不同水文调控下多泥沙库区湿地甲烷排放特征及响应机制研究

This research would study the characteristic and mechanism of methane emission from reservoir wetlands, with view to the continuous change of wetland landscape pattern and biogenic elements in the middle yellow river basin with the complex water and sediment condition. This research would study the space and time differences of methane emission from reservoir wetlands under different reservoir operation modes, reveal the response mechanism of methane emission to different weter table operation modes under artificial adjustment and construct the emission modle. This research would provide basic study on the effect of sediment-laden reservoir wetlands to global worming and ecological protection of reservoir wetlands.

鉴于我国多泥沙河流黄河中游梯级水库库区湿地在复杂水沙条件下的水文情势急剧变化，库区湿地景观格局、生源要素时空分布不断改变，湿地温室气体受其影响排放过程及其机理极其复杂的现状，现有研究难以揭示人为活动对多泥沙库区湿地温室气体排放的影响机制，因此本项目拟针对受人为影响较大的多泥沙河流湿地温室气体排放特征及响应机制不明的科学问题，以三门峡库区湿地为研究对象，围绕该区域受人为调控影响水文波动大以及多泥沙特征，采用宏观及微观相结合的方法，研究水库运行方式变化条件下的库区多泥沙湿地甲烷排放时空差异，分析多泥沙对温室气体排放影响情况，揭示人为干扰下多泥沙湿地甲烷排放规律及其酶动力学机制，阐明水库不同运行方式下湿地温室气体排放规律及时空变异机理，构建不同水文调控下库区湿地甲烷排放模型。本研究可以完善多泥沙库区湿地温室气体排放等相关研究，并用于水库生态适应性管理和河流生态健康保障，具有较强的现实意义。

三门峡库区在黄河中游特殊的水沙条件下形成湿地生态系统，是黄河区域生物多样性最丰富的区域之一，是多类型湿地的复合体。在空间分布上表现出跨地带性、间断性和随机性；不同类型湿地内部碳氮磷等生源要素时空分布规律及其迁移转化过程存在较大差异，直接影响水库生源要素的迁移转化过程。因此本研究选择三门峡库区湿地为研究区域，围绕湿地甲烷排放问题，在广泛收集整理国内外相关文献资料、系统掌握该领域前沿的基础上，以三门峡湿地为研究对象，从理论和方法上探讨湿地温室气体排放影响因素和机制，利用本课题组在该区长期系统研究的基础优势，收集整理该区域相关背景资料，并进行现场调研，分析研究区域生态环境变化特征，完成试验监控设施布置，根据选取的典型不同类型湿地和样带，了解群落本身特征和生态环境的关系，采用样方方法采集不同时期的湿地植物群落，以及各类群落之间的相互联系。调查指标包括：植物物种种数、数量、生物量，研究植物物种的密度、盖度、频度、优势度、多样性等评价指标变化特征，研究植物物种、生物量、植物群落、栖息地环境、分布面积等时空特征，确定不同类型湿地植物群落特征。并在此基础上设置的典型样带，在样带上监测库区湿地温室气体排放时空差异，研究结果表明三门峡湿地域甲烷的排放通量具有明显的时间变化规律，湿地不同试验区CH4排放通量都表现出较一致的变化趋势，在时间上，夏季及春季月CH4排放通量较大，冬季最小。因此研究区域温室气体排放的总体驱动依然为温度模式。CH4气体排放研究区域的空间变化规律上看，甲烷排放的最大区域为水位变动最大区域，从总体上基本存在由陆域向水域甲烷排放呈现逐渐增加的趋势，然而由于三门峡库区湿地底泥具有较强的泥沙特性，因此可能导致其与一般湿地的排放方式存在一定差异，这可能与三门峡库区湿地特有的水沙特性关系密切，在三门峡库区湿地不同监测点位的有机质等生源要素的空间分布规律与一般湿地存在一定差别，在部分区域有机质含量随着深度呈现由低向高的趋势这与笔者在申请时的推断一直，但是这种现象不是普遍存在，而这种现象与土壤含水率之间有较好相互关系，因此土壤含水率对多泥沙土壤的生源要素的动态分布可能具有较大影响，而且通过对典型样带的温室气体排放研究也发现，在水位变化相对剧烈区域，甲烷排放总体呈现较高的水平，因此由于水文波动导致的营养元素空间分布变化，很可能会影响区域碳氮磷生源要素的迁移转化规律。