华北平原典型农田甲烷通量及其影响因子研究

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。