亚热带地区蔬菜地甲烷净交换通量研究*

奉小明, 王 凯, 郑循华, 罗献宝, 王 睿, 王 东



亚热带地区蔬菜地甲烷净交换通量研究*

奉小明1,2, 王 凯2**, 郑循华2,3, 罗献宝1, 王 睿2, 王 东2,3

(1. 广西大学农学院 南宁 530004; 2. 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室 北京 100029; 3. 中国科学院大学 北京 100049)

农田土壤是大气甲烷(CH4)的重要源和汇, 以往关于农田CH4净交换通量的研究多关注水稻、小麦、玉米等作物, 而蔬菜地的观测研究不足。本研究采用静态暗箱-气相色谱法对亚热带地区一块种植包菜的典型露天蔬菜地开展将近1年的田间原位CH4通量观测, 以揭示蔬菜地CH4净交换通量的周年变化特征及其影响因素, 估算CH4年累积净交换通量, 并定量评估CH4净交换通量的误差。本试验在包菜地的垄上和垄间同时布设观测点进行CH4通量观测, 并对环境因子进行同步测量, 观测期为2016年1月1日至12月8日。结果表明, 所研究的蔬菜地为大气CH4的微弱汇, 年平均通量为(−9.9±7.0) μg(C)×m−2×h−1, 全年累积通量为−0.84 kg(C)×hm−2, 较高的土壤水分条件和高施氮量可能是导致本研究蔬菜地CH4吸收较弱的主要原因。全年CH4累积通量的总体误差为−48%~−16%, 其中, 由于通量计算方法引起的系统误差会使估算的通量偏低32%, 年尺度上的随机误差大小为16%, 主要来自CH4通量的空间差异, 因此可适当增加空间重复, 以减小空间随机误差。研究还发现垄上的CH4吸收通量显著高于垄间(<0.01), 因此在开展农田温室气体通量观测时应兼顾垄上和垄间、种植行和行间等农田管理措施存在显著差异的区域, 均布设观测点, 避免对通量观测结果造成系统性偏差。

亚热带蔬菜地; 甲烷; 净交换通量; 静态箱法; 年累积通量; 通量误差

甲烷(CH4)是大气中含量仅次于二氧化碳(CO2)的温室气体, 其浓度从工业革命前的约715 nmol×mol−1增至2005年的1 774 nmol×mol−1, 它具有很强的红外线吸收能力, 对全球温室效应的贡献约为18%[1]。大气CH4的源主要来自生物过程和人为活动, 包括反刍动物的瘤胃、天然湿地、稻田、垃圾和废弃物堆放处理场等, 大气CH4的汇主要包括通气良好或干燥土壤的吸收和大气中CH4的氧化[2]。因此,土壤是大气CH4的重要源和汇, 是全球CH4收支的重要构成。目前, 关于土壤与大气间CH4交换的观测研究主要集中于湿地、草原、农田、森林等生态系统[3–5], 其中关于农田的研究又多以种植水稻(L.)、小麦(L.)、玉米(L.)等作物为主[6–9]。蔬菜在我国种植范围广泛, 全国种植面积由2006年的16.6 Mhm2发展到2015年的22.0 Mhm2, 对应的占耕地面积比重由10.9%增长到13.2%[10]。目前关于蔬菜地CH4交换通量的研究内容主要涉及土地利用方式转换对CH4交换通量的影响、不同农田管理措施对CH4排放/吸收的影响、设施蔬菜地CH4交换通量等[11–15], 鲜有涉及亚热带地区多年种植露天蔬菜地[16]。该地区是我国蔬菜种植的重要地区, 研究其CH4交换通量特征和年累积通量, 可为我国农田温室气体排放清单的编制提供基础数据支持。此外, 要认识观测通量的不确定性, 必须定量评估通量的误差, 然而目前关于静态箱法测量蔬菜地CH4通量并开展误差定量分析和讨论的研究还很少。基于上述背景, 本研究选取亚热带地区多年典型种植管理方式下的蔬菜地作为研究对象, 采用静态暗箱-气相色谱法, 开展将近1周年的田间原位CH4通量观测, 旨在揭示亚热带地区蔬菜地CH4净交换通量的周年变化特征及其影响因素, 估算CH4年累积净交换通量, 并对其随机误差和系统误差进行定量评估。

1 研究区域概况与研究方法

1.1 试验点概况

试验点位于湖南省岳阳市君山区的一个蔬菜种植基地(29°30′21′′N, 112°53′43′′E), 该基地为湖南省重要的蔬菜产地, 已连续种植蔬菜20多年。区域内的农田被划分成许多面积不等的小地块, 分别由不同的农户种植管理[17], 是我国亚热带地区典型的以家庭为单位经营的露天蔬菜农田。种植的主要蔬菜种类有包菜(var.)、辣椒()、南瓜()等, 通常一年内有两个种植季, 本研究开展观测试验的样地即为其中一个地块。当地气候为亚热带季风气候, 多年(2006—2015年)平均气温为18.0 ℃, 年平均降水量为1 288 mm[18], 降雨多集中在春夏两季。试验样地表层(0~20 cm)土壤质地为沙壤土, 土壤总氮和有机碳含量分别为0.85 g·kg−1和5.46 g·kg−1, 土壤pH为7.3。

试验区域内各地块常规种植管理模式如下: 两个种植季分别始于2—3月和8月, 每季开始时人工撒施肥料作为底肥, 随即机械旋耕表层30 cm土壤, 松土的同时将肥料混入土壤, 随后整地起垄, 待土壤水分条件适合时在垄上栽种(移栽)蔬菜幼苗, 整个生长季内不再施肥; 每季蔬菜收获后, 机械旋耕表层土壤, 同时将地上植物残茬粉碎入土, 随后休闲至下一季开始。第2季的施肥方式与第1季相同, 每年第2季始, 正值盛夏, 蒸发量大, 当土壤水分不足时, 尤其是移栽幼苗期, 通常会采用漫灌方式补充土壤水分, 保证幼苗成活率。本研究样地东西长100 m, 南北长10 m。观测期为2016年1月1日至2016年12月8日, 期间种植的两季蔬菜都是包菜, 主要田间管理如下: 两季施肥日期分别为2016年1月27日和8月9日, 第1季施75 kg碳酸氢铵和75 kg复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15),第2季施100 kg碳酸氢铵和75 kg复合肥(N∶P∶K=16∶16∶16), 两季施氮量分别为236 kg(N)·hm−2和285 kg(N)×hm−2, 施肥旋耕后起垄, 垄顶部和底部的宽度分别约55 cm和70 cm, 垄高约18 cm, 垄间(沟)宽度约30 cm(图1), 即垄和垄间的面积比重为7∶3; 两季幼苗栽种日期分别为2016年2月4日和8月20日; 两季包菜收获日期分别为2016年5月24日和11月7日; 两个生长季末旋耕灭茬日期分别为2016年6月15日和12月9日, 旋耕后地面平整, 进入休闲期; 第2季包菜栽种后, 分别于2016年8月20日、8月29日、9月9日和9月20日, 从样地东侧的沟渠引水漫灌, 漫灌过程持续约3 h, 由于受观测条件限制, 无法准确定量灌溉量, 每次灌溉后第2 d的土壤湿度增加至40.4%~100% WFPS(土壤充水孔隙度)。

图1 包菜生长季采样箱空间分布示意图

1.2 通量观测与计算

CH4通量观测方法为静态暗箱采样-气相色谱分析法。在包菜生长季, 由于起垄的田间操作, 本研究采用两种不同规格的采样设备, 以更好地覆盖待测地表(图1)。垄上使用的底座和采样箱的尺寸(长×宽×高)分别为50 cm×50 cm×20 cm和50 cm×50 cm ×50 cm, 由不锈钢制成, 垄间使用的底座和采样箱尺寸都为31 cm×23 cm×13 cm, 材质为PVC(图1)。底座预先埋设在土内, 观测期间位置保持不变, 发生耕地、漫灌等田间操作时, 需暂时拔出底座, 待田间操作结束后将底座安回原位置。在考虑采样底座的布设位置和数量时, 尽量使垄上和垄间采样底座数量的比例与其两者面积的比例(7∶3)保持一致, 保证有较好的空间代表性。在包菜生长季, 在样地靠中间的两条垄上随机埋设4个不锈钢底座, 在其邻近的垄间位置随机埋设2个PVC底座, 各底座相距2~12 m不等。在包菜收获后的休闲期, 地面平整, 将底座放回原采样位置。采样区域架以木桥, 避免采样过程中对土壤和植株的人为踩踏和干扰。

采样箱其中一面敞开, 其余5个面都包有2 cm厚的绝热材料, 表面粘贴高反射率的铝箔, 以减少太阳辐射对箱体的加热效应。采样时在每个底座上加盖1个采样箱, 两者接缝处粘有橡胶密封条, 形成封闭空间, 盖箱期间, 用100 mL的PVC针管依次从箱内采集5个40 mL的气体样品, 采样间隔为5~10 min, 采样同时记录箱内空气温度。采样箱顶端安装有气压平衡管, 当抽取气体样品时打开, 以避免采样过程中箱内外形成的气压差对观测结果的影响。所有采集的气体样品在采样后10 h内完成CH4浓度分析, 所用的仪器为一台配有氢火焰离子检测器(FID)的安捷伦7890A气相色谱仪。通量观测时间为上午8:00–11:00, 第1季观测频率平均3~4 d一次, 第2季平均2 d一次。

静态箱法CH4交换通量[mg(C)·m−2·h−1]计算公式为:

1.3 环境因子观测

在测量CH4通量的同时, 对空气温度、降水量、土壤温度、土壤湿度、地下水位等环境因子进行同步观测。空气温度和降水量由一套WS3000自动气象站(北京天诺基业科技有限公司, 北京)采集, 频率为0.5 h。土壤温度(深度: 5 cm)由TidbiT温度传感器(Onset Computer Corporation, Bourne, 美国)自动记录, 频率为0.5 h。土壤湿度(0~6 cm)采用手持式频域反射(FDR)土壤湿度计(南京市RDS科技有限公司)测定, 测量时间为每天10:00左右, 获取的体积含水量(VWC)数据根据以下公式换算为土壤充水孔隙度(WFPS, water-filled pore space): WFPS=VWC/(1−BD/2.65)×100%, 式中2.65 g×cm−3为土壤密度, BD为土壤容重。土壤容重的测定频率为每月1次, 当土壤翻耕时, 增加至每月2~3次。地下水位的测量方法为: 在样地内选取两个观测点, 分别垂直钻取长2 m、直径5 cm的洞眼, 插入与之尺寸匹配的PVC水管, 水管壁间隔10 cm分布有2个小孔, 平均每周2次用细直杆放入水管内手动测量地下水位, 有强降雨或持续降雨天气, 频率增加至每周3~4次。

1.4 数据统计分析方法

采用SPSS 16.0进行统计分析, 使用检验进行<0.05水平的显著性检验, 对观测通量和环境因子进行非线性回归分析, 统计显著性水平由检验给出。采用Origin 8.0软件完成制图。

2 结果与分析

2.1 环境因子的季节变化

整个观测期内大气和土壤温度有相同的季节变化趋势, 日平均气温变幅为0.6~35.7 ℃, 年平均值为19.4 ℃, 日平均土温变幅为2.0~35.2 ℃, 年平均值为18.7 ℃(图2a)。整个观测期累积降水量为1 019.9 mm, 降水分布不均匀, 主要集中在春夏季, 3月至8月约占全年累积降水量的72.3%(图2b)。地下水位变化剧烈, 变化范围为−150~0 cm, 平均值为−63 cm, 主要受降水和灌溉的影响。翻耕并起垄后, 垄上表层土壤容重约为1.0 g×cm−3, 随后逐渐增加, 到生长季中后期达到最大值, 约为1.4 g×cm−3, 由于翻耕深度只有20 cm, 无法有效翻耕垄间土壤, 其容重常年保持在1.5 g×cm−3左右, 显著高于垄上(<0.01)。土壤湿度(以WFPS表示)与降水和灌溉具有相同的季节变化趋势, 垄上土壤湿度的变化范围为7.7%~96.3%(图2c), 垄间土壤湿度的测定始于第2个包菜生长季, 对比同期观测数据, 垄上和垄间土壤湿度的平均值分别为39.6%和73.8%, 垄间显著高于垄上(<0.01)。

图2 观测期间日平均空气温度和土壤温度(a)、日降水量和地下水位(b)及土壤孔隙充水率(WFPS) (c)的季节变化动态

图2b中的黑三角形和曲线分别代表地下水位的单次观测值和趋势线, 向下箭头表示灌溉日期。In Fig. 2b, black triangles and line indicate the measured data and trendline of the groundwater table, respectively, and downward arrows indicate the time of irrigation.

2.2 CH4净交换通量的季节变化

如图3所示, 蔬菜地全年CH4净交换通量在−40~10 μg(C)×m−2×h−1间波动, 总体表现为弱的吸收, 夏季CH4吸收强度略大于其他季节, 但总体无明显的季节变化趋势。垄上观测的CH4通量范围为−39.9~ 7.9 μg(C)×m−2×h−1, 平均值为(−11.6±9.1) μg(C)×m−2×h−1, 正负通量的比例分别为15%和85%。垄间观测的CH4通量范围为−36.9~9.2 μg(C)×m−2×h−1, 平均值为(−5.0±6.7) μg(C)×m−2×h−1, 垄间的正通量比例更多, 为25%, 因此垄间的CH4吸收强度小于垄上。根据垄上和垄间的面积权重(7∶3), 得到整块样地CH4净交换通量变化范围为−37.0~6.8 μg(C)×m−2×h−1, 平均值为(−9.9±7.0) μg(C)×m−2×h−1(表1)。经数据插补, 得到垄上和垄间CH4年累积通量分别为−1.01 kg(C)×hm−2和−0.45 kg(C)×hm−2, 均表现为CH4的汇, 加权平均后的年累积通量为−0.84 kg(C)×hm−2(图4)。

图3 观测期间蔬菜地CH4净交换通量季节变化动态

误差线表示空间重复之间通量的标准误差。The error bars indicate flux standard errors of spatial replicates.

表1 观测期间蔬菜地CH4通量的最小、最大、平均值及年累积通量

正负误差表示CH4通量的标准偏差。± denotes standard deviation of the CH4flux.

图4 观测期间蔬菜地CH4累积净交换通量的动态变化

整个观测期共进行126次通量观测, 根据色谱FID检测器的检测精度, 得到仪器通量检测限的平均值为±5.2 μg(C)·m−2·h−1, 由于本研究中蔬菜地CH4实际通量时常低于此检测限, 无法检测到统计显著的通量, 根据1.2节中的方法, 取正负检测限内的随机值作为通量, 获取的通量中有很大一部分属于这种情况, 其比例为33%(垄上)和40%(垄间)。此外, 根据非线性方法拟合得到的通量比例为7%(垄上)和6%(垄间), 根据线性方法计算得到的通量比例为60%(垄上)和54%(垄间)。

2.3 CH4净交换通量与环境因子的关系

采用线性或非线性回归分析主要环境因子(土壤温度、土壤湿度和地下水位)对CH4净交换通量的影响(表2), 结果表明垄上的CH4通量只与土壤温度呈指数正相关关系(<0.05), 垄间通量与土壤湿度和地下水位均呈现负相关(<0.05); 当同时考虑土壤温度、湿度和地下水位3个环境因子时, 表现为与土壤温度指数正相关, 与土壤湿度和地下水位线性负相关, 该3个环境因子可共同解释土壤CH4交换通量变化的40%(<0.01)。

表2 观测期间蔬菜地CH4净交换通量与环境因子的回归分析

表示CH4净交换通量[μg(C)·m−2·h−1],表示土壤温度(℃),表示土壤充水孔隙度(%),表示地下水位(cm), NS表示相关不显著。indicates net exchange flux of CH4[μg(C)·m−2·h−1],indicates soil temperature (℃),indicates water-filled pore space (%),denotes groundwater table (cm) and NS denotes no significant correlation.

3 讨论

3.1 露天蔬菜地CH4净交换通量及其影响因素

本研究周年观测结果表明蔬菜地为大气CH4的弱吸收汇, 全年CH4吸收量为0.84 kg(C)·hm−2, 这与已有的关于旱地土壤是大气CH4吸收汇的研究报道一致[20-21]。长江下游地区多年有机蔬菜地CH4年吸收量为1.05 kg(C)·hm−2[13], 南方稻田转菜地后第1年的CH4吸收量为0.44 kg(C)·hm−2[15], 而在长江三峡库区坡耕地蔬菜地观测到CH4年排放量为0.06 kg(C)·hm−2[11]。上述研究结果显示蔬菜地与大气间CH4净交换通量较弱, 与本研究结果一致。同时, 本研究蔬菜地CH4年吸收量均低于其他类型生态系统CH4年吸收量, 如我国亚热带茶园[1.00~1.20 kg(C)·hm−2][22]、华北玉麦轮作农田[1.38~2.50 kg(C)·hm−2][23]、草地[3.92 kg(C)·hm−2, 465个草地观测平均值]、森林[3.25 kg(C)·hm−2, 174个森林观测平均值][4]。

土壤对CH4是排放还是吸收主要取决于土壤中产甲烷菌和甲烷氧化菌的活性[24], 它们分别决定CH4在土壤中的产生速率与氧化速率, 影响这两个过程的因子主要包括土壤温度、土壤水分、施肥及耕作制度等。一般认为温度是影响旱地土壤CH4吸收的主导因素, 当温度适宜(20~30 ℃)时, 甲烷氧化菌得到了稳定的活动环境, 其氧化能力加剧, 促进CH4吸收[25]; 15%~22%的土壤体积含水量是促进CH4吸收的最适水分条件[26], 含水量过高的土壤氧气供应受到限制, 大大影响了嗜氧性甲烷氧化菌的代谢活动, 导致CH4吸收降低[27]; 氮肥的施用会抑制甲烷氧化菌的活性, 从而降低土壤对CH4的吸收能力[28]。由此可见, 本研究地处亚热带地区, 较高的土壤水分条件和高施氮量[521 kg(N)·hm−2·a−1]可能是导致蔬菜地CH4吸收较弱的主要原因。本研究蔬菜地全年CH4通量无显著季节变化, 表现为弱的吸收汇, 且通量与环境因子的相关性不高, 尤其是垄上, 导致此现象可能有3个原因: 首先, 环境因子之间具有复杂的交互作用, 当1个或多个其他环境因子受到限制时, 温度就不再是引起CH4吸收变化的首要因素, 试验站所处的亚热带地区降雨频繁, 地下水位较浅, 过多的土壤水分会降低土壤通气性, 造成厌氧环境, 影响CH4氧化菌活动, 从而抑制CH4的吸收, 相反, 局部厌氧环境恰恰为产甲烷菌提供了适宜的生长环境, 促进CH4排放, 本研究中垄间通量显著低于垄上, 正是缘于此原因; 其次, 蔬菜地的高施氮量会抑制土壤CH4的吸收; 再者, 由于实际CH4通量较小, 时常接近仪器的检测限, 通量伴有较大的随机误差, 大大干扰了其与环境因子之间的相关性分析。

3.2 CH4净交换通量的误差评估

3.2.1 随机误差

3.2.2 系统误差

CH4通量计算过程中, 由于无法检测到显著的非线性浓度变化, 可引起CH4通量的系统性低估。本研究优先采用非线性的通量计算方法, 但由于每次罩箱期间CH4浓度数据有限(5个), 其拟合常常无法满足非线性显著的条件, 这时只能用线性的方法代替, 即删去其中1个或2个数据点以达到线性拟合显著, 本研究以这种方法获得的垄上和垄间的通量分别为60%和54%, 这会造成这部分通量的系统低估[29-30]。本研究选取那些非线性显著的浓度数据, 同时使用线性和非线性的方法计算通量, 得到其差异为56%和52%, 从而对垄上和垄间获得的线性通量的低估进行评价, 结果分别为34%和28%, 经加权平均, 整块蔬菜地的CH4吸收通量被低估约32%。

CH4等温室气体的净交换通量通常有日变化趋势, 这主要由温度的日变化所驱动。因此, 以手动静态箱法获取的单次通量代表该天的平均通量, 估算到的年累积通量会有一定系统误差。根据前人观测研究显示, 当地时间上午8:00—11:00或下午17:00—19:00两个时段测量的小时通量最能代表逐时通量的日平均值[19]。本研究将采样时间选定在8:00—11:00, 避免由于间歇性采样局限而带来的显著系统误差, 认为观测结果可代表当天的平均通量。

此外, 气体采样位置选择不恰当, 也可能导致显著的通量系统误差。农田生态系统由于管理措施复杂等因素, 静态箱法观测有时会遇到一定困难, 为了简化采样过程, 往往只在便于布置采样设备的位置进行观测。比如, 对于种植高大作物的农田, 只选择种植行之间的平坦位置观测, 对于有垄和沟的农田(如本研究), 只选择较宽阔的垄上位置观测。由于农田不同位置土壤环境因子(如土壤湿度、容重、碳氮含量等)存在差异, 这种方法获取的通量显然无法代表地块平均水平, 将导致系统性偏差[31-32]。本研究中, 蔬菜地在生长季始翻耕施肥后起垄, 垄与垄之间的沟起到排水作用, 同时也方便行走进行田间管理。但垄间位置空间狭小, 与种植垄存在落差, 常规采样操作很不方便。本研究采用不同材质和尺寸的采样箱和底座, 同时对垄上和垄间土壤进行通量观测, 结果显示垄上和垄间CH4通量存在显著差异(<0.01), 估算得到的年累积通量分别为−1.01 kg(C)·hm−2和−0.45 kg(C)·hm−2。若只在垄上位置进行观测, 并以其结果代表蔬菜地的净交换通量, 将导致CH4全年吸收通量被高估20%。国内关于蔬菜地CH4通量的观测研究[11-16], 均未在垄间位置布设观测点, 或未明确指出采样底座的具体位置, 故观测结果可能存在系统误差。要使获得的通量更具代表性, 应兼顾不同地表状况的观测, 并适当增加采样空间重复, 或者增大采样底座和采样箱的尺寸, 使其覆盖区域能代表地块尺度的平均水平。

4 结论

基于周年的田间原位通量观测, 揭示了亚热带地区典型露天蔬菜地为大气CH4的微弱汇, 年平均通量为(−9.9±7.0) μg(C)·m−2·h−1, 全年累积净交换通量为−0.84 kg(C)·hm−2, 与先前报道的几个露天蔬菜地CH4通量处于同一量级。全年CH4累积通量的总体误差为−48%~−16%, 其中随机误差约为16%, 主要来自不同观测点之间的通量差异, 系统误差约为−32%, 主要来自通量计算方法的不确定性。CH4净交换通量是土壤温度、土壤湿度、地下水位等多个环境因子共同作用的结果, 它们之间的相关性分析受到随机误差的干扰。研究还发现垄上和垄间CH4通量存在显著差异, 在开展农田温室气体通量观测时, 应尽量顾及垄上和垄间、种植行和行间等农田管理措施存在显著差异的不同区域, 同时布设观测点, 避免对通量观测结果造成系统性偏差。

致谢 中国科学院大气物理研究所潘占磊、李思琪、刘燕和王琳等对本研究提供技术支持和帮助, 谨致谢忱。

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Net methane flux exchange in subtropical vegetable fields*

FENG Xiaoming1,2, WANG Kai2**, ZHENG Xunhua2,3, LUO Xianbao1, WANG Rui2, WANG Dong2,3

(1. College of Agriculture, Guangxi University, Nanning 530004, China; 2. State Key Laboratory of Atmospheric Boundary Layer Physics and Atmospheric Chemistry, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 3. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)

Agricultural soil forms an important source-sink of atmospheric methane (CH4). Studies on net CH4flux exchange in agricultural soil have mainly been related to rice, wheat, maize and other crops. However, field studies on vegetable fields have been seldom reported. This study was a year-round situ measurement of CH4flux in a typical subtropical vegetable field cultivated with cabbages using the static chamber/gas chromatography technique. The aims were to determine the characteristics of annual net exchange flux of CH4and the influencing factors, to estimate annual cumulative CH4flux, and to quantify errors in measured CH4flux. The CH4flux measurements were conducted on ridges and on inter-ridges in vegetable fields for period from January 1stto December 8th2016. Environmental conditions were simultaneously observed during the measurement period. The results showed that vegetable fields constituted a weak sink of atmospheric CH4, with annual mean flux of (-9.9±7.0) μg(C)×m−2×h−1and annual cumulative flux of-0.84 kg(C)×hm−2. High soil water content and nitrogen fertilizer application rate were probably the main reasons for the weak uptake of CH4. The overall error in the annual cumulative CH4flux was-48% –-16%. The main source of systematic error was in the flux calculation method used, which underestimated the flux by 32% on average. Random error was mainly produced by spatial variations of CH4flux, which was estimated at 16% at annual time scale. As a result, it was recommended that high numbers of spatial replications were used in conducting greenhouse gas flux measurements in agricultural soil in order to reduce random error. Another finding of the study was that CH4uptake measured on the ridge was significantly (< 0.01) larger than that measured on the inter-ridge. This implied that it was better to simultaneously place chambers on areas with different field management practices; e.g. ridge and inter-ridge, row and inter-row, which efficiently avoided systematic error in measured flux.

Subtropical vegetable field; Methane; Net flux exchange; Static chamber technique; Annual cumulative flux; Flux error

, E-mail: kai.wang@mail.iap.ac.cn

Feb. 26, 2018;

Mar. 27, 2018

S181

A

1671-3990(2018)08-1091-09

10.13930/j.cnki.cjea.180187

* 国家重点研发计划(2016YFA0602302)和国家自然科学基金青年科学基金项目(41405137)资助

王凯, 主要研究方向为地气碳氮循环。E-mail: kai.wang@mail.iap.ac.cn 奉小明, 主要研究方向为农业环境与生态安全。E-mail: 504246629@qq.com

2018-02-26

2018-03-27

* This study was supported by the National Key Research and Development Project (2016YFA0602302) and the National Natural Science Foundation of China (41405137).

奉小明, 王凯, 郑循华, 罗献宝, 王睿, 王东. 亚热带地区蔬菜地甲烷净交换通量研究[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(8): 1091-1099

FENG X M, WANG K, ZHENG X H, LUO X B, WANG R, WANG D. Net methane flux exchange in subtropical vegetable fields[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(8): 1091-1099