华北平原典型农田甲烷通量及其影响因子研究

【摘要】： 本研究在2005年6月～2006年6月期间,在中国科学院山东禹城综合实验站,采用静态箱/气相色谱法对华北平原冬小麦、夏玉米和棉田的地表甲烷交换通量及其影响因子进行了定点观测,分析了不同农田甲烷通量的季节变化、日变化规律及通量与环境因子的关系。试验在不同作物类型的农田中各设计了三种不同的处理,分别使用小暗箱测量土壤甲烷通量,用大暗箱和明箱测量土壤-植物系统的甲烷通量。研究结果表明:三种农田的地表甲烷通量具有明显的季节变化规律,但其日变化规律都不明显。温度的季节变化和小麦植株的生长变化引起冬小麦田土壤-植物系统甲烷通量的季节变化;棉田土壤甲烷通量受温度影响较多,吸收的峰值多出现在温度较高的观测日。在本研究区域,农田是甲烷的汇。植物的存在会明显促进土壤-植物系统对甲烷的吸收。光照促进土壤-植物系统对甲烷的吸收。在冬小麦田中,明箱所测甲烷吸收量(平均为-22.75±26.44μg·m-2·h-1)大于暗箱所测得的量(平均为-13.75±10.79μg·m-2·h-1),光照下土壤-作物系统吸收甲烷的量约是无光照的1.65倍。土壤水分对甲烷吸收的影响规律是,土壤水分低于一定数值时,土壤水分的增加促进土壤吸收甲烷,而高于一定数值时,土壤水分的增加则会抑制土壤吸收甲烷。相对于0cm地温和气温来说,5cm地温与土壤甲烷通量的关系较为密切。在0～25℃之间时,5cm地温对土壤甲烷吸收通量的影响作用较大;温度大于25℃的时候,影响减弱。土壤NH4+含量与土壤甲烷通量的关系是土壤NH4+含量大于一定数值时,NH4+才会对甲烷的氧化造成抑制。观测农田生态系统甲烷通量时,用明箱覆盖土壤以及植物,这样得到的观测数据才更能反映地表甲烷通量的真实状况。 【关键词】：华北平原 冬小麦/夏玉米/棉田 甲烷通量 影响因子
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S181
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 引言7-19
• 1.1 国内外甲烷通量的研究现状7-9
• 1.1.1 大气中甲烷的作用7
• 1.1.2 大气中甲烷浓度变化7
• 1.1.3 甲烷的源汇7-8
• 1.1.4 土壤中甲烷产生的过程8
• 1.1.5 土壤中甲烷氧化的过程8-9
• 1.2 土壤甲烷氧化的影响因素9-15
• 1.2.1 植被对土壤甲烷氧化的影响10-12
• 1.2.2 温度对土壤甲烷氧化的影响12
• 1.2.3 土壤水分对土壤甲烷氧化的影响12-13
• 1.2.4 农田管理对土壤甲烷氧化的影响13-14
• 1.2.5 土壤质地14
• 1.2.6 土地利用方式及耕作制度14-15
• 1.3 旱地甲烷吸收的研究现状15-16
• 1.4 研究意义和目的16-19
• 1.4.1 研究意义16-17
• 1.4.2 研究目的17-19
• 2 实验内容与方法19-27
• 2.1 研究思路和框架19-20
• 2.2 试验区概况20
• 2.3 试验材料20
• 2.4 实验设计20-21
• 2.4.1 冬小麦田观测20-21
• 2.4.2 夏玉米田观测21
• 2.4.3 棉田观测21
• 2.5 观测方法和实验仪器21-24
• 2.5.1 采样系统22-23
• 2.5.2 样品检测系统23
• 2.5.3 同步测定的环境因素和生态指标23-24
• 2.6 数据处理方法24-27
• 2.6.1 前期处理24
• 2.6.2 通量计算24
• 2.6.3 数据分析24-27
• 3 结果与分析27-51
• 3.1 甲烷交换通量的季节变化27-34
• 3.1.1 冬小麦田甲烷交换通量的季节变化27-30
• 3.1.2 夏玉米田甲烷交换通量的季节变化30-32
• 3.1.3 棉田甲烷交换通量的季节变化32-34
• 3.2 甲烷交换通量的日变化34-41
• 3.2.1 冬小麦田甲烷交换通量的日变化34-36
• 3.2.2 夏玉米田甲烷交换通量的日变化36-38
• 3.2.3 棉田甲烷交换通量的日变化38-41
• 3.3 环境因子对农田甲烷交换通量的影响41-50
• 3.3.1 植被的影响41-43
• 3.3.2 光照的影响43-44
• 3.3.4 土壤水分的影响44-46
• 3.3.5 温度的影响46-49
• 3.3.6 土壤养分的影响49-50
• 3.4 不同处理方法的比较50-51
• 4 结论与讨论51-55
• 4.1 结论51
• 4.2 讨论51-53
• 4.3 本研究创新点53
• 4.4 本研究存在的问题和展望53-55
• 参考文献55-63
• 个人简介63-65
• 导师简介65-67
• 第二导师简介67-69
• 致谢69

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