夏季滨海湿地互花米草植物甲烷传输研究

代超

摘要：于2015年5～8月对闽江河口沼泽湿地单株互花米草绿株甲烷传输能力和互花米草通量进行了观测，一方面分别测定了夏季各个月份暗管和透明管中单株互花米草绿株的传输速率，另一方面同时测定了夏季各个月份暗箱中互花米草的甲烷排放通量，结果发现：夏季各个月份暗管中单株互花米草绿株的甲烷传输能力差别不大，夏季各个月份暗箱中互花米草的甲烷排放通量差异同样不显著，并发现光照对于单株互花米草绿株甲烷传输速率的影响同样不大。

关键词：甲烷；互花米草绿株；传输速率；通量

中图分类号：Q945 文献标识码：A 文章編号：1674-9944（2017）2-0076-03

1 引言

具有高热辐射吸收潜力的甲烷（CH4）被认为是最重要的温室气体之一（Segers，1998）。黄佳芳等（2011）发现互花米草在不同生长阶段其甲烷传输能力具有明显差异，该研究针对互花米草活体植株开展相关研究，然而针对夏季暗管中单株互花米草绿株的甲烷传输能力如何以及对夏季暗箱中互花米草的甲烷排放通量如何研究较少，并且光照对湿地单株互花米草绿株甲烷传输速率的影响也同样鲜有研究。

夏季暗管中单株互花米草绿株的甲烷传输能力如何？夏季暗箱中互花米草的甲烷排放通量如何？光照对湿地单株互花米草绿株甲烷传输速率的影响如何？针对以上三个问题，在闽江河口沼泽湿地展开观测实验，观测闽江河口暗管中互花米草绿株的单株甲烷传输能力以及暗箱中互花米草的甲烷排放通量，并对比分析了暗管与透明管中单株互花米草绿株的甲烷传输能力，以期为湿地温室气体传输与排放研究提供借鉴。

2 材料与方法

2.1 研究区概况

研究区位于鳝鱼滩湿地中西部的中偏高潮滩地段。鳝鱼滩湿地（119°34′12″E～119°40′40″E，26°00′36″N～ 26°03′42″N）是闽江河口区面积（3120 hm2）最大的感潮湿地，位于闽江河口下游入海口区。闽江河口区气候暖热湿润，年均降水日数153 d，年均降水量1346 mm（郑彩红等， 2006）。

2.2 植物体传输甲烷气样采集

在研究区内选择一个互花米草入侵斑块，此斑块为互花米草单优势种群，在该斑块内设置一个面积为20 m×20 m的大样方，开展互花米草植物体传输甲烷的研究。除了涨落潮和降雨过程，其余时间样地地表多无积水。为减少取样时的践踏干扰，搭设木制栈桥直通取样测定地点。在2015年5月、6月、7月和8月进行连续采样，并在互花米草样地进行气体采样。根据潮汐状况进行采样日期选择（5月30日、6月7日、6月14日、7月2日、7月8日、7月19日和8月1日），以统一采样时间，并保证避开潮水淹没阶段和充分时间做好实验前的准备工作。将气体采样时间定于每个取样日退潮后的下午15：00左右。

参照Kutzbach等（2004）测定植物体甲烷传输的装置，经改进后设计了可调整高度且更适于互花米草植株测定的悬管装置（黄佳芳，等2011），对单株互花米草绿株甲烷传输气样进行采集。悬管分为两种，一种是由透明的有机玻璃管制成（透明管），另外一种悬管由不透光PVC材料制成（暗管）。在互花米草研究区内选择3株高度适中的互花米草绿株作为采样植株。

采样时用带三通阀的100 mL注射器从抽气孔中采样，每次气样采50 mL，共抽3次，打入铝箔复合膜采气袋（大连德霖）。采气间隔为10 min，采的气样带回实验室后立刻进行甲烷浓度的测定。

2.3 湿地甲烷通量的气样采集

在测定互花米草植物体甲烷传输能力的同时，同步采用静态箱法进行互花米草湿地甲烷排放通量的测定。在上述大样方内设置1个静态箱，测定互花米草湿地的甲烷排放通量。静态箱由底座、中箱和顶箱3部分组成，底座由PVC材料制成，长、宽和高分别为35 cm、35 cm和30 cm。中箱和顶箱由2 cm厚的透明有机玻璃板制成，其长和宽均为35 cm。中箱与顶箱高度和为2 m，由于箱体过高，小型风扇气体混合能力并不理想，在箱体的上、中、下部各设一采样孔，分半抽取30 mL气体打入采气袋内混匀。并用遮光布将静态箱罩上进行避光采样。采样时间与植物体甲烷传输气样采集的时间相同。

2.4 气样分析

使用GC-2010气相色谱（日本岛津）分析气样中的甲烷浓度。甲烷检测器为氢焰离子化检测器，以氮气为载气，载气流速为20 mL/min； 燃气为氢气， 流速为47 mL/min；以空气为助燃气，流速设置为400 mL/ min，检测器温度为280℃， 分离柱温度为45℃。

2.5 单株植物体CH4传输量、湿地CH4通量计算

悬管法单株植物体甲烷传输能力的计算公式参照黄佳芳等（2011）所述方法。公式如下：

F=MV·dcdt·V1·273（273+T），（1）

式（1）中，F（μg/stem·h）为立枯或绿株植物体甲烷的传输量； M（g）为甲烷的摩尔质量； V（L）为标准状态下的气体摩尔体积； dc/dt为甲烷含量变率；T（℃）为悬管内温度； V1（L）为悬管体积。

互花米草沼泽湿地甲烷通量的计算参照王德宣等（2003）和仝川等（2009）所述方法。

2.6 数据分析

本研究中各指标的均值及标准误均使用EXCEL2003软件进行计算，用origin5.0作图软件作暗管中单株互花米草绿株甲烷传输速率图和暗箱中互花米草甲烷排放通量图以及光照对单株互花米草绿株甲烷传输速率的影响图，用SPSS17.0软件中的One-Way ANOVA和成对样本T检验作为主要分析方法。

3 结果

3.1 暗管中单株互花米草绿株甲烷传输能力

暗管测定下单株互花米草绿株甲烷传输速率随着时间的推移具有明显的动态变化（图1）。暗管中互花米草绿株甲烷传输量变化范围介于（9.755±1.284）～（197.378±71.334）μg/（stem·h）之间，平均值为65.251 μg/（stem·h），暗管中互花米草绿株甲烷传输量随时间的变化不显著（P > 0.05）。这说明整个夏季暗管中单株互花米草绿株的甲烷传输速率变化不显著。

3.2 暗箱中互花米草甲烷的排放通量

暗箱测定下互花米草甲烷排放通量随着时间的推移具有明显的动态变化（图2）。暗箱中互花米草甲烷排放通量变化范围介于（8.29±1.99）～（69.25±30.76）mg/（m2·h）之间，平均值为37.38 mg/（m2·h），暗箱中互花米草甲烷排放通量随时间的变化也不显著（P>0.05）。这说明整个夏季暗箱中互花米草的甲烷排放通量變化不显著。

3.3 光照对单株互花米草绿株甲烷传输能力的影响

在互花米草研究区内对单株互花米草绿株进行透明管和暗管两种处理，以此对透明管和暗管两种处理中单株互花米草绿株甲烷传输速率进行对比，从而得出光照对单株互花米草绿株甲烷传输能力的影响（图3）。透明管和暗管测定下互花米草绿株甲烷排放速率随着时间的推移均具有明显的动态变化。透明管中互花米草绿株甲烷传输量变化范围介于（14.602±1.922）～（210.102±57.685）μg/（stem·h）之间，平均传输速率为76.172 μg/（stem·h），然而透明管中互花米草绿株甲烷传输量随时间的变化并不显著（P>0.05）。暗管中互花米草绿株甲烷传输量变化范围介于（9.755±1.284）～（197.378±71.334）μg/（stem·h）之间，平均传输速率为65.251 μg/（stem·h），暗管中互花米草绿株甲烷传输量随时间的变化同样不显著（P>0.05）。尽管透明管中互花米草绿株甲烷平均传输速率略微高于暗常规监测，能够及时掌握饮用水源的水环境质量，如出现异常情况，根据环境监测数据分析就可以查找污染物的形成过程和原因，从而从源头和根本进行治理，显著提高了环境治理措施的有效性和可行性，为治理争取了宝贵的时间。环境监测是环境保护的重要组成部分，搞好环境监测对环境治理具有显著的促进作用。

3.2 环境监测使环境治理更有针对性

环境污染涉及大气污染、水污染、土质污染、固体废弃物污染、噪声等。针对不同的污染类型有害物质的种类和浓度不同，选择污染物危害大、出现最频繁的污染物为重点监测对象，分清主次，对重点污染物进行有效的处理。不同地区环境污染的因素是不一样的，根据区域特点进行有差别的监测，根据区域污染物的类别制定针对性强的治理方案。譬如，对于一些机械生产集中地区，重金属对环境空气、水以及土壤会造成污染，需要针对区域工业特点制定环境监测方案。通过环境监测分析了解所测地区的环境质量，有利于制定科学、针对性强的环境治理方案。环境监测工作让环境保护工作目标更明确，有利于环境保护人员在环境治理工作中可以抓住环境治理的实质问题，从而更有效的开展环境治理工作。

3.3 环境监测和环境治理互相促进

环境监测工作为环境治理提供了科学有效的数据支撑，使环境监测工作具有更强的针对性。环境污染的多样性要求环境监测技术不断改进，对环境监测人员的技术水平提出了更高的要求。环境监测由容量滴定分析、分光光度计测定，发展到原子荧光、ICP、ICP-MS、气相、气质、液相、液质等大型仪器监测以及水自动监测、大气自动监测等真实的反映出环境监测工作在不断的进步。突发性环境污染事件的发生促进突发事故的环境监测与治理应急系统的完善，自动化与便携式检验设备应运而生。环境监测检验治理方案的有效性、合理性，有利于进一步优化治理方案。环境监测和治理互相依存、相互配合并相互促进[2]，从而达到人与自然的和谐发展。

3.4 环境监测对环境治理及时反馈

环境监测是环境治理工作的一面镜子，通过环境监测，能够及时有效察觉和反馈环境问题。通过分析监测数据，能及时了解污染物浓度是否得到控制或者降低、污染物是否继续扩散，真实反映出环境治理方案的可行性，对我国未来生态环境的良好建设有着十分重大的促进作用。

4 结语

环境监测是环境治理的基础，为治理工作提供科学有效的数据支撑，通过对环境污染的动态监测分析环境污染原因和类型，制定出完善的有针对性的治理方案，这样才能促进环境治理工作有效地进行。

参考文献：

[1]庄小青. 环境监测对环境治理的促进作用分析[J]. 低碳世界，2014（11）.

[2]刘 华，陈 勇.环境监测与环境治理间的关系[J].绿色科技，2015（3）.