论文总字数：22547字
目 录
1 绪论……………………………………………………………………1
1.1 研究背景与意义………………………………………………………………………1
1.2 国内外研究进展与不足………………………………………………………………1
1.3 研究目的与内容………………………………………………………………………2
2 研究区域与研究方法…………………………………………………2
2.1 安徽官渡鱼塘概况……………………………………………………………………2
2.2 研究方法………………………………………………………………………………3
2.2.1 仪器架设情况与原始数据采集方法…………………………………………3
2.2.2 数据计算与校正方法…………………………………………………………3
3 结果与分析……………………………………………………………4
3.1 养殖鱼塘CO2通量的时间变化………………………………………………………4
3.1.1 CO2通量不同季节的日变化…………………………………………………4
3.1.2 CO2通量的月、季变化………………………………………………………5
3.2 养殖鱼塘CH4通量的时间变化………………………………………………………7
3.2.1 CH4通量不同季节的日变化…………………………………………………7
3.2.2 CH4通量的月、季变化………………………………………………………7
3.3 养殖鱼塘温室气体通量的影响因素…………………………………………………9
3.3.1 气象因子的时间变化特征……………………………………………………9
3.3.2 养殖鱼塘CO2通量与气象因子的关系………………………………………10
3.3.3 养殖鱼塘CH4通量与气象因子的关系………………………………………12
4 讨论与结论…………………………………………………………13
4.1 讨论……………………………………………………………………………………13
4.1.1 养殖鱼塘温室气体通量与其他研究研究结果的比较………………………13
4.1.2 养殖鱼塘温室气体通量的影响因素与其他研究研究结果的比较…………15
4.2 主要结论………………………………………………………………………………15
5 展望…………………………………………………………………17
5.1 研究特色与创新点……………………………………………………………………16
5.1.1 研究特色………………………………………………………………………16
5.1.2 新的认识………………………………………………………………………16
5.2 展望……………………………………………………………………………………18
参考文献…………………………………………………………………17
致谢………………………………………………………………………20
小型养殖鱼塘温室气体排放通量特征
吴嘉蕙
，China
Abstract：Accessing the emission of CO2 and CH4 in small aquaculture water and its impact factors provides theoretical basis for energy conservation and emission reduction in aquaculture. Temporal variation of CO2 and CH4 fluxes at water-air interface were investigated based on greenhouse gas flux data measured by eddy covariance (EC) method from March 24th 2016 to February 19th 2017 at a small aquaculture pond in Anhui Province. Meanwhile, the meteorological factors that may influence the CO2 and CH4 flux data were also analyzed. The results showed that the monthly variation of CO2 and CH4 fluxes ranged from -0.205 to 0.056 mg · m-2 · s-1 and 0.003-0.479 μg · m-2 · s-1, respectively. And, the annual mean values of CO2 and CH4 fluxes were -0.034 mg · m-2 · s-1 and 0.235 μg · m-2 · s-1, respectively. Therefore, the small aquaculture pond generally functioned as a sink of CO2 and a source of CH4. CO2 fluxes increased initially and decreased afterwards with vapour pressure and solar radiation. CH4 fluxes negatively correlated to air pressure, but positively correlated to water temperature.
Key words：greenhouse gas；CO2 flux；CH4 flux；aquaculture pond
1 绪论
1.1 研究背景与意义
工业革命以来，化石燃料燃烧和人类活动导致大气中CO2、CH4等温室气体浓度急剧上升，到2012年，大气中CO2与CH4浓度已达到393.1 ppm和1819 ppb，其产生的温室效应导致出现全球气候变暖，极大影响了国民经济增长和人类生存发展[1]。作为主要温室气体，CO2、CH4辐射强迫贡献率分别占到18%和64%[2]，因此，如何减少人为温室气体排放来缓解全球变暖已经成为全球面临的主要环境气候难题。
目前对于温室气体排放研究仍集中在河流[3]、水库[4]、湖泊[5][6]等自然生态系统中，但是对于养殖水体温室气体排放通量及环境影响因素等方面的研究仍十分匮乏。尽管养殖水体仅占全球很小一部分水域面积，但随着机械化程度的提高，水产养殖面积也在不断加大，到2015年，我国淡水养殖面积达到 6147.24千公顷，占水产养殖总面积的72.61%[7]。水产养殖过程中，水体会接纳大量有机饲料的投入，而这些有机物利用率很低，大部分会通过鱼类的排泄进入养殖水体和底泥中，造成养殖水体碳负荷大量增加，强烈影响水体中的CO2、CH4循环，进而通过水-气交互作用排放进入大气，增加大气温室气体浓度。因此，准确客观地评价小型养殖水体对大气中CO2、CH4等温室气体浓度变化的贡献及其源汇作用成为考量温室气体引起的全球变暖和环境变化的重要内容。
1.2 国内外研究进展
大量研究结果表明由于世界上大多数湖泊都处于CO2过饱和状态，因此主要是大气CO2的源[8]，但不同纬度带湖泊对大气CO2源汇作用不同。北方芬兰泥炭地附近的湖泊是大气CO2的净源[5]，而美国亚热带地区Apopka湖则是大气CO2的汇[9]。即便观测同一水体，CO2的排放量也有很强的季节性变化，如北卡罗来纳州Neuse河口CO2通量最大值出现在秋季，为271mmol·m-2·d-1，最小值出现在春季，为-38mmol·m-2·d-1[10]。受光合作用和呼吸作用影响，水-气界面CO2交换通量也会存在明显的日变化，如香溪河白天CO2交换通量变化范围(20.1~97.5mg·m-2·h-1)比夜间(32.7~42.5 mg·m-2·h-1)大[11]。水体中CH4的产生主要是碳的代谢过程，且在水体沉积物中有机碳的降解主要是厌氧反应，因此水体向大气排放CH4[12]，如瑞典林雪平大学浅水湖泊年平均CH4通量约为8 mmol·m-2·d-1[13]。大量研究发现，小型富营养化湖泊浅层水体较贫营养水体产生和释放更多的CH4，同样是巴西南部湖泊，夏季贫营养Polegar湖排放的CH4通量(117.34 μmol·m-2·d-1)仅为富营养Biguäs湖(11251.10μmol·m-2·d-1)的1/10[14]。由此可以看出，小型水体的CO2、CH4排放量还存在很大的不确定性，特别对于我国，小型水体以人工养殖鱼塘为主，这种物理、化学性质不同于自然水体的人工小型水体，其对大气CO2、CH4的贡献还没有准确的估算。
准确评价不同水体的CO2、CH4排放量，需要有效，准确的观测方法。当前，针对不同的湖泊，不同研究在测定CO2、CH4通量时使用的方法也各有不同。国内外对于温室气体通量观测最常使用的方法有静态箱法[3][15]，此方法操作简单，但此方法由于单个箱体较小（通常只有0.03m2），往往只能覆盖单点水体，空间代表性不强。还有一些研究者用到梯度法[16][17]及冒泡法[3]，但也存在对下垫面、观测仪器要求过高以及对扩散过程无法得以准确监测的缺陷。而涡度相关法这一微气象学方法因其观测通量代表性强，观测时间尺度自由等优势[18][4]，得到广泛的应用。
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