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植物叶片排放甲烷的初步研究

2021-12-08蔡锡安黄娟吴彤刘菊秀蒋芬王森浩

生态环境学报 2021年9期
关键词:植物

蔡锡安,黄娟,吴彤,刘菊秀,蒋芬,王森浩

中国科学院华南植物园/中国科学院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室,广东 广州 510650

甲烷(CH4)是仅次于CO2的重要温室气体。过去普遍认为,CH4的唯一生物产生过程是在厌氧条件下,有机物经多种厌氧细菌作用生成小分子物质(HCOOH、CH3COOH、CO2、H2等)后,再被产甲烷菌利用并生成 CH4(Peters et al.,1996;Segers,1998;邓永翠等,2010);因而坚信:植物不能产生CH4,CH4的最大生物来源是湿地、稻田、垃圾填埋场以及反刍动物消化系统等。然而,自2006年Keppler等首次证实有氧条件下植物能够释放 CH4后,植物排放 CH4的相关报道也越来越多(Crutzen et al.,2006;Sanhueza et al.,2006;Cao et al.,2008;Wang et al.,2016)。热带地区是植物最大的CH4源,约占全球陆地排放2/3(Keppler et al.,2006;Keppler et al.,2008;Vigano et al.,2008;Wang et al.,2008)。还有研究表明,植物亦吸收CH4,如云杉(Picea abies)、桦木(Betula pubescens)、花楸(Sorbus aucuparia)和欧洲赤松(Pinus sylvestris)等,其平均吸收速率达 0.7 μmol·m−2·h−1(Sundqvist et al.,2012);森林冠层是大气CH4的重要的汇(Sundqvist et al.,2015)。另有一些植物则白天表现为源,晚上表现为汇(Zhang et al.,2014)。其他一些研究则显示,不同种类、不同生长条件下的植物排放或吸收 CH4的通量有很大差异,据此推测植物CH4的排放或吸收可能与生长环境和植物种类等因素相关(Cao et al.,2008;Wang et al.,2008;Covey et al.,2019)。目前研究植物CH4排放对象多数集中在植物的枝条或树干上(Jeffrey et al.,2019),对植物叶片CH4排放的研究少见报道。因此,在全球变暖的趋势下,大范围地开展热带陆地植物叶片实测研究,探讨植物CH4的源或汇的功能及其对大气CH4通量的贡献具有重要的科学意义。

目前植物叶片排放CH4气体样品的采样多数是借鉴其他气体的采样方法,如静态箱法、动态枝条密闭法等。便携式光合测定仪(如Li-6400等)具开放式气路系统,其气路具有精确的流量调控单元,通过适当的末端改装使其具备气体采集功能,则可同时开展光合测定和CH4等气体采集实验,为光合作用监测和气体的采集提供了更便捷的方案。……

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