳源匯分析

本研究選擇2012年7月至2014年6月CH4通量數(shù)據(jù),結(jié)合CO2通量觀測(cè)數(shù)據(jù)[16],以月為步長(zhǎng)分析CO2和CH4的吸收、排放關(guān)系。在圖6中,碳的凈吸收或排放為CO2和CH4的總碳排放與碳吸收之和,正值表示碳排放,負(fù)值表示碳吸收?？梢钥闯?3、4、5月由于溫度增加,生態(tài)系統(tǒng)呼吸大幅增加,而受蘆葦生長(zhǎng)的影響,光合作用固定的碳仍較小,加之CH4排放,濕地整體表現(xiàn)為碳源。除3、4、5月外,其他月份碳吸收量均大于排放量,為明顯碳匯。

研究時(shí)段年均碳吸收量為1287.30 g C m-2a-1,排放量為791.38 g C m-2a-1,即濕地凈吸收碳495.92 g C m-2a-1,為碳匯。

圖6 2012年7月至2014年6月張掖濕地CO2和CH4月總量變化趨勢(shì)Fig.6 Seasonal variations of CO2 and CH4 flux of Zhangye wetland during the study period

3 討論

3.1CH4通量變化特征分析

3.1.1CH4通量日變化特征

大量觀測(cè)資料表明,天然濕地CH4通量日變化大致有3種形式：日間極大值型、夜間極大值型和隨機(jī)型[17]。張掖濕地CH4通量日變化特征屬于日間極大值型,不同季節(jié)日變化規(guī)律的差異主要是來(lái)自不同時(shí)期CH4排放和傳輸控制因素的差別。春季和冬季,溫度是制約CH4排放的主要因素；夏秋季由于天氣因素、植被生長(zhǎng)及水位變化等各種因素的綜合影響,使CH4排放的日變化更加復(fù)雜。

3.1.2CH4通量季節(jié)變化特征

冬季由于溫度較低,產(chǎn)甲烷菌活性降低,CH4通量接近于零(0.02 g CH4m-2d-1)。春季隨著溫度升高,產(chǎn)甲烷菌活性增強(qiáng),CH4通量開(kāi)始增大。同時(shí)3月底4月初有一 明顯的CH4排放峰值。分析4 cm處土壤溫度數(shù)據(jù)可知(圖4),該時(shí)間段溫度開(kāi)始回升至零度以上,結(jié)合CH4產(chǎn)生的過(guò)程,可推測(cè)是由于冬季結(jié)冰,造成CH4傳輸不暢,產(chǎn)生的CH4在冰面下累積,到春季冰面消融時(shí),阻礙消失,累積的CH4排放到大氣中[18-19]。2013年春季CH4通量值比2014年高的原因主要是由于濕地公園通量站附近開(kāi)挖河道,一方面增加了水體覆蓋的面積,擴(kuò)大了CH4產(chǎn)生的環(huán)境；另一方面挖取土壤有利于深層CH4的排放。夏季由于植被生長(zhǎng)旺盛,有足夠的碳有機(jī)質(zhì)底物,并且溫度較高,產(chǎn)甲烷菌的活性增大,因此CH4通量值最大(0.34 g CH4m-2d-1)。秋季溫度降低,CH4通量開(kāi)始變小。但在9、10月份出現(xiàn)了CH4通量峰值,Mastepanov等[19]研究也發(fā)現(xiàn)秋季的排放峰值,并稱之為“a late-autumn shoulder”。在關(guān)于張掖濕地水位的介紹中提到,10月份由于農(nóng)田不再需要灌溉,濕地水位會(huì)升高。這有可能使得之前裸露地表被水覆蓋,造成更大面積的厭氧環(huán)境,加之夏季植被生物量增加,土壤有機(jī)質(zhì)豐富,為CH4的產(chǎn)生提供了充足的底物,因此有更多的CH4氣體產(chǎn)生。關(guān)于這一解釋有待進(jìn)一步探討。

有關(guān)CH4通量季節(jié)變化的研究眾多,不同地區(qū)變化規(guī)律有一定差別。Singh等[20]發(fā)現(xiàn)印度北部濕地CH4排放最大值出現(xiàn)在夏季,其次是雨季,冬季最小。Khalila等[21]研究發(fā)現(xiàn)北半球大氣中CH4出現(xiàn)兩個(gè)峰值,分別在春季(4月)和秋季(10月)。Song等[22]在中國(guó)三江平原的淡水濕地發(fā)現(xiàn)CH4排放從5月開(kāi)始增加,到7月達(dá)到最大值((30.5±23.5) mg C m-2h-1),8月中旬開(kāi)始下降。張掖濕地CH4排放高值出現(xiàn)在夏季(植被生長(zhǎng)旺盛)、秋季(水位升高)以及春季(冰雪融化)。不同濕地類型CH4排放的差別與影響因子差異有關(guān)。表2可以看出不同濕地類型CH4年排放量差別較大,在3—33 g CH4m-2a-1之間,但均小于張掖濕地的CH4排放量。

表2 不同濕地類型的CH4年排放量比較

3.2CH4通量影響因子分析

3.2.1 溫度

溫度作為影響濕地CH4排放的主要?dú)夂蛞蜃?對(duì)CH4的產(chǎn)生、氧化以及傳輸過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生影響[27],CH4通量的時(shí)間動(dòng)態(tài)(日變化和季節(jié)變化)與之也有一定的相關(guān)性[1]。產(chǎn)甲烷菌活性的最佳溫度在30—40℃,低溫會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)甲烷菌及參與甲烷發(fā)酵過(guò)程的其他微生物活性降低從而減少CH4通量[1]。

大量研究認(rèn)為CH4通量與空氣溫度或土壤溫度之間有明顯的指數(shù)相關(guān)關(guān)系。Herbst等[28]發(fā)現(xiàn)日CH4通量與20 cm處土壤溫度存在指數(shù)關(guān)系。Hanis等[26]認(rèn)為CH4通量與空氣溫度和50 cm處土壤溫度之間呈指數(shù)相關(guān)關(guān)系。Song等[22]則發(fā)現(xiàn)CH4通量與5 cm處土壤溫度之間的相關(guān)關(guān)系最為明顯。

3.2.2 摩擦風(fēng)速

近地表的湍流與垂直風(fēng)速密切相關(guān),諸多研究都表明CH4通量與大氣湍流之間有一定的相關(guān)關(guān)系[29-31]。CH4通量依賴近地表的湍流可解釋為水面和大氣之間氣體傳輸?shù)臄U(kuò)散和湍流。湍流和風(fēng)速的增大可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)薄的層流邊界層,導(dǎo)致在富集CH4的土壤層與湍流邊界層之間有更高的CH4濃度梯度,從而加強(qiáng)了CH4通量的擴(kuò)散[32]。此外,湍流的增強(qiáng)可以增加在平靜期儲(chǔ)存的CH4的通氣和交換[33]。

3.3 碳源匯分析

受氣候變化等因素的影響,濕地生態(tài)系統(tǒng)碳吸收與碳排放之間的平衡常常被打破。濕地能否繼續(xù)作為碳匯,或即將、已經(jīng)成為碳源問(wèn)題受到廣泛關(guān)注[34]。B?ckstrand等[35]發(fā)現(xiàn)全球變暖使得北方高緯地區(qū)富含有機(jī)碳的永久凍土開(kāi)始融化、分解,由之前的碳匯變?yōu)樘荚?。Koehler等[36]對(duì)愛(ài)爾蘭北方泥炭地進(jìn)行了連續(xù)6a的觀測(cè),發(fā)現(xiàn)其中有兩年CH4和溶解性有機(jī)碳(DOC)的損失之和超過(guò)了CO2吸收量。Waddington等[37]發(fā)現(xiàn)在夏季較暖或干旱的年份,北方泥炭地為大氣碳源。

濕地生態(tài)系統(tǒng)碳源匯的年際差異,主要來(lái)自于氣候條件的年際變化。另外,CO2、CH4對(duì)溫度的響應(yīng)及濕地面積的減少,可能導(dǎo)致厭氧與好氧環(huán)境相互轉(zhuǎn)換,這都可能造成張掖濕地碳源匯功能發(fā)生轉(zhuǎn)變[38]。

4 結(jié)論

本研究通過(guò)對(duì)張掖濕地CH4通量分析,得出以下結(jié)論：

(1)CH4通量的日變化趨勢(shì)總體表現(xiàn)為白天大于夜間,在春季和冬季其變化趨勢(shì)均呈倒“U”型分布,且峰值集中在正午前后；不同季節(jié)CH4通量排放特征差異明顯。夏季最大,春秋次之,冬季最?。?/p>

(2)CH4通量日總量與空氣溫度之間指數(shù)相關(guān)關(guān)系顯著。不同深度土壤溫度中,4 cm處土壤溫度與之相關(guān)性最強(qiáng),因此4 cm處土壤溫度更能代表產(chǎn)甲烷菌活性的溫度條件。1—6月U*與CH4通量顯著正相關(guān)；

(3)2012年7月至2014年6月年張掖濕地平均年CH4排放量為37.96 g CH4m-2a-1。結(jié)合CO2通量觀測(cè)數(shù)據(jù),研究時(shí)段張掖濕地凈吸收碳495.92 g C m-2a-1為碳匯。

致謝：本文數(shù)據(jù)來(lái)自HiWATER試驗(yàn),感謝HiWATER試驗(yàn)全體參加人員。

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CH4fluxvariationsandmainfactorsfromareedwetlandoasis-desertareainZhangye,China

ZHANG Qiang1,2,3, JIANG Guoqing1,2,3, SUN Rui1,2,3,*, XU Ziwei1,2, LIU Shaomin1,2

1StateKeyLaboratoryofRemoteSensingScience,JointlySponsoredbyBeijingNormalUniversityandtheInstituteofRemoteSensingApplications,ChineseAcademyofSciences,Beijing100875,China2SchoolofGeographyandRemoteSensingSciences,BeijingNormalUniversity,Beijing100875,China3BeijingKeyLaboratoryforRemoteSensingofEnvironmentandDigitalCities,Beijing100875,China

國(guó)家自然科學(xué)基金(41471349)；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFB0501502);國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAC03B02)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(2014kJJCA02)

2016- 06- 13; < class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期

日期:2017- 04- 24

10.5846/stxb201606131130

*通訊作者Corresponding author.E-mail: sunrui@bnu.edu.cn

張強(qiáng),蔣國(guó)慶,孫睿,徐自為,劉紹民.張掖濕地甲烷通量動(dòng)態(tài)特征及其影響因子.生態(tài)學(xué)報(bào),2017,37(17):5681- 5690.

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