亚热带河口湿地红树林甲烷传输机制研究

Subtropical mangrove wetland is a significant methane (CH4) pool. However, little has known about the specific mechanism of plant-mediated methane transport in mangrove plants. At Zhang River Estuary of southeastern China, Kandelia candel and Avicennia marina will be studied to determine: 1) the methane transport in branch, trunk and root (pneumatophore and plank buttresses root) with the hanging-pipe chamber, enclosed static chambers, and hanging-box chambers; 2) the effect of plant growth and development of aerechyma on the plant-mediated methane transport; 3）and the effect of tide flooding / ebb on plant-mediated methane transport; 4) the contribution of plant-mediated methane transport to methane mission. The finding of this research will be benefit the understanding of the mechanism of plant-mediated methane transport of mangrove plant, clarify the dominance of plant-mediated methane transport in methane emission of the mangrove wetlands, and offer the scientific basis for more accuracy evaluation of methane emission flux in subtropical estuarine mangrove wetlands.

亚热带红树林湿地是重要的甲烷源，但红树植物不同器官（枝条，根系和树干）甲烷传输的具体机制目前尚不清楚。本申请课题拟以我国东南沿海漳江口红树林湿地为研究区域，以秋茄（Kandelia candel）和白骨壤（Avicennia marina）为研究对象，采用悬管法，静态箱法，挂箱法分别测定红树植物枝条，根系（呼吸根或板状根）以及树干的甲烷传输量；分析植物生长及各植物器官中通气组织发育特征对植物甲烷传输的影响；明晰不同潮汐过程对红树植物甲烷传输的影响；研究红树植物甲烷传输对红树林湿地甲烷排放的贡献。本申请项目旨在明晰红树植物的甲烷传输机制及其对红树林湿地甲烷排放的重要性，为准确估算亚热带河口红树林湿地甲烷排放通量提供科学依据。

湿地木本植物是湿地生态系统重要的甲烷传输途径，众多研究结果表明湿地木本植物的传输作用对湿地甲烷排放具有较大贡献。基于此，本研究以福建省漳江口红树林自然保护区内秋茄、桐花树和白骨壤三种典型红树植物种群为研究对象，采用静态箱-气相色谱法，研究红树植物植株不同部位、植物个体、植物种群水平甲烷传输特征。主要研究结果表明：.（1）不同红树植物种群树干甲烷传输能力具有显著性差异，胸径大小对红树植物树干甲烷传输速率影响显著，其中白骨壤植物树干甲烷传输速率与胸径大小呈显著正相关关系；红树植物树干甲烷传输速率随树芯密度增大而减小，二者呈显著幂函数回归关系；土壤间隙水甲烷含量、氯离子含量及土壤电导率等理化性质与红树植物树干甲烷传输速率相关性明显。.（2）红树植物树干甲烷传输速率随距离地面高度增加而减小，二者呈幂函数回归关系；红树植物树干、板状根及单株植物甲烷传输速率具有明显季节动态，土壤温度、pH、土壤TC、TN含量及土壤间隙水硝氮、硫酸根、氯离子含量等土壤理化性质对单株红树植物甲烷传输影响显著；气温对单株红树植物甲烷传输能力影响显著，二者具有显著正相关关系。.（3）不同红树植物甲烷主要释放部位不同，秋茄板状根甲烷传输占整株植物传输的82.7%；白骨壤呼吸根甲烷传输占整株植物传输的95.8%；而桐花树甲烷释放的主要部位集中在树的基部，树干距离地面0.05~20cm处甲烷传输速率最强，占整株植物传输的32.3%。.（4）不同红树植物种群植物甲烷传输能力及生态系统甲烷排放季节特征明显，秋茄、桐花树和白骨壤种群植物甲烷传输能力及生态系统甲烷排放年平均值分别为2.35±0.36 g·hm-2·h-1、1.28±0.47 g·hm-2·h-1、13.61±2.34 g·hm-2·h-1和3.80±0.64g·hm-2·h-1、1.59±0.45 g·hm-2·h-1、18.54±2.76 g·hm-2·h-1。不同季节红树植物对红树林生态系统甲烷排放贡献率不同，除秋茄种群冬季的贡献率（73.66%）最高外，桐花树和白骨壤种群贡献率最大值均出现在夏季，分别为90.61%和84.49%。