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河口水产养虾塘是沿海地区水产养殖系统的重要组成部分。研究河口养虾塘CO2和CH4动态对于更好的认识沿海地区养殖系统碳生物地球化学循环规律、完善“碳汇渔业与渔业低碳技术”相关政策的制定等方面具有重要意义。本文选取闽江河口鳝鱼滩湿地和九龙江河口浒茂洲的对虾(Litopenaeus vannamei)养殖塘(下文简称养虾塘)为研究对象,在养殖初期、中期和后期通过野外原位观测和室内培养实验,对两河口养虾塘碳通量关键过程变化特征及其影响因素进行研究。主要研究结果如下:(1)研究期间,闽江河口和九龙江河口(以下简称两个河口)养虾塘沉积物CO2产生速率变化范围分别为29.97～116.23 μg-1 d-1和29.26～107.19 μg g-1d-1,均呈现出养殖中期>初期>后期的特征;沉积物CH4 产生速率变化范围分别为1.26～1.92 μg g-1 d-1和0.96～1.44μgg-1 d-1,前者呈现养殖中期>后期>初期的特征,而后者呈现随养殖阶段推移增加的趋势。统计分析结果显示,闽江河口养虾塘沉积物C02产生速率变化特征与沉积物温度、pH值、盐度、孔隙度及TN含量显著相关,CH4产生速率变化特征与沉积物温度、孔隙度、TC、TN及C:N 比有着显相关关系;九龙江河口养虾塘沉积物C02产生速率变化特征与沉积物温度、pH值、TC及TN,CH4产生速率变化特征与沉积物电导率EC及盐度显著相关。两个河口养虾塘上覆水体CO2产生速率变化范围分别为0.32～0.50 mmol m-2 h-1和0.09～0.36 mmol m-2 h-1,亦均呈现出养殖中期>后期>初期的特征;上覆水体表现为对CH4的消耗,其消耗速率变化范围分别为0.80～5.66μmol m-2 h-1和0.36～5.17μmol m-2h-1,呈现养殖后期>中期>初期的特征。统计分析结果表明,闽江河口养虾塘上覆水体CO2产生速率变化特征与水体温度、TOC、DOC和DIC浓度密切相关,CH4消耗速率特征与水体pH值、溶解氧DO、DOC、盐度及叶绿素a显著相关;九龙江河口养虾塘上覆水体CO2产生速率变化特征与水体温度、盐度、底物供给及叶绿素a密切相关,CH4消耗速率特征与水体pH值、溶解氧DO浓度均呈现显著正相关关系。以上研究结果表明,沉积物有机物厌氧分解产CO2和水体有机物有氧分解产CO2均是河口养虾塘C02的重要来源;养虾塘CH4主要源自于沉积物有机物厌氧CH4代谢过程,而水体因较高溶解氧环境成为养虾塘CH4消耗的重要场所之一。(2)两个河口养虾塘沉积物孔隙水中CO2浓度变化范围分别为35.47～199.42μmol L-1和 14.09～48.05 μmol L-1,CH4浓度变化范围分别为 13.47～94.44 μmol L-1和2.29～29.52 μmol L-1,均呈现养殖中期显著高于养殖初期和后期的特征;水体中CO2浓度在两个河口养虾塘的变化范围分别为7.95～213.57 μmol L-1和13.03～66.40μmol L-1,呈现出养殖初期>中期>后期的变化特征,CH4浓度变化范围分别为0.14～1.22 μmol L-1和0.14～0.68 μmol L-4,均呈现随养殖阶段推移而增加的特征。多元逐步回归分析显示,①闽江河口养虾塘沉积物孔隙水CO2浓度变化特征的49%可通过孔隙水TOC浓度和沉积物pH值来解释,九龙江河口养虾塘沉积物孔隙水(C02浓度变化情况的45%可通过沉积物pH值和温度来解释;孔隙水TOC浓度均是影响闽江河口和九龙江河口养虾塘沉积物孔隙水CH4浓度变化特征的主要因素;②闽江河口养虾塘水体CO2浓度变化特征主要受到水体盐度、溶解氧DO、NH4+-N及PO43--P浓度影响,而水体CH4浓度的变化主要受到水体pH值、盐度及Chl-a浓度的调控;九龙江河口养虾塘水体CO2浓度变化主要受到水体NH4+-N、NO3--N、溶解氧DO及Chl-a浓度的作用,水体CH4浓度的变化主要水体盐度、DIC、NH4+-N浓度及水温的调控。两个河口养虾塘沉积物-水界面C02通量在3个养殖阶段的变化范围分别为0.28～3.46 mmol m-2 h-1和0.18～3.01 mmol m-2 h-1 CH4通量的变化范围分别为5.26～168.81 μmol m-2 h-1和2.93～56.74 μmol m-2 h-1,均呈现出养殖中期>后期>初期的特征。多元逐步回归分析显示,①沉积物温度、孔隙水DIC浓度及沉积物TC含量是影响闽江河口养虾塘沉积物-水界面CO2交换通量变化的主要因素,CH4交换通量变化主要受到沉积物TC含量、孔隙水DIC浓度和沉积物盐度的影响;②九龙江河口养虾塘沉积物-水界面C02交换通量变化主要受到沉积物温度的影响,CH4交换通量变化主要受到沉积物C:N及孔隙水NH4+-N浓度的作用。以上研究结果显示,养虾塘孔隙水CO2和CH4浓度均高于水体中相应的气体浓度,且沉积物-水界面含碳气体交换通量均为正值,表明养虾塘沉积物及其孔隙水是水体CO2和CH4的重要释放源。(3)研究期间,闽江河口和九龙江河口养虾塘水-气界面白天C02总通量变化范围分别为-2.09～3.37 mmol m-2 h-1和-0.49～1.58 mmol m-2 h-1。从养殖阶段来看,两个河口养虾塘在养殖初期和中期的白天均整体上表现为大气中CO2的释放源,而在养殖后期表现为对大气中cO2的吸收。从观测时刻来看,闽江河口养虾塘在养殖初期和中期所测定的时刻(白天)均表现为大气库中cO2释放源,但在养殖后期均表现为对大气中CO2的吸收;九龙江河口养虾塘在养殖初期所测定的时刻(白天)均表现为大气库中cO2释放源,而在养殖中、后期呈现出从观测初始时刻向大气库中释放cO2转变为对大气库中CO2的吸收。以上研究结果表明,随着养殖阶段推移河口养虾塘与大气库之间的cO2交换存在明显的源汇功能转化。这一特征是水体光合作用、生物呼吸作用和有机物质矿化等相互作用的结果。两个河口养虾塘在白天均表现大气中CH4的释放源。基于悬浮箱技术,测定出两个河口养虾塘在白天CH4的总排放通量变化范围分别为0.28～16.28和0.13～1.25 mmol m-2 h-1,均呈现出养殖中期>后期>初期的特征;基于薄边界层模型,初步估算两个河口养虾塘在白天CH4的扩散途径释放通量变化范围分别为0.28～79.85和0.58～32.52μmol m-2 h-1,均呈现出随养殖阶段推移而增加的趋势。据此,本研究初步估算气泡途径释放CH4通量占总通量的比例在闽江河口和九龙河口养虾塘分别介于98.1～99.9%和81.6～99.9%,是养殖期间白天养虾塘CH4进入大气库中的主要途径。(4)研究期间,养虾塘水-气界面C02、CH4通量与沉积物中相应气体产生速率、沉积物-水界面气体交换通量呈现出正相关关系。尽管这种关系在一些情况下未达到显著性水平,但这种正相关关系结果表明,①在时间变化上,养虾塘沉积物较高的气体产生速率及沉积物-水界面气体通量是维持着较高水-气界面碳通量的一个重要条件;②在沉积物气体产生速率及沉积物-水界面碳通量高的河口养虾塘具有高的水-气界面气体通量。(5)统计分析结果显示,闽江河口养虾塘沉积物气体产生速率、水体CO2产生速率与CH4消耗速率、孔隙水溶解性气体浓度、沉积物-水界面气体释放通量、水体溶存气体浓度和水-气界面气体交换通量整体均呈现出高于九龙江河口养虾塘的特征。两个河口养虾塘水体盐度差异是引起上述变化特征的主要因素之一。这一研究结果表明,开展不同盐度梯度下的大空间尺度河口滨海养虾塘碳元素生物地球化学循环研究是今后一个重要内容。