亞熱帶農(nóng)業(yè)丘陵小流域甲烷、氧化亞氮產(chǎn)生與擴(kuò)散研究——以湖南脫甲河為例.pdf

1、為研究亞熱帶農(nóng)業(yè)小流域水系溶存溫室氣體（甲烷、氧化亞氮）的擴(kuò)散傳輸特性，利用擴(kuò)散模型法，研究了一年周期內(nèi)（2014年4月-2015年4月）脫甲河小流域4級(jí)河段甲烷（CH4）和氧化亞氮（N2O）溶存濃度和擴(kuò)散通量的時(shí)空變化規(guī)律及其與環(huán)境變量的相關(guān)關(guān)系。本論文的主要研究結(jié)果如下：
　　1.脫甲河水體氨態(tài)氮（NH4+-N）、硝態(tài)氮（NO3--N）、溶解性有機(jī)碳（dissolved organic carbon，DOC）和電導(dǎo)率（elec

2、trical conductivity，EC）的年變化范圍分別是0.004-8.32 mg/L（均值1.29±1.49 mg/L）、0.01-3.05 mg/L（均值1.43±0.63 mg/L）、0.92-6.72 mg/L（均值2.99±1.25 mg/L）和50.36-248.43μS/cm（均值138.37±47.56μS/cm），相應(yīng)的河流溶存N2O濃度和擴(kuò)散通量的年變化范圍分別是0.006-1.38μmol/L（均值0.15

3、±0.26μmol/L）和-0.88-337.94μgN/(m2·h)（均值32.50±56.41μgN/(m2·h)）。除在冬季河流源頭區(qū)域觀測(cè)到個(gè)別的負(fù)通量外，N2O擴(kuò)散通量在一年時(shí)間內(nèi)幾乎持續(xù)處于正值，呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化特征，其季節(jié)變化規(guī)律為：冬高（均值70.93±90.89μgN/(m2·h))夏低（均值12.04±9.02μgN/(m2·h))；空間上呈隨河流污染負(fù)荷梯度的增加通量逐步增加的模式。影響脫甲河水體溶存N2O濃度的

4、顯著性因子有EC（r=0.45，p<0.05）、NH4+-N（r=0.44，p<0.05）、NO3--N（r=0.52，p<0.05）和DOC（r=0.49，p<0.05）；水體N2O擴(kuò)散通量與NH4+-N（r=0.50，p<0.05）、NO3--N（r=0.58，p<0.05）、DOC（r=0.46，p<0.05）和EC（r=0.50，p<0.05）呈顯著正相關(guān)，與水體溫度T（r=-0.24，p<0.05）呈顯著負(fù)相關(guān)。
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5、.脫甲小流域水系溶存CH4濃度年均值為（0.61±0.43）μmol/L，變化范圍為0.03-2.23μmol/L；擴(kuò)散通量在一年內(nèi)的變化為1.71-290.08（63.36±50.76）μgC/（m2·h），表現(xiàn)為大氣CH4的凈源。河流溶存CH4濃度和通量的時(shí)空分布均呈現(xiàn)出顯著的差異，且時(shí)空變化規(guī)律具有一致性：季節(jié)變化特征均為春高（93.58±65.24μgC/（m2·h），0.74±0.41μmol/L），冬低（50.79±33.0

6、3μgC/（m2·h），0.53±0.38μmol/L）；空間分布呈現(xiàn)自上游到下游波動(dòng)增加的趨勢(shì)。影響脫甲小流域河流溶存CH4濃度和擴(kuò)散通量的環(huán)境因子中，溶解氧（DO：3.49-12.79（均值7.90±1.78）mg/L）與河流溶存CH4濃度（r=-0.39，p<0.001）和擴(kuò)散通量（r=-0.36，p<0.001）均呈顯著負(fù)相關(guān)，溶解性有機(jī)碳（DOC：0.92-7.38（均值2.99±1.25）mg/L）與河流溶存CH4濃度（r=

7、0.50，p<0.001）和擴(kuò)散通量（r=0.44，p<0.001）均呈顯著正相關(guān)，兩者是影響河流溶存CH4濃度和擴(kuò)散通量的主導(dǎo)因子；另外，水體氨態(tài)氮（NH4+-N：0.02-4.37（1.26±1.03）mg/L）、硝態(tài)氮（NO3--N：0.24-2.66（1.43±0.55）mg/L）、鹽度（以電導(dǎo)率EC表示：50.36-248.43（138.37±47.54）μS/cm）對(duì)河流溶存CH4濃度和擴(kuò)散通量具有一定的正效應(yīng)，表現(xiàn)為顯著正

8、相關(guān)；河流水體pH值5.89-8.54（均值6.82±0.31）與CH4濃度呈正相關(guān)，但相關(guān)性不顯著（r=0.20，p<0.05），與通量之間無(wú)顯著關(guān)聯(lián)。
　　3.脫甲小流域內(nèi)，農(nóng)業(yè)面源污染、畜牧養(yǎng)殖以及居民生活廢水和污水的排入造成的河流水體中DOC、NH4+-N、NO3--N的增加以及DO的降低，均能加劇河流中溶存N2O和CH4氣體的產(chǎn)生和排放，使其成為大氣N2O和CH4的一個(gè)重要潛在排放源。
　　該研究可為研究亞熱帶丘陵