河滨修复湿地甲烷排放及其影响因素试验研究

【摘要】河滨湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用。河滨湿地在固碳的同时还会释放温室气体,因此其碳源和碳汇功能成为全球气候变化的重点研究问题之一。而甲烷作为主要温室气体之一,对全球温室气体排放的贡献率高达20-39%。近年来,针对人类活动导致河滨湿地结构与功能退化的情况,世界各国都在积极采取措施新建和修复河滨湿地,以恢复其生态服务功能。目前,新建和修复河滨湿地在净化水质、面源污染治理等方面已有较多的研究,然而其甲烷排放的情况还不明确。本文以自行设计和建造的河滨湿地为研究对象,针对其主要可控因素——植物配置及水文条件进行人为调控,并配合外加碳源手段,开展修复河滨湿地的甲烷排放现场试验工作,以研究河滨修复湿地在不同条件下的甲烷排放规律,探讨减少甲烷排放的调控途径,为河滨湿地的优化设计和有效管理提供科学依据。主要研究结果如下：(1)不同植被类型甲烷排放通量的对比分析结果显示,通气组织较发达的芦苇和水葱表现出较低的甲烷排放,仅为黄菖蒲的30%左右,说明通气组织可能对甲烷排放具有抑制作用。植株密度较大的情况下可能会促进甲烷排放,因为较高的植株密度会产生更多的凋落物和分泌物,增加土壤有机碳的累积,为甲烷产生提供更多基质,另一方面,可以为甲烷传输提供更多的通道,导致甲烷排放量增多。(2)在水位为-20～+20cm之间,甲烷排放通量与水位高度显著正相关,甲烷排放通量随着水位的升高而呈指数增加,说明水位升高会明显促进甲烷排放。-20-0cm水位仅表现出少量甲烷排放,三者之间无显著差异(P>0.05),但与10cm和20cm水位的甲烷排放量差异显著,说明淹水环境是促使甲烷产生的必要条件,且随着水位的升高,其对甲烷排放促进作用的贡献率也会增加。(3)湿地淹水时间的长短会对甲烷排放量产生显著影响。当水位达到0cm以上后,甲烷排放量随着淹水时间变长而逐渐增加,在淹水20多天后达到峰值,之后呈现出降低的趋势。(4)添加130g/kg和260g/kg有机碳时的甲烷排放量均高于空白对照,且甲烷排放量随着外源碳用量的增加而明显增加。说明添加外源碳能有效促进湿地甲烷排放,且促进效果与外源碳的用量有关。(5)选择通气组织相对发达的植被,适当降低湿地水位,减少湿地持续淹水时间或采用间歇性淹水方式,延缓或抑制湿地土壤中有机碳的累积,都能有效降低湿地甲烷的排放。
【作者】吴筱；
【导师】刘振鸿；
【作者基本信息】东华大学，环境工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】甲烷；河滨湿地；新建和修复；水文；植被；土壤；

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