白洋淀湖泊湿地氧化亚氮排放通量初探.docVIP

白洋淀湖泊湿地氧化亚氮的排放通量初探 万晓红，周怀东，王雨春，刘玲花，陆瑾 中国水利水电科学研究院，北京 100038 摘要：湿地是温室气体氧化亚氮（N2O）的源或汇，研究湿地N2O排放通量的时空变化特性对探究N2O的排放活跃区及减小温室效应有着重要的意义。采用静态箱-气相色谱法对白洋淀湖泊湿地N2O排放通量的时空变化特性及其影响因素进行了初步研究，结果表明白洋淀湖泊湿地N2O的排放呈现明显的时空变化特性，夏季N2O的排放量最大，且湖滨带是其排放的活跃区；白洋淀湖泊湿地优势植被芦苇的生长状况影响N2O的产生与排放，其鲜增加量与N2O的排放通量呈负相关性；土壤含水率的变化与N2O的排放通量有着较好的相关性，土壤含水率升高，N2O的排放通量增加；白洋淀湖泊湿地水中亚硝态氮浓度与N2O的产生和排放关系密切，随着亚硝态氮浓度的增加N2O的排放通量呈对数增长。 白洋淀氧化亚氮生物量土壤含水率亚硝态氮中图分类号：X 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（200）0-1732-07在自然界氮素循环过程中，反硝化作用是湿地、土壤和湖泊等脱氮的主要途径，但其产物N2O会对大气层造成破坏。因为N2O是一种温室气体，它的增温效应在于它能吸收红外波段的能量[1]和减少地表热辐射的向外扩散，其单个分子的温室效应潜力是单个分子CO2的310倍，且其寿命是已知温室气体中最长的，大约为150年[2]。N2O在对流层中相当稳定，其主要的清除机制是平流层光解，即N2O进入平流层后被分解为N2和NO，而NO会造成臭氧层空洞的出现及酸雨的发生。有研究报道，N2O增加一倍将会导致全球气温升高0.44℃，臭氧减少10，紫外线向地球的辐射增加20％[3]。然而，N2O在大气中的含量却以每年0.25%的速率增长[2]，对环境造成了严重影响。 N2O是反硝化作用的重要产物，有研究表明，陆地上至少有一半反硝化作用发生在湿地，因此，湿地具有较高的N2O排放速率，是N2O的源或汇。Schiller等[4]研究发现加拿大哈德逊湾湿地的N2O排放量占排放总量的比例达到了80％。湿地N2O的排放已成为各国温室气体研究不可缺少的一项，而我国对N2O排放的研究多集中于稻田、草地、森林等生态系统，对湿地生态系统的研究主要在三江平原湿地和太湖梅梁湾等湿地，而对白洋淀湖泊湿地N2O的排放研究较少。 白洋淀是华北地区最大的内陆淡水湖泊和湿地，地处京、津、石三角的中心位置，是保护天津市、京九铁路、华北油田等国家重要设施及下游地区防洪安全的重要屏障[5]。白洋淀淀中芦苇密布，沟壕纵横交错，将白洋淀分割成140多个大小不等的湖泊和湿地[6]。因此，研究白洋淀湖泊湿地N2O排放通量的时空变化特性和影响因子，确定白洋淀湿地N2O排放的活跃区，可以为今后控制白洋淀湿地N2O的排放提供参考数据，同时，可为北方淡水湖泊湿地对温室效应的评估提供相关的科学依据。 白洋淀隶属于保定市的安新、容城、雄县、高阳和沧州市的任丘五县（市），汇集了唐河、瀑河、漕河、潴龙河等9 条河流，通过赵王新河泄入独流减河和海河干流入海，素有“华北明珠”之称，总面积约360 km2，四周堤防环绕，多个芦苇湿地分散在淀中。本次试验区域选择在其中的小杨家淀，它是白洋淀中一个典型的湿地区，有宽阔的湖心区、明显的湖滨带和芦苇生长茂盛的陆地区。湖心区水面宽约300 m，水深约1.3 m；湖滨带长约6 m，水位随季节和降水等因素发生变化；陆地区宽约60 m，芦苇发育良好，生长旺盛。 在试验区分别选取了6个典型断面（X1～X6）进行采样分析，其中X1为湖心区，X2、X3为湖滨带（文中所用湖滨带N2O通量为X2和X3通量平均值），即水位变幅区，X4、X5、X6为陆地区（文中所用陆地区N2O通量为X4、X5和X6通量平均值），具体位置见图1。 N2O气体采集采用密闭静态箱法。气体采样箱由顶部密封的箱体（内部抛光的不锈钢圆筒）和中通的底座两部分组成，箱体规格为直径40 cm, 高50 cm，箱体顶部开有三个小孔，分别是聚四氟乙烯管（3 mm）连通的采气孔、风扇接线口和箱内温度探头接线口，箱内顶部边缘两侧对称斜向45°安装两个搅拌小风扇。 底座规格为直径39.9 cm，高25 cm，上部外缘加密封槽（内径1 cm, 深2 cm），密封槽下缘装有充气轮胎（内径39.9 cm, 外径50 cm），起到浮圈的作用。采样箱内还设有测量箱内气体温度的探头，温度探头与温度数显表相连，数显温度计和风扇均由12V蓄电池供电。 图1 白洋淀湖泊湿地采样点示意Fig. 1 Schematic of sampling sites in Baiyangdian wetland N2O气体采集分为无水区采集和水上采集两种形式，在无水区将采样箱底座下部