土壤羰基硫地气交换及其影响机理研究

基本信息
批准号:41173090
项目类别:面上项目
资助金额:66.00
负责人:易志刚
学科分类:
依托单位:福建农林大学
批准年份:2011
结题年份:2015
起止时间:2012-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李德军,江寰新,孙淑静,郑承彪,蔡佩英,张艳利,毕峻奇,陈春乐,余淑娟
关键词:
土壤微生物地气交换土壤酶影响机理羰基硫
结项摘要

羰基硫(COS)是平流层硫酸盐气溶胶重要前体物,参与云凝结核形成从而影响地球辐射平衡,提供非均相表面从而加速臭氧层破坏。陆地植物和土壤是COS最主要的汇,植物COS吸收机理相对清楚,而土壤吸收/释放COS过程复杂,生物和生化因素对该过程影响较大。本项目选取森林、稻田和菜地为研究对象,野外测量土壤COS和CO2通量及其影响因素,重点分析土壤微生物、土壤酶活性和土壤质地结构等对COS通量的影响。同时,通过两种处理:野外采集完整土块,尽量不破坏土壤结构;常规采集土壤,过筛处理。控制大气COS浓度、温度、含水量、C:N比、pH值,并添加微生物和酶抑制剂等,室内模拟土壤吸收/释放COS过程及影响因素。通过野外测量和室内模拟对比,得到不同类型生态系统土壤COS通量大小和影响机理(关键是微生物和酶机理),以及土壤COS与CO2通量的关系,为COS通量模型参数精确化,及深入研究硫生物地化循环提供理论依据。

项目摘要

羰基硫(COS)是平流层硫酸盐气溶胶重要前体物,参与云凝结核形成从而影响地球辐射平衡变可能导致全球变化,而全球气候变化将可能导致生物圈COS通量发生改变。土壤是COS重要汇,而土壤吸收/释放COS受物理、生物和化学因素多种因素影响。本项目选取了森林、稻田和菜地为研究对象,测量了不同森林土壤COS通量,发现森林土壤吸收COS,演替中期混交林COS通量最高,凋落物可促进COS吸收,COS通量白天高于晚上,3月份高于其他季节;有水稻稻田吸收COS,无水稻稻田释放COS,旱田为COS汇而水田为COS源,意味着水稻地上部分和水分条件显著影响稻田COS通量。水稻孕穗期COS通量显著高于其他时期,水稻COS通量日变化与CO2吸收速率和气孔导度日变化一致;与其他陆地生态系统相比,菜地释放COS,且在播种和蔬菜收割后COS释放速率明显高于蔬菜生长期各阶段,说明蔬菜地上部分可吸收COS。野外研究发现,COS通量受生态系统类型、氮沉降、温度、土壤含水量、COS浓度、CO2浓度影响,氮沉降增加可提高森林土壤COS吸收速率。运用自行研发的多因素(温度、土壤含水率、光照、COS和CO2浓度)控制系统Trace Gas Chamber System(TGCS)研究发现,过筛土壤COS通量显著高于原位土,因此当用室内模拟结果进行模拟时需谨慎考虑;土壤灭菌后研究表明,土壤COS吸收是一个明显的生物过程;室内模拟氮沉降增加发现,在森林凋落物分解初期,氮沉降增加主要表现为促进COS吸收或抑制其释放,且凋落物分解前期COS释放量较小,或吸收COS,后期达到吸收高峰,与野外观测结果相一致。模拟大气CO2浓度增加可降低COS释放量(或意味着增加吸收量);土壤含水量对土壤COS通量影响显著,主要通过改变土壤三相影响COS通量,不同土壤COS吸收的土壤最佳含水量差异较大,且土壤含水量主要影响土壤COS的吸收,对释放速率影响较小;土壤含水量较大时(>80%土壤最大持水量),其变化对COS释放无显著影响。计算发现,土壤COS补偿点随土壤含水量变化明显,因此,在运用模型计算土壤COS通量时,需将土壤含水量作为一个重要因素考虑。当前全球大气CO2浓度增加、大气氮沉降增加和降雨格局发生改变,因此在估算全球COS通量时,需将影响土壤COS通量的土壤物理性质(尤其是土壤质地和土壤含水量)、大气CO2浓度、氮沉降作为重要因素。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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