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浅水湖泊水-气界面碳循环的研究

邢阳平

  本文以武汉东湖和鄂州扁担塘为对象,采用静态箱采样和气相色谱分析研究了2003.04-2004.03期间不同营养水平湖区水—气界面的CH_4和CO_2的气体通量以及季节动态,并且对这两种气体的通量在东湖水—气界面的昼夜变化做了观测研究,探讨了影响气体通量的主要因素。并进一步就不同类型水体的湖泊气体通量进行了对照研究,以求探讨不同类型水体气体通量的主要驱动因子。主要得出以下结论:1.总体而言,在一周年内的所有观测中东湖的CH_4对于大气是过饱和的,从东湖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ站释放的CH_4放速率是0.97、1.071和1.136 mg m~(-2)h~(-1),东湖的水—气界面的CH_4通量与水体的营养水平没有显著的相关性,但最大释放通量受到各站点营养水平的影响;温度对于CH_4的释放速率有着显著的促进作用,温度越高,释放速率越快,夏季是CH_4的主要释放释放时段;降雨和风速对于CH_4的释放也有着显著的正相关关系。2.东湖水—气界面的CO_2在一年的观测中变化十分剧烈,出现明显的由释放到吸收再到释放的季节波动,但从年平均看,水一气界面的CO_2呈释放状态,东湖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ站CO_2的释放速率为9.87、13.33和26.06 mg m~(-2) h~(-1),各站点CO_2的释放速率随着水体营养水平的降低而显著升高,这说明水体的富营养化提高了水体的生产力,从而削减了湖泊作为CO_2源的强度。温度和降雨以及风速对于水—气界面的CO_2释放速率的影响不显著。3.通过对东湖水—气界面CH_4通量昼夜变化的观测发现,一年四季的昼夜变化中,东湖中的CH_4在白天和夜间对于大气都是过饱和的,没有明显的氧化现象。CH_4通量在春夏的变化比较剧烈,最大通量和最小通量之间的差异可以达到数百倍;秋冬季节的变化则相对较弱,而且释放平均值也比春夏要低得多。东湖CH_4通量的昼夜变化主要受到水面温度而非水底温度的作用,这暗示了东湖水—气界面CH_4通量更多受到运输机制而非生产机制的调控。4.东湖水—气界面CO_2通量的昼夜变化在一年四季中表现出强烈的吸收与释放的转换,春夏季节的波动模式接近,也最为剧烈;秋冬季节的波动模式接近,白天也没有明显的CO:的吸收。东湖CO:通量的昼夜变化主要受到阳光辐射度的影响,光照影响着水中浮游植物的生命活动而调控着白天水一气界面COZ交换的方向和大小。总之,从这昼夜变化的观测可以看到,在一天中的不同时间CH;和CO:通量有着极为显著的变化。5.通过对草型湖泊扁担塘的调查发现,尽管扁担塘属于中营养水平的湖泊但水体中发现,CH;也是始终处于过饱和状态,通过对扁担塘三个站点的CH;通量的调查营养水平对于扁担塘水一气界面的CH;通量没有显著作用,H、川站大型水生植物生物量的增加,CH;的释放速率明显增大。相反,随着I、同样,扁担塘的CO:通量也随着I、11、111站大型水生植物生物量的增加而显著降低。6.通过对藻型湖泊东湖和草型湖泊扁担塘的比较发现,尽管扁担塘有着比东湖明显低的营养水平,但由于大型水生植物对于CH;释放的促进作用,所以两者的CH;通量差异并不显著。相反,东湖有着比扁担塘显著低的CO:的释放,这显示水体的富营养化有利于降低湖泊碳源的功能。总之,水体的营养水平和水中的生物相互作用调控着湖泊水一气界面温室气体的通量。7.通过对于东湖水一气、水一陆和水一泥界面三个层次,对东湖生态系统的进行碳收支的换算,结果显示,从水一气界面看东湖是一个大气的碳源,每年由东湖水体释放到大气的碳可达880.2t。但对于整个湖泊生态系统而言,东湖却是个较大的碳汇,每年可以净接收SO18.gt的碳。……   
[关键词]:东湖;甲烷;二氧化碳;水-气界面;营养水平;温度;昼夜变化;碳收化
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:华南热带农业大学2004年