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研究目的
本研究的目的是評(píng)估在農(nóng)業(yè)管理的泥炭地上覆蓋礦物土壤對(duì)溫室氣體排放的影響,,特別是對(duì)二氧化碳(CO2),、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)排放的影響,。通過對(duì)比覆蓋與未覆蓋礦物土壤的泥炭地,,研究旨在確定礦物土壤覆蓋是否能夠有效減少溫室氣體排放,,尤其是氧化亞氮(N2O)的排放,。此外,,研究還探討了礦物土壤覆蓋對(duì)土壤有機(jī)碳損失的影響,,為泥炭地的可持續(xù)管理提供科學(xué)依據(jù)。
圖1:礦物土覆蓋功能示意圖
研究方法
實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)與設(shè)計(jì)
研究地點(diǎn)位于瑞士萊茵河谷的農(nóng)業(yè)管理泥炭地,,設(shè)置了覆蓋礦物土壤(Cov)和未覆蓋(Ref)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)區(qū),。
圖2:兩個(gè)配對(duì)的試驗(yàn)點(diǎn),沒有(Ref藍(lán)色框區(qū))和有(Cov橙色框區(qū))礦物土壤覆蓋,。渦度相關(guān)(EC)系統(tǒng),、地下水觀測(cè)井,、土壤傳感器等觀測(cè)設(shè)備位于Ref (E1)和Cov (E2)的中心。年累積足跡貢獻(xiàn)用黑色虛線表示,。
溫室氣體通量測(cè)量
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CO2通量測(cè)量:采用渦動(dòng)協(xié)方差方法,,使用三維聲波風(fēng)速計(jì)和Li7500分析儀測(cè)量CO?的凈生態(tài)系統(tǒng)交換。
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N2O和CH4通量測(cè)量:通過自動(dòng)呼吸室,,連續(xù)收集氣體樣本,,并使用Picarro G2308分析儀測(cè)量N2O和CH4的濃度。
氣象,、土壤參數(shù)監(jiān)測(cè)及碳交換量的確定
使用Vaisala監(jiān)測(cè)氣象參數(shù),,包括空氣溫度、壓力,、相對(duì)濕度,、全球輻射和降水。測(cè)量土壤特性,,如pH值,、土壤孔隙體積、水分含量和溫度,。通過收獲生物質(zhì)的質(zhì)量和碳氮含量來確定收獲和施肥的碳氮交換量,。使用元素分析儀對(duì)植被樣本進(jìn)行碳和氮含量的測(cè)定。
凈生態(tài)系統(tǒng)碳預(yù)算(NECB)和溫室氣體預(yù)算(GHG)計(jì)算
NECB包括了生物量收獲,、有機(jī)肥料的碳輸入,、CO2和CH4的氣體交換。GHG預(yù)算綜合了CO2,、CH4和N2O的排放,,并使用IPCC的全球變暖潛能(GWP)將不同GHG的年度通量轉(zhuǎn)換為CO2當(dāng)量。
這些方法的結(jié)合提供了一個(gè)全面的框架,,用以評(píng)估和管理農(nóng)業(yè)泥炭地的溫室氣體排放,,為制定減少溫室氣體排放的策略提供了科學(xué)依據(jù)。
圖3:無(Ref)和有(Cov)礦質(zhì)土壤覆蓋的凈生態(tài)系統(tǒng)碳收支(NECB)的碳組分,。負(fù)數(shù)表示碳吸收,,正數(shù)表示碳排放。
圖4:沒有(Ref)和有(Cov)礦物土壤覆蓋的場(chǎng)地的溫室氣體通量,,CH4排放量太小,,無法可視化。不同的小寫字母表示Ref和Cov在同一年內(nèi)存在顯著差異,,不同的大寫字母表示Ref或Cov在三年內(nèi)存在顯著差異,。
研究結(jié)論
覆蓋礦物土壤層在減少土壤有機(jī)碳損失方面效果有限,因?yàn)檫@些損失主要由空氣接觸的碳儲(chǔ)量大小決定。然而,,礦物土壤覆蓋顯著降低了氧化亞氮(N2O)排放,,這主要是通過改變表層土壤屬性實(shí)現(xiàn)的。研究還發(fā)現(xiàn),,通過提高地下水位(相對(duì)于泥炭表面),,可以有效地減少土壤有機(jī)碳損失。礦物土壤覆蓋層不僅能夠增加土壤的承載能力,,提供非飽和的頂層土壤,,從而允許定期農(nóng)業(yè)生產(chǎn),還為延長(zhǎng)有機(jī)土壤的農(nóng)業(yè)利用期限提供了一種可行的管理策略,。因此,,礦物土壤覆蓋可以作為在泥炭地不適合重新濕潤(rùn)或因社會(huì)經(jīng)濟(jì)限制而無法實(shí)施其他減排措施時(shí)的替代方案。
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