河滨修复湿地中甲烷排放影响因子及调控技术研究

温室气体甲烷（CH4）在全球气候变暖过程中起着重要作用。湿地中的厌氧环境为甲烷的产生提供了条件，其每年的甲烷排放量占大气中排放总量的40-50%。河滨生态系统独特的植被、土壤、地形地貌和水文特征，使其成为修复湿地的理想地点。然而，目前对河滨修复湿地甲烷排放情况的国内外研究较少。本研究着眼于典型河滨修复湿地，监测其土壤理化性质、土壤供氧程度、水位及植物等环境因子和甲烷排放时空规律，研究各环境因子和甲烷排放之间动态响应关系，深入探讨影响甲烷排放量的主要因素。在达到保护湿地生态系统服务功能的同时，通过对河滨修复湿地生态系统主要可控因素- - 植物配置及水文条件的有效调控，以最大限度地减少甲烷排放量。运用系统动力学原理，构建植物配置和水文条件控制下的甲烷排放模型，预测不同调控措施下河滨修复湿地甲烷排放的年际动态变化趋势，为河滨修复湿地的优化设计及合理管理、河滨区域甲烷排放清单的精确编制提供理论依据。

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%。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。本项目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。现已发表和接受的研究论文3篇，其中SCI论文1篇（已投稿），国内学术期刊2篇（接受），基本完成了项目计划书的要求。主要研究结果如下：.（1）不同植被配置和不同水位高度的甲烷排放量均具有明显的季节变化规律，即夏季排放最多，冬季排放最少；.（2）不同植被类型甲烷排放通量的对比分析显示，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增加土壤有机碳的累积，为甲烷产生提供更多基质，也可为甲烷传输提供更多的通道。.（3）在水位为-20~+20 cm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。-20~0 cm水位仅表现出少量甲烷排放，三者之间无显著差异，但与10 cm和20 cm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。.（4）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0 cm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。.（5）添加130 g/kg和260 g/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。.（6）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。