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鱼塘湿地养殖关键期甲烷排放特征及动态研究(附件)

2021-08-21 15:47编辑: www.51jrft.com51今日论文网
甲烷(CH4)是大气中重要的温室气体,其对全球气候变暖的增温贡献已达18%。水产养殖是大气CH4的一个重要的排放源,我国又是世界上最大的淡水养殖国家,故水产养殖的CH4排放对环境的影响不可忽视。本研究以我国江苏省兴化市新舍村典型的鱼塘养殖湿地为对象,通过漂浮通量箱法原位观测鱼塘湿地养殖关键期CH4排放通量,揭示养殖关键期CH4排放特征以及驱动因子。试验结果(1)鱼塘养殖湿地在养殖关键期CH4排放通量较高,夏季达到峰值;(2)CH4排放与水温呈正相关,与溶解氧(DO)呈显著负相关;(3)水体pH与电导率对鱼塘湿地CH4排放无直接影响。研究表明,水体温度与溶解氧是影响鱼塘养殖湿地养殖关键期CH4排放通量的驱动因子,可通过控制环境驱动因子实现CH4减排。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法3
1.1 研究区域概况3
1.2 试验设计3
1.3 方法4
1.3.1 气体采集与分析4
1.3.2 水样采集与分析4
2 结果与分析4
2.1 养殖关键期CH4排放变化4
2.2 影响鱼塘养殖湿地CH4排放的影响因子5
2.2.1 水体pH5
2.2.2 水体电导率6
2.2.3 水体溶解氧6
3 结论 7
4 讨论 7
4.1 与其他淡水系统相比较7
4.2 不足与展望8
致谢8
参考文献8
鱼塘湿地养殖关键期甲烷排放特征及动态研究
引言
自工业革命以来,人为导致的温室气体浓度已显著增加,目前已到达最高程度,这其中的重要原因是经济和人口增长。在其影响下,大气中的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)浓度增加至过去80万年以来从未达到的水平。现如今,在全球整个气候变化系统中都早已检测到了这类影响和其他人为因素的影响,并且这些影响是自20世纪中叶以来从大范围来讲造成全球变暖的重要原因[1]。
现如今全球面对的严峻环境问题为:温室气体 *51今日免费论文网|www.51jrft.com +Q: ^351916072
所引发的全球变暖。这威胁人着类生存与发展,这已经成为各国政府部门和科学家们关注的焦点[2]。根据政府间气候变化专门委员会(IPCC)工作报告中所述,二氧化碳、甲烷和氧化亚氮是大气中三种最重要的温室气体,其中CH4仅低于CO2,对温室气体的辐射强迫贡献率为18%[3]。人类的活动与生产极大的影响了全球碳、氮循环系统,自1750年至2011年,CH4增长了150%。除此之外,CH4还会参与一系列大气中的化学反应,会影响甚至改变全球的环境气候体系。
水产养殖对大气中甲烷排放做出了主要贡献[4]。David统计了全球474个水生生态系统中温室气体的排放情况,结果表明淡水流域CH4和N2O的排放总量约为全球陆地温室气体排放总量的79%[5]。并且中国是全球最大的淡水养殖国家,在2009年时,我国淡水养殖面积已达到601.8万公顷,占当时水产养殖总面积的77.32%[6],2012年时,我国淡水养殖产生量约为全球总产量的60%[7]。所以本实验以我国江苏省兴化市新舍村典型的鱼塘养殖湿地为对象,通过漂浮通量箱法原位观测鱼塘湿地养殖关键期CH4排放通量,揭示养殖关键期CH4排放特征以及驱动因子。
与水生生态系统的甲烷排放通量的相关研究国外起步较早。研究结果发现:江河、湖水、水渠、水池和蓄水库等淡水生态系统,水底部淤积物有机碳的厌氧分解(图1)的是造成甲烷排放的原因。近50年以来,农业面源污染连续增长以及工业废水和生活污水等大量涌入淡水生态系统,导致淡水水体甲烷的溶存溶度和排放通量都在连续增长[8]。Bastviken等[9]判定淡水生态系统在全世界领域内提供了大气甲烷排放的20%左右。全球淡水水体向大气排放的甲烷到达了工业革命后人为释放的18%[10]。Striegl等[11]得出以上的结论还不一定准确,有低估了湖泊释放对大气甲烷的贡献的可能性。在污染情况尚未解决,并伴随着大量湖水、江河和池塘等淡水生态系统富营养化程度扩大和污染水平加剧,其甲烷排放通量还继续增长[12]

图1 淡水流域生态系统CH4和N2O的产生、转化和输送[13]
Fig. 1 Production, transformation and transmission of CH4 and N2O in the fresh water ecosystems
在季节改变上,在欧洲南波罗的海的河口区域Bange等[14]进行的溶存甲烷结果表明,甲烷的排放通量有明著的季节变动,在Peene河口中观测的研究显示,甲烷的排放量夏季最高,冬季最低。从淡水鱼养殖期间来看,春季和夏季是淡水鱼快速生长发育的关键时期,对淡水鱼投喂饲料量也是最多的阶段。所以本实验选择鱼塘养殖的夏季关键期进行展开研究。
相比较在国外的研究,本国对于淡水流域CH4排放的研究开始晚。在2009年10月至2010年10月期间,我国学者赵炎等[15]通过采用漂浮静态箱法对位于三峡水库的香溪河实行了观测,得到甲烷平均排放通量为244.9 µg m2 h1。但是到当前为止,关于我国内陆水产养殖湿地CH4排放通量时间变化规律及研究方法的差异程度还没有进行深入的研究。
1 材料与方法
1.1 研究区域概况
本研究的实验地址坐落于江苏省兴化市新舍村(32°52′N,119°50′E)。该区域位于长江的中下游,为亚热带季风性气候,常年潮湿,受陆地与海洋性气候所影响,雨水充足,年平均降雨量1090mm,平均光照2143小时,平均气温14.8℃。兴化河流纵横、土地肥饶,有丰硕的水资源。是国家生态模范区,享有“鱼米之乡”的美誉。
1.2 试验设计
实验观测的鱼塘养殖湿地为30m×667m。实验观测周期是从2017年8月26日到2017年11月4日,合计三个月。该观测周期为鱼塘养殖的关键期。该鱼塘养殖湿地采用当地淡水鱼养殖管理的普及模式。即主养鲫鱼,辅养白鲢(鲫鱼和鲢鱼产量为4:1)。鱼塘养殖湿地采取叶轮式增氧机来实施人为加氧。鱼塘养殖湿地中的水质达到“渔业水质标准(GB 116071989)”。

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