典型草原草畜系统甲烷排放的研究

【摘要】：甲烷(CH4)是一种主要的温室气体,其在空气中含量的增加会导致全球气候变暖。很多研究表明草地放牧系统对全球温室气体的量有重要的贡献。典型草原放牧系统中,反刍动物是一个重要的CH4源而草原一定程度上是一个CH4汇。为了研究典型草原放牧生态系统CH4的交换特征,本试验于2011年-2012年在沽源国家草地生态系统野外观测研究站对草地甲烷吸收和家畜甲烷排放开展了研究。主要研究内容有：(1)放牧季节典型草原CH4交换的日动态和季节动态,着重研究土壤温湿度日变化及月份间的变化对草地甲烷交换的影响；(2)放牧及家畜的粪尿对典型草原CH4交换的影响；(3)采用IPCC方法2估算夏季放牧羊和冬季舍饲羊肠道发酵CH4的产量。其研究结果如下： 于7月初-9月底分四个阶段采用ICOS快速CH4分析仪对8：00am-18：00pm典型草原土壤CH4排放通量进行监测。结果显示,8：00am-18：00pm草地甲烷通量为负,草地土壤吸收甲烷。8月初8：00am-18：00pm草地甲烷动态变化大,其他测定时期草地甲烷排放通量受土壤温湿度日变化影响不大。另外试验还发现土壤对CH4吸收具有明显的季节动态,最高值出现在9月底。 在春季不放牧的草地SG1,SG2和整个放牧季不放牧的草地UG处理中,土壤温度与草地CH4的吸收呈正相关,土壤湿度与草地CH4的吸收呈负相关。而持续放牧(SG3,SG5,和UG)和动物的粪尿会使土壤温度与湿度与草地CH4吸收的相关关系不显著。持续适度放牧草地CH4吸收能力最高,2011和2012年放牧季节甲烷吸收量分别为2.91和3.84kg/hm2。重度放牧会使草地甲烷吸收的能力下降,其甲烷年吸收量仅为持续适度放牧草地的40-49%。但是短时间内降低放牧压对草地CH4吸收的增加没有显著作用。试验中所有的放牧草地土壤都吸收甲烷。 放牧家畜在草地上排放的粪和尿会使所在草地的CH4排放通量出现短暂的升高现象。在粪斑和尿斑形成后的前4个小时内草地CH4排放量出现峰值,此后草地上的粪尿斑块CH4的排放与无粪尿草地无显著差异。在草地土壤湿度较为恒定的条件下,粪尿斑中粪斑对草地CH4通量的影响大于尿斑。粪使得CH4排放通量的增加主要出现在0.5-8小时内,之后粪斑与对照草地无显著的差异。 通过冬季舍饲试验研究发现,三组母羊中越冬体重范围为46.0-54.8kg的母羊肠道发酵产生的CH4最高,平均甲烷的日排放量为92.6g/d。三组不同体重的公羔肠道发酵产生的CH4没有显著差异。通过放牧试验研究,不同放牧季节不同放牧压处理条件下羊肠道发酵CH4日排放量没有差异。草地生长期放牧羊单位体重和单位采食量肠道发酵CH4排放量最大。舍饲羊比放牧羊释放更多的CH4,而舍饲母羊比公羔肠道发酵产生的CH4多。 【关键词】：CH_4 典型草原 季节调控放牧 肠道发酵
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S812
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-7
• 第一章 绪论7-19
• 1 研究背景与研究现状7-16
• 2 研究内容与方法16-19
• 2.1 研究目标16
• 2.2 研究内容16-17
• 2.3 拟解决的科学问题17
• 2.4 技术路线17-19
• 第二章 研究区自然概况与试验设计19-23
• 1 试验地地理位置、土壤、植被等状况19
• 2 试验设计19-23
• 第三章 实验结果与讨论23-55
• 试验一 典型草原生长季甲烷交换日动态和月变化23-29
• 1 材料与方法23-24
• 2 试验结果24-27
• 3 讨论27-28
• 4 小结28-29
• 试验二 季节性放牧压调控对草地CH_4交换的影响29-35
• 1 材料与方法29-30
• 2 试验结果30-33
• 3 讨论33-34
• 4 小结34-35
• 试验三 放牧草地粪尿斑CH_4排放通量动态研究35-42
• 1 材料与方法35-36
• 2 试验结果36-40
• 3 讨论40-41
• 4 小结41-42
• 试验四 羊肠道发酵CH_4排放量研究42-55
• 第一部分 冬季舍饲羊肠道发酵CH_4排放量研究42-48
• 1 材料与方法42-44
• 2 试验结果44-47
• 3 讨论47-48
• 4 小结48
• 第二部分 夏季放牧羊肠道发酵CH_4排放量研究48-55
• 1 材料与方法48
• 2 试验结果48-53
• 3 讨论53-54
• 4 小结54-55
• 第四章 结论和建议55-57
• 1 结论55
• 2 研究创新点55-56
• 3 有待进一步研究的问题56-57
• 参考文献57-69
• 致谢69-70
• 个人简历70

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