【摘 要】
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碳的自然循环过程因为人类的频繁活动遭受迫害,引发当前一些列环境问题。水库生态系统是碳的自然循环中重要的组成部分,本研究为了进一步了解水库生态系统中的自然碳循环,选择了长江重庆主城段为主要研究对象,研究该流域和典型支流（嘉陵江）的水体基本水质指标、水体和底泥沉积物中各形态碳素含量;结合碳稳定同位素技术分析水体碳源温室气体时空分布变化情况以及CH4产生关键途径和水体CO2的主要来源;利用底泥沉积物进行
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碳的自然循环过程因为人类的频繁活动遭受迫害,引发当前一些列环境问题。水库生态系统是碳的自然循环中重要的组成部分,本研究为了进一步了解水库生态系统中的自然碳循环,选择了长江重庆主城段为主要研究对象,研究该流域和典型支流（嘉陵江）的水体基本水质指标、水体和底泥沉积物中各形态碳素含量;结合碳稳定同位素技术分析水体碳源温室气体时空分布变化情况以及CH4产生关键途径和水体CO2的主要来源;利用底泥沉积物进行室内C、N浓度变参模拟实验,结合实验过程中水质指标和碳稳定同位素变化情况分析不同浓度C、N源输入背景下底泥与CH4、CO2的产汇关系,得到以下结论:（1）研究区区域及时间段内水体中CH4浓度变化范围为0.099μmol/L～0.144μmol/L;水体CH4稳定碳同位素范围为-43.25‰～-50.14‰;水体中CO2浓度变化范围为23.051μmol/L～30.143μmol/L;水体CO2稳定碳同位素波动较大,波动范围为-11.07‰～-14.97‰;下游水体受上游水体转输作用明显,干流中下游唐家沱点和郭家沱点位受外源C、N碳输入影响更加明显,CH4、CO2浓度及其碳同位素整体高于上游点位,产甲烷强度更强。（2）CH4产生的关键途径均以乙酸发酵为主,沿程占比波动范围为84%～97%,平均值为90.6%,支流点位大溪沟乙酸发酵占比（97%）明显高于干流点位;水体CO2的来源主要考虑为碳酸盐风化、底物有机质分解、陆源输入三种情况。（3）水体中CO2的浓度与溶解氧DO、溶解性无机碳DIC、和亚硝态氮NO2--N呈显著正相关关系;CH4碳同位素δ13C-CH4与溶解氧DO呈显著正相关关系;而CO2碳同位素δ13C-CO2与溶解氧DO呈显著负相关关系。（4）外源C输入会促进底泥中CH4的产生,并且降低甲烷的氧化速率,使CH4浓度上升;越高浓度的C源输入CH4的产生速率越高,且C源输入后产甲烷菌在第8小时活性最高,产率达到峰值;C1（10 mg/L）浓度碳源输入最适合菌种生长,产甲烷菌产甲烷速率最高。外源C输入会使水体中微生物呼吸作用更加明显,有机质分解产生CO2增多;越高浓度的C源输入会使水体中CO2最后浓度越高,C1（10 mg/L）浓度的C源输入对CO2的产汇影响更加明显;更高浓度的C源输入会使水体最终总体CH4、CO2浓度更高。（5）外源N输入使功能菌活性得到明显提升,CH4浓度会明显增加,并改变了水体及底泥中的C/N值和无机营养环境,使底泥生物种群种类数量发生了改变;低浓度N源输入在反应前6小时表现出对CH4产汇影响更为明显;N1（1mg/L）组浓度氮源输入更适合功能菌在反应核心阶段发挥优势;高浓度N源的输入使水体CO2的产生和消耗机制变得更加复杂,水体中CO2浓度不断波动,对底泥微生物的繁殖、呼吸作用、功能菌群落和数量和CH4、CO2产汇的影响持续时间更长。
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