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三江平原典型湿地和稻田ch ch4和n3o是直接受人类活动影响的主要温室气体。在过去的几十年里，这两种气体的浓度显著增加，对世界变化的贡献23%。他们在宇宙中仅次于b2o和b2o。随着全球气温的不断升高,温室气体排放正成为人们关注和研究的焦点。大气中温室气体浓度的升高除了来自工业排放外,土地利用变化也是一个非常重要的因素。据估算,在过去的150a中,因土地利用变化造成的CO2排放约相当于同期化石燃料燃烧向大气排放的CO2量,而且土地利用变化也是大气CH4和N2O浓度增加的主要原因。 湿地(Wetland)是地球上水陆相互作用而形成的独特生态系统,由于具有很高的生产率及氧化还原能力使其成为生物地球化学作用非常活跃的场所,在碳氮的储存方面起着极其重要的作用,是温室气体排放的一个重要的潜在源。三江平原是我国最大的低海拔淡水沼泽湿地分布区,也是近50a来受人类活动影响最剧烈的区域之一。近年来,研究者对三江平原温室气体排放进行了大量的研究,但主要集中在沼泽湿地温室气体的排放以及影响温室气体排放的控制因子方面,沼泽湿地土地利用方式变化对温室气体排放影响的研究则并不多见,仅有的几篇文献报道也只是以土壤为研究对象,并未把植物包括在内。本文以三江平原沼泽湿地及由其开垦而来的耕地为研究对象,探讨沼泽湿地垦殖对CH4和N2O排放的影响。 1 材料和方法 1.1 农田、旱田的布局及种植模式 实验点位于中国科学院三江平原沼泽湿地生态试验站(以下简称三江站)( 133°31′E, 47°35′ N)内,本站位于别拉洪河与浓江的河间地带,海拔高度55～65 m。本站所在地属温带大陆性季风气候,冬季严寒漫长,夏季温暖湿润,年平均气温1.9 ℃,年均降水量550～600 mm左右。站内微地貌复杂,由各种洼地、低平地和平地组成,分布有多种类型的草本沼泽和沼泽化草甸。 本实验选取三江平原最具典型和代表性的两类湿地:长期积水的毛果苔草沼泽和季节性积水的小叶章草甸,并在湿地附近选取由沼泽湿地垦殖而来的水田和旱田各一块,每种土地利用类型各设置3个重复。农田的耕作管理措施(包括水肥及其它管理)按当地的常规方式进行。旱田种植方式为大豆-冬闲,大豆的品种为美国黑塔,2004年播种日期为5月18日,6月3日出苗,9月25日收割。化肥的施用量为撒可富(N∶P∶K=16∶12∶12)8 kg/666.7 m2,磷酸二铵10 kg/666.7 m2,在播种前作为基肥一次性施入。在大豆生长期间,没有任何灌溉措施。水田的种植方式为水稻-冬闲,水稻的品种为117。2004年4月20日育苗,5月15日耕地泡田,5月25日耙地、施肥、移栽,10月15日水稻收割,水稻种植期间为浅水淹灌。化肥品种为撒可富,水稻生长期间共施两次,一次在耕地时作为基肥施入,施肥量为10 kg/666.7 m2;一次在水稻分蘖时作为追肥施入,施肥量为15 kg/666.7 m2(6月28日施肥)。 1.2 气体、温度和压力采样 本研究采用静态暗箱法采集气体。采样箱由底座、顶箱和延长箱组成,3种箱体均由不锈钢制成,外覆绝热材料。底座的几何尺寸为50 cm×50 cm×20 cm,整个观测期间都固定在采样点上,延长箱和顶箱容积相同,长、宽、高均为50 cm,根据作物的生长需要可适时安装延长箱。底座和延长箱的上端均有深3cm、宽2cm的密封水槽,实验时往槽里浇水以防止箱子和底座的接触处漏气,在冬季则用密封条来防止漏气。顶箱上部有两个轴流扇,用于混合箱内气体。箱子侧面安装有电源插头和气体样品采集口。扣箱后立即用60ml注射器采集第一次样品,之后每间隔10 min采样一次,罩箱时间为30 min,一共采集4个气体样品。在采样同时记下箱内温度和气压。样品采集好后迅速带回实验室,用气相色谱仪分析,分析方法详见参考文献。为了尽量减少采样时对周围环境的扰动和破坏,每个采样点周围都搭设木桥,在整个采样过程中,实验操作人员在木桥上完成。 为了尽可能减少气体排放本身的日变化对不同观测点观测结果的可比性的影响,采样工作固定在9:00～11:00(地方时)之间完成。在植物的生长季内,每周观测两次,非生长季内,每月观测1次。在春融期间每两天观测一次。 1.3 目标化合物的测量 气体的通量表示单位时间单位面积观测箱内该气体质量的变化,根据4个气样浓度随采样时间的变化速率计算,用公式表示为: F=MV0PP0T0THdcdtF=ΜV0ΡΡ0Τ0ΤΗdcdt 对于特定的目标化合物,式中的M为其摩尔质量,P0和T0为理想气体标准状态下的空气压力和气温,V0为目标化合物在标准状态下的摩尔体积,H为正方体或长方体采样箱内气室高度,P和T为采样时箱内的实际气压和气温,dc/dt为箱内目标气体浓度随时间变化的回归曲线斜率。 本研究中视30 min内密闭观测箱内呈