亞熱帶4種典型森林生態(tài)系統(tǒng)地表甲烷通量研究.pdf

1、甲烷是一種重要的溫室氣體，對全球氣候變暖的貢獻(xiàn)僅次于CO2，約為25％。大氣甲烷可以被土壤中甲烷氧化細(xì)菌在有氧條件下利用，陸地生態(tài)系統(tǒng)森林土壤氧化吸收甲烷的研究已有大量報(bào)道。甲烷氧化菌是以甲烷作為唯一的碳源和能源的一類細(xì)菌的總稱。但森林土壤在全球甲烷核算中具有一定不確定性，取決于產(chǎn)甲烷菌和甲烷氧化菌的相對活性。目前，甲烷氧化菌的研究集中在環(huán)境對氧化能力的影響和自身氧化能力上。大氣甲烷氧化過程為高氧化能力低親力氧化，具體機(jī)理的研究還有待進(jìn)

2、一步深入，受到一些因子，如土壤溫度、土壤通氣狀況、pH、氮肥等，以及植物通過自身對生境的作用或化感作用影響土壤甲烷氧化。本文從甲烷氧化菌的分類出發(fā)，對甲烷氧化菌氧化甲烷的機(jī)理、生態(tài)分布及甲烷氧化的影響因素、時(shí)空異質(zhì)性、觀測方法等作出綜述。
　　 通過靜態(tài)箱-氣象色譜法對大山?jīng)_森林公園4種林分(馬尾松-石櫟、青岡-石櫟、南酸棗-石櫟混交林和杉木純林)地表進(jìn)行為期1年的原位觀測。結(jié)果表明：不同的林分表現(xiàn)出不同的源或匯特性，馬尾松-石

3、櫟針闊葉混交林和南酸棗落葉闊葉林表現(xiàn)為大氣甲烷的匯，而青岡-石櫟常綠闊葉混交林和人工林杉木純林表現(xiàn)為大氣甲烷的源；按通量由小到大排序?yàn)轳R尾松-石櫟林<南酸棗-石櫟林<青岡-石櫟<杉木純林，分別為-57.86±45.65(ug CH4·m-2·h-1)、-3.15±23.57(ug CH4·m-2·h-1)、39.98±28.89(ugCH4·m-2·h-1)、90.65±62.35(ug CH4·m-2·h-1)，表明如果將樹種改變，則

4、可引起土壤甲烷排放的巨大變化。土壤CH4通量有顯著明顯的季節(jié)差異，且四種林分表現(xiàn)出相同變化趨勢，夏秋低、冬春高，但具體數(shù)值大小存在差異。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)土壤CH4通量與5cm土壤溫度與表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)，在溫度20℃以上時(shí)土壤吸收CH4。而土壤含水率與土壤甲烷通量存在一定關(guān)系，但相關(guān)系數(shù)較低(馬尾松-石櫟林、南酸棗-石櫟林、青岡-石櫟和杉木純林的相關(guān)系數(shù)分別為0.541、0.505、0.243和0.495)，因?yàn)橥寥篮释瑫r(shí)受坡度、降水量、氣

5、溫和植被的影響，作用機(jī)制復(fù)雜，難以用線性回歸進(jìn)行解釋，亟待進(jìn)一步研究。土壤甲烷通量與5cm土壤溫度，土壤含水率和土壤孔隙含水率與土壤甲烷通量存在一定關(guān)系，其中與5cm土壤溫度對土壤甲烷通量影響最大，而土壤甲烷通量的變化受三者共同影響。土壤甲烷通量與土壤WFPS呈正相關(guān)，雖然相關(guān)系數(shù)不高(r2=0.08)，但回歸方程極顯著(y=201.2x-63.6，p<0.01)；表明土壤WFPS增加時(shí)，部分水分以液體形態(tài)占用氣體擴(kuò)散傳輸?shù)穆窂剑赐寥?/p>

6、孔隙的空間，降低土壤通氣性，使土壤氧化甲烷能力下降，而產(chǎn)甲烷能力增強(qiáng)。研究區(qū)土壤pH低于甲烷氧化菌的最適pH，對甲烷氧化菌的生理活性起到限制作用，同時(shí)H+離子使土壤釋放出Al3+等金屬離子對甲烷氧化菌氧化甲烷過程起抑制作用。方差分析結(jié)果表明不同森林群落之間土壤容重有顯著性差異(p<0.05)，多重比較結(jié)果表明只有人工林杉木純林群落與馬尾松-石櫟針闊葉混交林、南酸棗落葉闊葉林、青岡-石櫟常綠闊葉混交林的土壤容重有顯著性差異(p<0.05)