城市草坪溫室氣體通量研究.pdf

1、陸地生態(tài)系統(tǒng)的溫室氣體排放作為全球氣候變化和全球C、N循環(huán)研究的重要內(nèi)容之一,是近年來研究的熱點。城市草坪作為特殊的陸地生態(tài)系統(tǒng),對城市大氣與地面之間的能量平衡、水汽交換、生物地球化學(xué)循環(huán)等有著極其重要的作用。由于所處的環(huán)境復(fù)雜以及受人類活動的影響強烈,城市草坪地上和地下部分C、N循環(huán)較自然生態(tài)系統(tǒng)快,在溫室氣體排放中具有不容忽視的作用。然而迄今為止,關(guān)于城市草坪生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放的研究還鮮有涉及。 本文以上海市區(qū)草坪生態(tài)系統(tǒng)

2、為研究對象,采用靜態(tài)箱-氣相色譜法,首次對我國城市草坪生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體(CO2、N2O和CH4)通量的日變化、季節(jié)變化特征及其影響因子等進行了較為系統(tǒng)的研究,分析了環(huán)境因子對溫室氣體通量變化的影響,建立了溫室氣體通量與主要環(huán)境因子間的回歸模型。對城市不同類型草坪間及其與自然生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體通量進行了比較分析。主要結(jié)論如下： CO2通量日變化和季節(jié)變化規(guī)律結(jié)縷草草坪暗箱CO2通量具有明顯的日變化和季節(jié)變化規(guī)律。日變化晝夜均為正值,

3、是CO2的源；白天通量均值和變化幅度均大于夜間；通量峰值一般出現(xiàn)在溫度較高的上午或午后,谷值多出現(xiàn)在氣溫較低的夜間或凌晨；日平均值多出現(xiàn)在上午10～12時；最大日通量均值為1710.5 mg.m-2.h-1,最小78.0mg.m-2.h-1,平均619.4mg.m-2.h-1。通量日變化模式隨季節(jié)而異：植物生長初期的春季呈雙峰型,夏季和秋季呈單峰型,非生長季的冬季為多峰型。通量季節(jié)變化受溫度和植物生長的共同影響,表現(xiàn)為夏季最大,春秋次之

4、,冬季最小。 明箱CO2通量日變化模式與暗箱不同。生長季節(jié),白天通量值為負(fù),是CO2的凈吸收匯；夜晚為正值,是CO2的凈釋放源：晝夜平均通量為正值,吸收和排放通量最大值分別出現(xiàn)在10～14時和18～20時；早晨7時左右由源轉(zhuǎn)為匯,下午17時左右由匯轉(zhuǎn)為源,生長后期草坪作為源的時間延長而作為匯的時間縮短：非生長季晝夜均為正值,是CO2的凈釋放源。CO2通量季節(jié)變化與暗箱一致。 N2O通量日變化和季節(jié)變化規(guī)律生長季節(jié),暗箱N

5、2O通量晝夜均為正值,是N2O的源,排放強度和通量變化幅度白天大于夜晚,排放通量峰值出現(xiàn)在上午10～14時,谷值出現(xiàn)在傍晚或凌晨,日均值出現(xiàn)在8～12時。非生長季晝夜變化規(guī)律不明顯。觀測期間通量范圍-7.4～152.9μg.m-2.h-1,平均75.3μg.m-2.h-1。N2O通量夏季最大,春秋季節(jié)次之,冬季最小,并在冬季1月出現(xiàn)了少量吸收。 明箱N2O通量日變化規(guī)律較為一致(1月除外),即白天以吸收為主,夜晚以排放為主,晝夜

6、平均通量為正值,是N2O的源；16～18時由吸收轉(zhuǎn)為排放,6～8時由排放轉(zhuǎn)為吸收。白天吸收峰值出現(xiàn)在10～12時,排放峰值出現(xiàn)在18時左右。明箱中N2O通量的季節(jié)變化規(guī)律明顯,春夏秋冬通量值依次降低。同一觀測日通量均值小于暗箱,草坪植物的光合作用明顯抑制了N2O的排放。 CH4通量日變化和季節(jié)變化規(guī)律暗箱和明箱CH4通量日變化型式比較復(fù)雜,排放與吸收幾乎交替進行。同-觀測日暗箱日變化幅度大于明箱,暗箱和明箱日通量均值差異較大。暗

7、箱和明箱CH4通量的季節(jié)變化不明顯,平均值相差不大,分別是-13.85和-13.91μg.m-2.h-1,均是大氣CH4的弱吸收匯。 主要溫室氣體通量與環(huán)境因子間的關(guān)系溫度是影響暗箱CO2通量日變化和季節(jié)變化的主要因素。CO2通量日變化和溫度的關(guān)系可用指數(shù)模型表示,氣溫及不同深度地溫的Q10值為2.04～3.10。溫度和光照強度是影響明箱CO2通量日變化的重要因子。溫度對暗箱N2O通量日變化和季節(jié)變化的影響顯著,大于對明箱N2O

8、通量的影響。光強和大氣濕度是影響明箱N2O通量日變化的主要環(huán)境因子。環(huán)境因子對CH4通量的日變化和季節(jié)變化影響較為復(fù)雜。 主要溫室氣體通量間的關(guān)系以及近地面大氣主要溫室氣體濃度變化各草坪CO2和N2O通量間呈顯著線性正相關(guān),明箱中顯著性水平明顯大于暗箱。CO2通量和CH4通量以及N2O通量和CH4通量間不存在顯著相關(guān)性。 城市草坪近地面大氣主要溫室氣體濃度日變化具有不同于非城市區(qū)域的特點,其峰值出現(xiàn)的時間主要和車輛及人流

9、較為密集的上下班高峰期有關(guān)。季節(jié)變化表現(xiàn)為冬季最高,春秋季次之,夏季較低。近地面大氣中CO2、N2O和CH4濃度與各自通量間基本呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。 城市不同類型草坪溫室氣體通量的比較及其與自然生態(tài)系統(tǒng)間的差異不同草坪CO2和N2O通量日變化模式較為相似,其通量值為麥冬草坪>結(jié)縷草草坪>高羊茅草坪。CH4的吸收通量為麥冬草坪>高羊茅草坪>結(jié)縷草草坪。 上海城市草坪作為CO2和N2O的排放源,其排放強度較我國溫帶自然生態(tài)系統(tǒng)偏高