三峽水庫典型消落區(qū)生態(tài)系統(tǒng)不同高程CO2和N2O排放研究.pdf

1、近年來，由于大氣中溫室氣體濃度的上升，隨之而來的氣溫升高已經(jīng)成為當(dāng)前全球矚目的重大環(huán)境議題。一直以來，人們普遍認(rèn)為水電是清潔能源，但是，已有的研究指出，水庫是大氣CO2和CH4的一個(gè)重要排放源，特別是在熱帶地區(qū)，大量植被的淹沒加上高溫導(dǎo)致庫底產(chǎn)生大量溫室氣體;在熱帶和高緯度地區(qū)水庫也分別有N2O排放的報(bào)道。三峽水庫作為世界上最大的用于發(fā)電的人工水庫，受其排蓄水影響在水庫周邊形成一段水位季節(jié)性漲落帶，該區(qū)域是水生生態(tài)系統(tǒng)和陸地生態(tài)系統(tǒng)銜接

2、的過渡地帶，具有特殊復(fù)雜的環(huán)境，物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化過程受水庫水位變動(dòng)的影響強(qiáng)烈，碳、氮的循環(huán)不同于自然生態(tài)系統(tǒng)，在溫室氣體的排放方面具有不容忽視的作用。然而，迄今為止，關(guān)于三峽水庫消落區(qū)以及水-氣界面溫室氣體排放的研究還很少報(bào)道。因此，進(jìn)行三峽水庫消落區(qū)及水-氣界面CO2和N2O排放的研究具有重要意義。
　　 在2010年8月至2012年8月期間，本研究以位于重慶市涪陵區(qū)珍溪鎮(zhèn)王家溝的三峽庫區(qū)沿岸一典型消落區(qū)為研究對象，在落干期間

3、，采用靜態(tài)暗箱法-氣相色譜法，研究了不同高程(155m、165m、175m)和永久落干對照點(diǎn)（180m高程）生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率和N2O排放的季節(jié)變化特征;同時(shí)，在淹水期間，應(yīng)用浮箱-氣相色譜法，對淹水期不同高程（175m、155m及140m）垂直所對應(yīng)的水-氣界面CO2和N2O排放通量進(jìn)行了研究，并分析了各種環(huán)境因素對落干期及淹水期CO2和N2O排放的影響。主要取得了以下研究結(jié)果:
　　 (1)不同高程生態(tài)系統(tǒng)CO2排放速率具有明

4、顯的季節(jié)變化，主要表現(xiàn)為:夏季高于冬季，落干期高于淹水期。全年CO2排放速率的最大值出現(xiàn)在夏季。在2011年8月到2012年8月觀測期間，不同高程CO2的年排放量順序?yàn)?175m高程(59.37t·hm-2)＞155m高程（49.34t·hm-2）＞180m高程（45.43t·hm-2）＞140m高程(10.71t·hm-2)，表現(xiàn)為消落區(qū)落干時(shí)間越長，CO2排放量越大;常年淹水的140m高程年總排放量(10.71t·hm-2)遠(yuǎn)低于常

5、年落干對照點(diǎn)180m高程(45.43t·hm-2)。
　　 ①落干期
　　 在2010年8月至2012年8月各高程落干期內(nèi)，不同高程生態(tài)系統(tǒng)平均呼吸速率大小順序?yàn)?75m高程(1126.6mg·m-2·h-1)＞165m高程(1052.5mg·m-2·h-1)＞155m高程(876.7mg·m-2·h-1)＞180m高程（668.1mg·m-2·h-1）。對2011年5月23日到2011年9月14日間各高程生態(tài)系統(tǒng)呼吸速

6、率采用單因素方差分析，結(jié)果表明，180m高程生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率與175m高程差異性顯著，與165m高程、155m高程無顯著差異性;175m高程生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率與165m高程、155m高程差異性均達(dá)顯著水平;165m高程生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率與155m高程差異性也達(dá)顯著水平。
　　 通過對各種環(huán)境因素進(jìn)行分析結(jié)果表明，在落干期內(nèi)，所有高程生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率與相應(yīng)的地下5cm處土壤溫度的相關(guān)性均達(dá)顯著水平;180m高程生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率與該高程

7、對應(yīng)的表層土壤濕度、土壤TN和DOC均呈顯著相關(guān)關(guān)系;175m高程生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率與高程所對應(yīng)的表層土壤pH及SOC均具有顯著相關(guān)性;155m高程生態(tài)系統(tǒng)呼吸速率與表層土壤SOC、TN呈顯著相關(guān)關(guān)系。
　　 ②淹水期
　　 整個(gè)觀測期內(nèi)各高程淹水期平均排放通量分別為140m高程（111.8mg·m-2·h-1）＞155m高程（109.5mg·m-2·h-1）＞175m高程(69.1mg·m-2·h-1)。通過對2011年

8、11月21日至2012年2月2日內(nèi)不同高程均淹水期間垂直所對應(yīng)的水-氣界面CO2排放通量進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果表明，175m高程與155m及140m高程間存在顯著差異性，但155m高程與140m高程間差異性不顯著。
　　 通過對各種環(huán)境因素進(jìn)行分析結(jié)果表明，在淹水期內(nèi)，僅140m高程對應(yīng)水面點(diǎn)，水體DOC與水-氣界面CO2排放通量相關(guān)關(guān)系顯著，表層水體溫度、風(fēng)速以及水體pH與水-氣界面CO2的排放通量均無顯著相關(guān)性。
　

9、　 (2)消落區(qū)不同高程間N2O排放通量均存在明顯的季節(jié)變化，一般表現(xiàn)為:夏季較低，甚至出現(xiàn)N2O的吸收，秋季較高;淹水期一般表現(xiàn)為N2O的排放。在2011年8月到2012年8月間，不同高程N(yùn)2O的年排放量為175m高程(771.22mg·m-2)＞180m高程(666.46mg·m-2)＞155m高程(373.18mg·m-2)＞140m高程(244.91mg·m-2)，4個(gè)高程均表現(xiàn)為N2O的排放。
　　 ①落干期

10、　　 在整個(gè)觀測期內(nèi)，155m、165m、175m和180m四個(gè)高程落干期N2O的年均排放通量為:175m高程(498.2mg·m-2)＞180m高程(362.3mg·m-2)＞155m高程(95.3mg·m-2)＞165m高程(16.9mg·m-2)。通過對同一時(shí)間段內(nèi)不同高程N(yùn)2O排放通量進(jìn)行單因素方差分析，結(jié)果表明，各高程間N2O排放通量間無顯著差異。
　　 在落干期內(nèi)，180m高程處N2O的排放通量受表層土壤pH和SM

11、BN影響顯著。溫度、土壤濕度、土壤DOC等影響因素與各高程N(yùn)2O排放通量無顯著相關(guān)關(guān)系。
　　 ②淹水期
　　 在整個(gè)淹水期各高程N(yùn)2O的平均排放通量，175m高程(49.2μg·m-2·h-1)＞155m高程（31.7μg·m-2·h-1）＞140m高程（26.9μg·m-2·h-1），由此可以說明:深水區(qū)N2O排放小于近岸區(qū)。使用單因素方差分析對2011年10月21日到2012年2月2日間不同高程間N2O排放通量差異