来自非管理河口，湖泊，海洋，河流和湿地的生物甲烷排放的比较外文翻译资料

 2022-12-23 14:41:36

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毕业论文

英文翻译

原文标题 Comparison of biogenic methane emissions from unmanaged estuaries, lakes,oceans, rivers and wetlands

译文标题 来自非管理河口、湖泊、海洋、河流和湿地的生物甲烷排放的比较

来自非管理河口，湖泊，海洋，河流和湿地的生物甲烷排放的比较

M.J. Ortiz-Llorente，M. Alvarez-Cobelas

CSIC-Museo Nacional de Ciencias Naturales, Serrano 115 dpdo., E-28006 Madrid, Spain

摘要：对五个类型的非管理生态系统（河口、湖泊、海洋、河流和湿地）中的峰值排放（PE）和年排放（AE）进行了关于甲烷排放的跨系统研究的定量数据文献综述。PE跨越了8个数量级(0.015 mu;g CH4 m-2h-1—300 mg CH4 m-2h-1)，而AE跨越了7个数量级(0.078—19044 g CH4 m-2yr-1)。PE和AE在世界范围内有强相关性（r2= 0.93）。AE和纬度之间没有关系，而PE在纬度和气候上具有高度可变性。变异系数（CV）对于海洋和河口中的排放是最大的，而最高的排放率在湿地和湖泊中被记录到。沿海地区和河口的流量高于上升流区和深海的流量。关于湿地类型，沼泽的PE最高，最高的湿地排放发生在大型绿篱占主导地位的地点。非分层和富营养性湖泊比其他湖泊类型排放的更多，但没有环境变量可以预测世界各地湖泊的甲烷排放。一般来说，大多数生态系统类型遵循季节性排放，在夏季最大，除了河口没有显示任何明显的模式。关于大多数生态系统中的热点的重要性，在湖泊中观察到比在湿地和海洋中更多的CH4排放的空间变异性； 然而，没有发现排放和空间变异性之间的关系。在甲烷通量和湿地中的温度或辐照度之间发现了积极的关系，虽然很弱；水位的负值和正值的窄范围促进了CH4的排放。以前，人们对于控制河流和海洋环境流出的因素知之甚少。我们的研究表明，局部条件在控制CH4排放中是很重要的，因为由更常见的研究非生物因子解释的变异性在世界范围内是低的。这排除了使用这些变量来开发预测地区范围或更广泛范围内的排放的模型的可能性，尽管过去已经做了许多尝试。这使得地方排放评估至关重要，特别是在世界温暖，温带和热带地区。未来研究旨在阐明河口、湖泊、海洋、河流和湿地的CH4通量必须：1）产生关于控制因素的更详细的数据；2）加大努力，充分表征空间和时间的异质性；3）结合自下而上（测量）和自顶向下（建模）的方法。

关键词：季节性排放；全球排放；环境因素；观察规模；空间异质性

1.介绍

甲烷（CH4）是一种温室气体，其浓度在大气中从1950年（IPCC，2007）增加到20世纪90年代，当时排放减少；然而，年际变化相当大（Bousquet等，2006）。CH4的全球变暖潜能值在100年时间范围内比CO2的全球变暖潜能值大25倍（IPCC，2007）。事实上，尽管与CO2（1990年至2005年为1.7 ppm y-1）相比，其浓度较低（1990年至2005年为6 ppb CH4 y-1），CH4贡献了全球变暖效应的20％（IPCC，2007）。CH4的主要来源是浸没的土壤（天然湿地，红树林和稻田），海洋和淡水，CH4水合物，化石燃料，肠道发酵，动物废物，生活污水，垃圾填埋和生物质燃烧（Dalal和Allen，2008）。

湿地是排放生物CH4的主要类型的水生生态系统（Matthews和Fung，1987）。它们覆盖了全球表面积的4％至9％（Matthews和Fung，1987），但储存了全球陆地碳的近37％（Bolin和Sukumar，2000）。湿地在陆地碳循环中的作用特别复杂，因为甲烷生产和氧化是碳循环的一部分（Roehm，2005），每年贡献近40％的全球大气甲烷（Fung等，1991）。湿地是大气甲烷的最大单一来源，即使考虑所有人为排放（克里斯坦森，2011年）。

对除湿地以外的水相关生态系统的排放的研究较少。流域研究非常欠缺，在过去二十年中对海洋区域进行了更为详细的研究，但仍然存在许多尚未解决的问题，涉及CH4起源，生产，氧化和平流以及控制因素（Reeburgh，2003，2007）。最近进行了关于湖泊排放的研究（Bastviken等，2011），但是它们仍然比湿地更受地理限制。

湿地的甲烷排放似乎受环境变量的强烈影响，例如局部规模的土壤温度和水灾，并且可能受气候变化的影响（Bartlett和哈里斯，1993年）。许多研究将甲烷通量变化与植物根据植物活动和环境因素输送气体的能力相关联。温度，水位和辐照度均影响植物的周期，从而影响植物介导的CH4排放，甚至植物性土壤的CH4排放（Kankaala等，2005；Kauml;ki等，2001；Kutzbach等，2004；Mikkelauml;等，1995）。

此外，这些非生物因素通过控制微生物活性影响排放；因此，它们已被广泛研究并用于估计全球排放（Roehm，2005；Walter等，1996）。在湖泊中，区域研究表明，浅湖和小湖泊每单位面积比深湖和大湖泊释放更多的甲烷（Bastvikenet等，2004；Juutinen等，2009）；因为浅层和富营养化之间存在协方差（Wetzel，2001），因此来自富营养湖的CH4流出也较高（Juutinen等，2009）并不奇怪。

（Aselmann和Crutzen，1989；Bartlett和Harris，1993；Bridgham等，2006；Matthews和Fung，1987；Roehm，2005；Segers，1998年）进行了许多关于湿地环境CH4排放的全球和区域审查。这些研究分析了湿地每年的CH4排放，同时考虑了环境变量和位置。Reeburgh（2003）试图总结我们对全球甲烷预算的了解，也考虑到了海洋环境（Reeburgh，2007），而Saarnio等人（2009年）进行了一项估计欧洲湿地和河道年排放量的研究。然而，似乎没有比较湿地，湖泊，河流，海洋和河口的排放的研究。进一步来说，没有进行包括所有这些生态系统在内的最大或每年CH4排放的审查。排放的季节性和空间变异性也几乎没有被研究过（Alford等人，1997；Purvaja和Ramesh，2001）。

由于CH4在全球变暖方面的重要性，并且由于最近没有描述这种气体在全球范围内在水相关生态系统中的行为的研究，本次研究汇编了全球所有关于生物源甲烷排放的信息。此外，本研究强调了现有研究的分布不均匀的事实。 这里将生态系统类型的全球面积与其中进行的研究数量进行比较，没有发现显著相关（pgt;0.05）。 例如，在海洋上发现的只有51项研究，覆盖全球363times;106平方公里的面积（Bange等，1994），而对湿地进行了317项研究，其覆盖的表面积较小（Aselmann和Crutzen，1989）。这可能是因为海洋中的生物甲烷排放低于湿地中的生物甲烷排放；然而由于进行的研究次数很少，在海洋中调节这些排放的机制在很大程度上是未知的。

我们进行了跨系统审查，编制CH4排放的定量估计及其对河口、湖泊、海洋、河流和湿地控制因素的响应。这种跨系统方法使我们能够总结不同研究的研究结果，并定量综合关于这个过程的生态信息，以及探索这些生态系统中的一般模式。更具体地说，我们的目标是：（1）报告不同纬度，气候和生态系统类型的CH4排放的峰值和每年的排放量；（2）概述不同湿地和海洋生态系统中CH4排放如何变化；（3）描述这些环境中排放的季节性；（4）考虑空间变率对排放的影响；和（5）评估非生物因素在这些环境中的影响以及不同类型的植被如何影响排放。

2.原理

2.1数据收集

本研究通过审查量化来自河口、湖泊、海洋、河流和湿地的生物CH4排放的文献进行。 它仅限于在非管理生态系统中进行的测量，没有任何外部修改，因此忽略人造受精（例如稻田）。 该分析排除潜在排放速率和CH4氧化速率。 在审查的文章中出现了两种主要类型的单位：重量 面积-1时间-1 和重量 体积-1时间-1。仅选择使用第一单元的研究，这样能够比较大多数的排放数据。数据集是从1985年至2010年12月发表的文章，表格和数据中收集的，收集了关于测量地点，优势植被，最大和年度CH4排放，空间异质性和排放季节性以及控制排放的因素（附录1—4）。尽管CH4排放可能源自不同的过程（扩散，沸腾，通过水生植物扩散），但我们的汇编没有区分它们，因为大多数已发表的研究没有试图作出这样的区分；因此，我们报告的数据必须是被视为来自给定场所的“总排放”，而不考虑基础过程。沸腾在大多数海洋环境中是可忽略的（McGinnis等，2006），并且由于缺乏热分层，浅层湖泊，湿地和河流中的储存也可能被忽略。

有必要将研究分成两组，以处理在CH4排放研究中可能很重要的不同时间尺度。第一组包括在至少每月一次的周期性抽样的年周期（AE）中进行的，并用于研究不同生态系统中的季节性排放。然而，大多数关于CH4排放的研究限于较短的时期。因此，我们还编制了在较短时间内收集的数据，重点关注一年中最有利的月份的排放（峰值排放，PE），即控制排放的环境因素限制较少时。当仅提供全年的每月数据时，可通过这些数据的数值积分估算AE（附录3）。还研究了同一地点的峰值和年排放之间的关系。此外，年排放数据的分布已经研究并分为两个系列，每个系列单独分析。由于PE数据集中有更多的自由度，生态系统类型之间的大多数比较和分析将在PE中进行。

每当可用时，收集环境因素的数据。因此，研究了水位、气温、土壤温度、湿地和湖泊中的PAR之间的关系。然而，在海洋、河流和河口的情况下，数据不足以寻找CH4排放和环境因素之间的关系。

2.2数据分析

我们研究了PE和AE对纬度和气候类型，后者是粮农组织 - SDRN-农业气象组（1997年）的Kouml;ppen气候分类。 研究了五个生态系统：河口，湖泊，海洋，河流和湿地。 霍普金森和史密斯（2005）将河口定义为“陆地和海洋陆地界面处的那些区域，其中海水被来自陆地的淡水径流可测量地稀释。”拉姆萨尔对流（2000）将湿地定义为“在生长季节的很大一部分水在土壤表面或附近的地点。”梅里亚姆 - 韦伯斯特词典（2011）将河流定义为“在有限定的河岸的河道中流动的任何自然水流。”湖泊被定义为“内陆水体”，而海洋的定义是：“覆盖地球表面近四分之三的全盐水”。

有一些关于蓄水池排放的报告，涉及湖泊，而沿岸边缘的排放包括在湿地内。海洋环境也被特别研究，分为河口、沿海货架、深海和上升流区。同样，湿地还被分为其他类别：泥炭地、沼泽、森林湿地和沿海湿地（当怀疑发生淡水输入时，河口被认为与沿海湿地不同）根据Mitsch和Gosselink（2001）的大纲，将泥炭地定义为“积累部分腐烂的植物物质的任何湿地的通用术语”，沼泽称为“经常或持续淹没的湿地，其特征在于适应饱和土壤条件的紧急草本植物”。森林或河岸湿地被定义为“沿着河和溪流，有时被水体淹没，但在生长季节的不同部分却是干的”。此外，当作者在文章中提到这一点时，我们将湿地归类为无冰或冬季冻结。我们分析了PE和主要植被之间的关系，将它们分类在主要的地理学组（水体，苔藓植物，小绿篱，大绿篱和树木）中。

热分层和营养状况是湖泊生态功能的主要驱动力（Wetzel，2001）。我们比较分层与非分层湖泊和贫营养湖与富营养湖的PE。关于热状态的数据是从报告湖泊排放的研究中获得的，而它们的营养状况通过使用每个湖泊的水柱中的年平均总磷作为指标来确定，大于30mg/L的湖泊被认为是富营养的（OECD，1982）。

由于缺乏高斯分布和大多数变量的方差齐性，进行了非参数检验

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