温室气体监测流程

一、人工监测法

若没有温室气体监测仪（LGR仪），可采用人工取气后，于一周内回实验室利用GC测试。每次实验前事先准备好实验仪器（包括称量样品袋、锡纸、环刀、用于气体采集的小瓶、胶塞、注射器、针头及各种测量仪器和工具等）并到达实验站位。

首先用折尺测量观测孔相对于湿地表面的水位，用自制的水样采取装置取400mL水样用以进行水样的pH、盐度和碳酸根/重碳酸根含量实验；取用于内插法计算生物量的适量相应站位植物；利用环刀采取土壤样品；将静态箱与胶塞、气压平衡装置组装成型，测量Y形框架底部距离监测范围湿地表面的高度差，分别测量框架上下左右4个边，取平均值作为补充体积大小。将静态箱放置于Y形框架之上，在Y形凹槽内注入适量水以达到密封效果，间隔20min采取一个箱内气体作为样品，采样时，利用30mL注射器进行取样，取出的气体立即转入已经抽取真空的取样瓶中保存，带回实验室分析。在所有取样完成以后，利用红外气体分析仪（IRGA）依次对各土壤进行短时温室气体分析（90s）。人工监测法工作流程见表4－3。

表4－3　人工监测法工作流程

续表4－3

二、超便携式温室气体分析仪法

现代技术为温室气体监测带来了方便，CO2和CH4气体释放通量也可以采用LGA超便携式温室气体分析仪，在现场进行系统呼吸通量实验，对湿地土壤进行5min的培养测试。

前期准备：准备实验所需工具；实验室称取环刀重，样品袋＋环刀总重，记录环刀号、样品袋编号、布袋编号。记录表上标记清楚各部分生物量所用布袋编号。

测试流程。

大气压：大气压采用平原型空盒气压计记录实验当天气压，其读数经过读数校正，温度校正，补充校正后代表当天实验时大气压力值。并记录到记录表中。

土壤温度：利用精确温度计，测量范围－10～50℃，分度值0．2℃，所有温度计事先经过相互比较，选取示数差距小于0．2℃的温度计进行实验，在所有温度计距离液泡5cm处做好标记，实验过程中将温度计测试部位直接插入土壤至标记位置，待示数稳定之后读数，测得距离地面5cm处土温。记录到记录表中。

箱内温度：利用相同规格温度计，将温度计安装在大型乳胶塞的安装孔中，在实验过程快要结束时读取箱内温度。记录到记录表中。

氧化还原电位：土壤氧化还原电位采用电位法中的铂电极直接测定法。将事先清洗干净的Pt电极提前置于土壤10cm处，静置2h等待后，与饱和甘汞电极和电位计共同组成回路，待示数稳定之后记录读数，将读数与饱和甘汞电极的标准点位加和之后即为土壤氧化还原电位。记录到记录表中。

土壤样品：随机在实验场地附近选取两个未受干扰的湿地表面，用已确定质量的定体积环刀（60cm3）取土壤表层样品，带回实验室测量湿原位密度，取部分样品（约20～30g），用事先称量过的锡纸包裹置于55℃的烘箱中干燥至恒重，称重干燥样品质量，以此计算土壤含水量。记录到记录表中。

土壤容重：结合土壤含水量和环刀土壤样品称量结果计算土壤容重。记录到记录表中。

生物量：由于需要持续监测点位的系统呼吸通量，因此不能采取直接将植物移除并烘干称量的方法计算生物量，利用测量站位附近的长势相同、密度相似的植物群落生物量内插计算。记录到记录表中。

碳酸根/碳酸氢根：水样的碳酸根/重碳酸根浓度利用酸标准溶液滴定法。盐酸标准溶液滴定水样时，若以酚酞作指示剂，滴定到等当点时，pH值为8．4，此时消耗的酸量仅相当于碳酸盐含量的一半，当再向溶液中加入甲基橙指示剂，继续滴定到等当点时，溶液的pH值为4．4，这时所滴定的是由碳酸盐所转变的重碳酸盐和水样中原有的重碳酸盐的总和，根据酚酞和甲基橙指示的两次终点时所消耗的盐酸标准溶液的体积，即可分别计算碳酸盐和重碳酸盐的含量。记录到记录表中。

pH和盐度：pH和盐度分别利用便携式6010便携式pH计和便携式盐度计现场测量。记录到记录表中。

用小胶塞堵住底座的孔，量取框架底面到土壤/水面的距离（框架高于表面为正、低于为负），记录到记录表中。

开机测试：记录测试时间以及每个plot结束时的土壤温度、箱内温度。

三、通量计算过程

如图4－5所示，若采用人工气体监测时，测得的浓度与时间做最小二乘线性分析，取回归系数大于0．65的数据组。LGR仪法求算气体释放通量方法类似，数据频率加大。

图4－5　人工温室气体通量监测求算过程

通量计算公式如下：

式中，F为气体通量（mg/m2·h－1）；M为气体摩尔质量，CO2为44g/mol，CH4为16g/mol；V为标况下气体摩尔体积22．4L/mol；Δc/Δt为气体浓度随时间的变化率（在本研究中此值为用最小二乘法作出的箱体内部气体浓度相对于时间的变化率）；T为采样箱内温度（oC）；H为采样箱高度（m）。

四、年通量值的估算

通过静态箱监测法得到CO2/CH4通量，并同步监测土壤温度（地表下5cm左右）。对一个调查区至少开展两年以上的连续监测。根据两年以上的监测数据，对CO2/CH4通量和土壤温度做相关性分析可获得温室气体通量与土壤温度两者存在一定的函数关系，并通过相关系数与置信度（p）值回归方程是否具统计意义，选择统计意义的方程作为温室气体通量的预测方程：

G＝f（t）

式中，G表示温室气体通量；t表示土壤5cm深的温度值。

由于每个站位的土壤温度记录仪（埋在土壤表面下5cm左右）精确测量了全年监测期间的土壤温度变化情况（每1个小时记录1个数据），这与测量的作为环境因子的土壤温度相吻合，利用方程（4－1）得到每个站位整个监测期间的CO2/CH4通量变化情况，即得到一系列土壤温度和CO2通量对应值：

G1＝f（t1），G2＝f（t2），…，Gk＝f（tk）

上述k代表一年内的小时数，即365×24＝8　760h。这一系列的通量值反应了全年的CO2通量变化情况，将其全部加和，即：

Sum（G1＋G2＋…＋Gk）

＝Sum［f（t1）＋f（t2）＋…＋f（tk）］

结合土壤温度记录仪的总时间，得出每个站位的年平均碳通量（mg/m2·a），由于值较大，可换算成（kg/m2·a）。

考虑到昼夜的温差和季节变化导致的植物生长阶段差异，单纯利用通量－时间曲线估计全年系统呼吸通量明显具有较大的误差，还有一个比较主要的误差来源是天气变化，不同天气条件变化下，通量差异很大，为了提高估计的精确性，可以从现有研究中总结通量的日变化模式，并将其应用到通量估计的计算中。再利用GIS根据高分辨率遥感观测，估计调查区各部分湿地面积，得出调查区滨海湿地的通量值。