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脱甲河水系CH4关键产生途径及其稳定碳同位素特征

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【作者】 赵强吕成文秦晓波吴红宝万运帆廖育林鲁艳红王斌李勇

【Author】 ZHAO Qiang;LYU Cheng-wen;QIN Xiao-bo;WU Hong-bao;WAN Yun-fan;LIAO Yu-lin;LU Yan-hong;WANG Bin;LI Yong;Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture,Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Agricultural Environment,Ministry of Agriculture;College of Territorial Resources and Tourism,Anhui Normal University;Hunan Institute of Soil and Fertilizer;Institute of Subtropical Agriculture,Chinese Academy of Sciences;

【机构】 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业部农业环境重点实验室安徽师范大学国土资源与旅游学院湖南省土壤肥料研究所中国科学院亚热带农业生态研究所

【摘要】 为明确脱甲河溶存CH4关键产生途径,明晰水系碳同位素组成及其分布特征,为小流域CH4排放估算和减排提供数据支撑.利用双层扩散模型法估算了CH4浓度和传输通量,研究了周年内脱甲河4级河段(S1S4)水体CH4通量的时空分布及其主控环境因子;运用稳定同位素方法探究了溶存CH4关键产生途径,分析了溶解CH4、悬浮颗粒物和沉积物有机质δ13C分布特征.结果表明:水体pH均值为(7.27±0.03),各河段四季差异均显著;溶解氧(DO)在0.4313.99 mg·L-1内变化,S1河段DO浓度最高且夏、秋季差异显著,其他河段均为冬与春、夏、秋季差异显著;可溶性有机碳(DOC)变化范围是0.348.32 mg·L-1,由S1至S4河段总体呈递增趋势;水体电导率(EC)和氧化还原电位(ORP)变化范围分别是17436μS·cm-1和-52.30674.10 mV,各河段差异明显;铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)浓度分别在0.301.35(平均0.90±0.10)mg·L-1和0.822.45(平均1.62±0.16)mg·L-1内变化.溶存CH4浓度和传输通量变化范围分别是05.28(平均0.46±0.06)μmol·L-1和-0.34619.72(平均53.88±7.15)μg C·m-2·h-1;均存在时空变化且变异规律相似,为春季>冬季>夏季>秋季,S2>S3>S4>S1.通量与水体铵态氮和DOC浓度均呈显著正相关.各级河段均以乙酸发酵产甲烷途径为主导,但不同河段差异明显,乙酸发酵途径产CH4贡献率以S1河段最高(87%),其次为S4(81%),S2、S3分别达到78%和76%.溶存CH4、悬浮颗粒物和沉积物有机质的δ13C均值分别为-41.64‰±1.91‰、-14.07‰±1.06‰和-26.20‰±1.02‰,溶存甲烷δ13C与沉积物有机质的δ13C呈显著正相关,与其传输通量呈极显著负相关.

【关键词】 脱甲河CH4扩散产生途径稳定碳同位素
【基金】 国家自然科学基金项目(41475129,41775157);国家发改委CDM基金项目(2014081)资助~~
【所属期刊栏目】 稳定同位素生态学专栏 (2018年05期)
  • 【DOI】10.13287/j.1001-9332.201805.030
  • 【分类号】X143;X511
  • 【下载频次】72
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