水位變化下三峽水庫典型消落區(qū)甲烷排放研究.pdf

1、氣候變暖是當今全球面臨的環(huán)境問題,其主要原因是由于大氣中溫室氣體濃度在不斷增加,其中CO2、N2O和CH4被認為是最重要的三種溫室氣體。IPCC(2007)報告指出,在100年尺度下,單位分子甲烷GWP值是CO2的25倍。2005年大氣中甲烷濃度約為1774ppb,達到工業(yè)化前濃度兩倍以上。大氣中甲烷排放源主要包括濕地、森林、海洋、化石燃料燃燒、植物體及凋落物等。而近年來的大量研究也表明,水庫中甲烷的釋放是大氣甲烷不可忽視的一個重要來源

2、。
　　 三峽水庫目前是世界上最大的用于水力發(fā)電的人工水庫,迄今為止,還少有關(guān)于三峽水庫溫室氣體排放的研究報道。開展三峽水庫消落區(qū)甲烷的排放通量及其影響因素研究具有重大的意義,能為精確估算水庫溫室氣體排放量提供依據(jù),為減少水庫溫室氣體在水利工程及水電開發(fā)過程中排放提供參考。
　　 本研究地點設(shè)立在重慶市涪陵區(qū)鎮(zhèn)溪鎮(zhèn)王家溝流域,選擇較為典型的、平坦且寬闊的三峽庫區(qū)消落區(qū),在同一流域內(nèi)分別以180、175、165、155、1

3、45和140m水位高程消落區(qū)生態(tài)系統(tǒng)作為研究對象(其中180m水位高程為永久不淹水對照點,140m高程水面點為永久淹水對照點),利用靜態(tài)暗箱(浮箱).氣相色譜法,研究了不同水位高程生態(tài)系統(tǒng)甲烷的排放情況,探尋水庫消落區(qū)甲烷的排放規(guī)律以及庫區(qū)環(huán)境因子對甲烷排放的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.各高程甲烷排放的季節(jié)變化
　　 在淹水期,175m高程的甲烷排放通量介于-0.25-0.45mg·m-2·h-1之間,波動較大,

4、平均通量為0.17±0.19mg·m-2·h-1:2010年10月的兩次觀測甲烷排放量都較低,排放高峰值出現(xiàn)在11月9日至次年1月24日之間,相比175m高程,永久不淹水對照點180m高程甲烷排放通量相對較低,平均通量為0.05±0.07mg·m-2.h-1,期間180m高程則保持在相對較低的低水平排放和吸收狀態(tài)。將175m高程與180m高程甲烷排放通量進行單因素方差分析。結(jié)果表明,175m高程甲烷通量顯著高于180m高程(P＜0.05

5、)。
　　 145m高程所對應的水-氣界面甲烷排放通量介于0.23-1.9mg·m-2·h-1之間,平均通量為1.294±0.49mg·m-2·h-1,排放特征為在波動中逐漸升高,相比145m高程所對應的水面點,對照點永久淹水140m高程所對應的水-氣界面的甲烷排放通量沒有很大的波動,甲烷排放通量介于0.37-1.49mg·m-2·h-1之間,平均通量為0.975±0.32mg·m-2·h-1,單因素方差分析表明,145m高程水

6、-氣界面甲烷通量顯著高于140m(P=0.010)。
　　 在落干期,175m高程甲烷排放通量介于-0.27-0.16mg·m-2·h-1之間,平均排放通量為0.00±0.08mg·m-2·h-1,期間沒有出現(xiàn)明顯升高或降低的季節(jié)性排放規(guī)律;165m高程的排放通量介于-0.19-0.27mg·m-2·h-1之間,平均排放通量為0.07±0.11mg·m-2·h-1,在2011年3月29日出現(xiàn)了一次排放峰值,達到0.27mg·m-

7、2·h-1,在隨后的觀測中也一直處于較低的排放和吸收狀態(tài);155m高程的甲烷排放通量介于-0.25-0.6mg·m-2·h-1,平均排放通量為0.10±0.25mg·m-2·h-1,分別在2011年5月22日和8月15日出現(xiàn)了兩次排放峰值,分別達到0.61和0.59mg·m-2·h-1。單因素方差分析表明,在155m高程觀測期內(nèi),165m、175m和180m三個高程之間甲烷排放通量均沒有顯著的差異性,而155m高程與180m高程甲烷排放

8、通量達到顯著性差異水平(P=0.028)。
　　 175m高程全年(2010.8.31-2011.8.31)甲烷排放通量介于-0.12-0.45mg·m-2·h-1之間,年平均通量為0.092±0.16mg·m-2·h-1,180m高程在全年(2010.8.31-2011.8.31)的甲烷排放通量介于-0.28-0.23mg·m-1·h-1之間,年平均通量為0.024±0.11mg·m-2·h-1,單因素方差分析表明175m高程

9、甲烷排放通量極顯著的高于180m高程(P=0.015)。
　　 2.環(huán)境因子對消落區(qū)甲烷排放的影響
　　 研究表明,整個觀測期內(nèi),各高程甲烷的排放通量與土壤含水量均呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P＜0.05),其中在175m高程二者之間的相關(guān)性最高,達到了極顯著水平(P=0.000);相關(guān)分析表明,碳含量是影響陸地甲烷排放季節(jié)變化的重要因素,SMBC含量與165m和180m高程甲烷排放通量均達到顯著的相關(guān)關(guān)系(P＜0.05),SOC