| 题名 | 三峡水库消落带底泥和植物残体淹水后温室气体排放特征 |
| 作者 | 王正 |
| 答辩日期 | 2019-07-01 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 成都 |
| 导师 | 朱波 |
| 关键词 | 三峡水库消落带 优势草本植物养分富集 底泥和植物残体淹水 温室气体排放 微生物作用 |
| 其他题名 | Characteristics of Greenhouse Gases Emission from Inundation Sediments and Plants Detritus in the Water-level Fluctuation Zone of Three Gorges Reservoir |
| 学位专业 | 土壤学 |
| 英文摘要 | 三峡水库消落带春夏出露，植物生长茂盛，可能拦蓄提取大量库区营养盐。但每当夏末秋初植物生物量最大时，水库开始蓄水，消落带植物淹水腐解，向水体释放养分的同时，伴随大量二氧化碳（CO2）、甲烷(CH4) 和氧化亚氮(N2O)等温室气体（GHGs）排放，消落带可能是GHGs的重要排放源。为此，通过对三峡水库消落带实地调研，采集优势草本植物，测定植物生物量和养分含量，计算植物对土壤养分的富集系数和累积吸收量；选择典型三峡水库消落带底泥和优势草本植物茎叶，开展室内浸泡培养实验，旨在查明消落带底泥和植物茎叶淹水后的GHGs排放过程和通量特征及种间差异，阐明底泥和植物淹水后的GHGs排放的影响因素。论文主要研究结果与结论如下：（1）三峡水库消落带优势草本植物对土壤氮磷的吸收富集能力较高且植物种间差异显著；消落带草本植物的生态化学计量比可通过影响植物生长而影响植物对土壤（底泥）氮磷的富集能力；若仅考虑植物对消落带土壤（底泥）的养分吸收，强富集型和富集型植被（苍耳、青蒿、籽粒苋和狗牙根）具有更强的光合吸收提取效率，生态截污能力强，可作为消落带截污植被恢复草本。（2）底泥淹水后上覆水pH和Eh整体上呈下降趋势，EC先升后降，波动较大，DO浓度前期稍低于中后期。底泥淹水初期GHGs快速排放，中后期平稳排放，CH4和CO2排放速率第2 d达到峰值，分别为1.561 μg·h-1·kg-1、747.03 μg·h-1·kg-1；N2O排放速率淹水第1 d最大，为0.395 ng·h-1·kg-1；CO2和N2O排放速率分别与上覆水DOC和NH4+-N浓度显著正相关（P<0.01），底泥淹水后CO2和N2O排放可能分别受底泥淹水后释放的DOC和NH4+-N驱动。底泥淹水经灭菌处理后，CO2、CH4和N2O的排放速率和累积排放量均显著低于不灭菌处理（P<0.05），可见微生物作用是底泥淹水后GHGs排放的决定性因素。（3）消落带优势草本植物残体淹水后，干重损失由大到小依次为苍耳（69.86%）>鬼针草（63.50%）>水蓼（52.20%）>狗牙根（44.18%），干重损失在淹水后的前7 d最快。植物残体淹水后，上覆水的pH和溶解氧（DO）先降低后增加，上覆水的氧化还原电位（Eh）和电导率（EC）先升后降。消落带优势草本植物残体淹水初期，植物-水-气界面GHGs快速排放，第4~7 d达到峰值，中后期平稳排放。鬼针草和苍耳处理的GHGs排放速率高于狗牙根和水蓼处理，所有植物残体淹水时期的pH、DO和Eh与GHGs排放速率显著负相关，EC与GHGs排放速率显著正相关（P<0.05）。N2O排放速率与上覆水NO3–-N浓度正相关性显著（P<0.01），主要源于植物残体淹水后向上覆水释放的NO3–-N。CO2和CH4排放速率与上覆水的DOC浓度显著正相关（P<0.01），主要源于植物残体淹水向上覆水释放的大量DOC。植物茎叶的形状、初始碳氮含量和植物耐淹性影响植物淹水分解速率、进而影响养分释放和GHGs排放。（4）植物残体淹水期间，鬼针草（CO2：290.64±52.07 g·kg-1；CH4：6.09±0.08 mg·kg-1）和苍耳（CO2：324.92±59.81 g·kg-1；CH4：5.36±0.52 mg·kg-1）的CO2、CH4累积排放量显著高于狗牙根（CO2：154.53±18.83 g·kg-1；CH4：3.38±0.21 mg·kg-1）和水蓼（CO2：191.04±5.31 g·kg-1；CH4：2.67±0.31 mg·kg-1）；苍耳（315.31±35.26 mg·kg-1）、鬼针草（315.89±43.65 mg·kg-1）和水蓼（298.87±43.65 mg·kg-1）的N2O累积排放量显著高于狗牙根（104.48±12.36 mg·kg-1）。 底泥淹水后CO2、CH4和N2O累积排放量分别为1365.54±152.34、1.24±0.03和0.14±0.03 mg·kg-1，分别占植物残体处理平均值的0.56%、28.35%和0.05 %。三峡水库消落带底泥和植物残体淹水后是大气GHGs的排放源，淹水植物残体是最主要的排放源。鬼针草和苍耳残体淹水后GHGs排放量明显较高，狗牙根残体淹水后GHGs排放量最低。（5）植物残体淹水培养溶液经0.1% HgCl2溶液灭菌后，优势植物残体干重损失率明显降低（P<0.05），且由大到小依次为苍耳（24.96%）>鬼针草（24.33%）>水蓼（21.10%）>狗牙根（19.16%），狗牙根淹水后干重损失率仍然最低。各植物残体淹水后的GHGs排放速率显著低于不灭菌处理，于0值上下波动，GHGs累积排放量亦显著降低，CO2累积排放量由154.53~324.92 g·kg-1降至1.58~6.56 g·kg-1；CH4累积排放量从2.27~5.71mg·kg-1降至0.60~1.45 mg·kg-1；N2O累积排放量从86.32~330.98 mg·kg-1降至33.26~81.09 mg·kg-1。微生物作用对植物残体淹水后GHGs的排放起重要作用，是植物残体淹水后GHGs排放的重要驱动条件。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 87 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/33947]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地表生过程与生态调控重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王正. 三峡水库消落带底泥和植物残体淹水后温室气体排放特征[D]. 成都. 中国科学院大学. 2019. |
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