草海高原湿地湖滨带甲烷产生与氧化潜力研究

【摘要】：甲烷(CH4)是大气中含量仅次于二氧化碳(CO2)的第二大温室气体。在100年时间尺度,单个分子CH4的温室效应比CO2高25倍,而且大气中甲烷的一系列反应还会影响臭氧浓度。大气中甲烷浓度从工业革命前的0.7ppmv增加到当前的1.8ppmv,其年均增幅为0.5%-0.8%。湿地是重要的碳汇,也是温室气体CH4等的排放源,其排放量占CH4自然排放总量的70%,占全球CH4排放总量的24.8%。由于人类活动和气候变化,湿地水文条件发生明显的改变,湿地水位下降。湿地水文条件变化对CH4产生与氧化的影响及其环境调控机制尚无不明确。本文以云贵高原典型湿地草海为研究对象,研究湿地自然水位梯度下CH4产生与氧化潜力的变化规律及其与环境因子的关系,研究结果有助于理解湿地CH4排放的异质性及其机制。本文主要研究结论:(1)草海高原湿地湖滨带甲烷产生潜力的变化规律为农田原生沼泽草甸沼泽草甸;甲烷氧化潜力的变化规律为原生沼泽农田草甸沼泽草甸。(2)草海高原湿地湖滨带甲烷产生与氧化潜力垂直空间变化不同。整体上甲烷产生潜力随土层深度增加而降低,而甲烷氧化潜力随深度的变化差异不显著。湿地甲烷产生潜力最大土层是0-5cm,与其它土层差异显著(p0.05)。(3)草海高原湿地湖滨带甲烷产生潜力季节变化为:秋季春季夏季冬季,甲烷氧化潜力的季节变化为:夏季春季冬季秋季。(4)草海高原湿地湖滨带原生沼泽、沼泽草甸土壤甲烷产生潜力与甲烷氧化潜力呈极显著正相关,草甸甲烷产生潜力与甲烷氧化潜力极显著负相关,农田与其相关性不显著。(5)草海高原湿地湖滨带甲烷产生和氧化潜力与环境因子的关系:土温与农田甲烷产生潜力、原生沼泽甲烷氧化潜力显著正相关;Eh与原生沼泽甲烷产生潜力、沼泽草甸甲烷氧化潜力显著负相关;土壤含水量与沼泽草甸甲烷产生潜力显著正相关,p H与原生沼泽、沼泽草甸甲烷产生潜力显著正相关。(6)草海高原湿地湖滨带甲烷产生和氧化潜力与电子受体的关系:同一种离子对不同阶段湿地甲烷产生和氧化活性的影响存在明显的差异,不同的阴阳离子对不同类型湿地甲烷产生和氧化潜力的影响不同。在阳离子中,二价铁离子、铵根离子对沼泽草甸甲烷产生主要起促进作用,对原生沼泽和草甸甲烷氧化主要起抑制作用;硝酸根离子对原生沼泽甲烷氧化潜力的抑制作用最强;二价锰离子对原生沼泽土壤甲烷氧化具有促进作用。(7)由主成份分析可得,影响草海高原湿地湖滨带甲烷产生和氧化潜力的主要因子是土壤含水量、DOC、NH4-N。但分析的主要因子解释的信息量不高,说明主要影响因素除环境因素、电子受体外,还有微生物、植物根系分泌物等。 【关键词】：草海湖滨湿地 甲烷产生潜力 甲烷氧化潜力 影响因子
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X16;X171
【目录】：

• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 甲烷产生研究进展12-14
• 1.2.1 湿地甲烷产生机理研究进展12-13
• 1.2.2 甲烷产生时空变化的研究进展13
• 1.2.3 甲烷产生影响因子的研究进展13-14
• 1.3 甲烷氧化研究进展14-16
• 1.3.1 湿地甲烷氧化机理研究进展14-15
• 1.3.2 甲烷氧化时空变化的研究进展15
• 1.3.3 甲烷氧化影响因子的研究进展15-16
• 1.4 湿地甲烷排放过程16-17
• 1.5 本文研究内容17-18
• 1.6 本文研究的目的与意义18
• 1.7 本研究的特色与创新之处18-19
• 第2章 研究区域概况与研究方法19-25
• 2.1 研究区域概况19-20
• 2.2 研究技术路线20-21
• 2.3 研究方法21-25
• 2.3.1 样品的采集和处理21
• 2.3.2 甲烷产生和氧化的培养试验设计21
• 2.3.3 甲烷气样的分析方法21-22
• 2.3.4 土样理化的分析方法22-24
• 2.3.5 数据统计分析处理24-25
• 第3章 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷产生潜力25-39
• 3.1 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷产生潜力的时间变化特征25-29
• 3.1.1 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷产生潜力随培养时间变化特征25-27
• 3.1.2 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷产生速率的变化特征27-29
• 3.2 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷产生潜力空间变化特征29-34
• 3.2.1 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷产生潜力的垂直空间变化特征29-31
• 3.2.2 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷产生潜力的水平空间分布特征31-34
• 3.3 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷产生潜力的季节变化特征34-36
• 3.4 讨论36-37
• 3.5 本章小结37-39
• 第4章 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷氧化潜力39-52
• 4.1 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷氧化潜力的时间变化特征39-42
• 4.1.1 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷氧化潜力随培养时间变化特征39-40
• 4.1.2 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷氧化速率的变化特征40-42
• 4.2 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷氧化潜力的空间变化特征42-47
• 4.2.1 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷氧化潜力的垂直空间变化特征42-43
• 4.2.2 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷氧化潜力的水平空间分布特征43-47
• 4.3 草海高原湿地湖滨带土壤甲烷氧化潜力的季节变化特征47-49
• 4.4 讨论49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 草海高原湿地湖滨带甲烷产生与氧化潜力影响因子分析52-63
• 5.1 土壤理化因子特征与甲烷产生氧化速率相关性分析52-55
• 5.1.1 草海高原湿地湖滨带土壤理化指标相关性分析52-53
• 5.1.2 土壤理化性质与甲烷产生和氧化潜力相关性分析53-55
• 5.2 电子受体与甲烷产生和氧化潜力的相关性分析55-56
• 5.3 高原湿地湖滨带甲烷产生和氧化潜力影响因子成分分析56-57
• 5.4 讨论57-62
• 5.4.1 草海高原湿地湖滨带理化性质对甲烷产生和氧化潜力影响4757-58
• 5.4.2 草海高原湿地湖滨带土壤电子受体对甲烷产生和氧化过程的影响58-59
• 5.4.3 草海高原湿地湖滨带水文周期变化对甲烷产生和氧化潜力的影响59-60
• 5.4.4 退化湿地土壤有机碳与湿地甲烷产生和氧化的关系60-61
• 5.4.5 草海湿甲烷产生和氧化潜力对甲烷通量排放的影响61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-75
• 附录75-80
• 本研究课题受资助项目80
• 研究生期间取得的成果80-81
• 致谢81-83

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