【摘 要】
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沟塘是典型的小微湿地,虽然其面积小,但数量众多且分布广泛,是全球内陆水体的重要组成部分,在全球碳氮循环中发挥了重要的作用。在地形起伏的丘陵区,沟塘主要分布在低洼的沟谷区域,由坡面产流汇集而成,是承载集水坡地径流并向下游物质输送的重要水文通道,同时也是碳氮发生生物地球化学反应的热点区域。然而,丘陵区沟塘温室气体排放过程被长期忽略,其排放潜力也亟待揭示。本研究选取太湖上游丘陵区四类典型沟塘（茶园塘、村
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沟塘是典型的小微湿地,虽然其面积小,但数量众多且分布广泛,是全球内陆水体的重要组成部分,在全球碳氮循环中发挥了重要的作用。在地形起伏的丘陵区,沟塘主要分布在低洼的沟谷区域,由坡面产流汇集而成,是承载集水坡地径流并向下游物质输送的重要水文通道,同时也是碳氮发生生物地球化学反应的热点区域。然而,丘陵区沟塘温室气体排放过程被长期忽略,其排放潜力也亟待揭示。本研究选取太湖上游丘陵区四类典型沟塘（茶园塘、村塘、林塘和养殖塘）为研究对象,通过沟塘水体和沉积物理化性质及水体中溶存温室气体（N2O、CH4和CO2）浓度的观测,并结合静态箱采样,精准估算了不同类型水塘温室气体的排放潜力,揭示了影响其排放的主要影响因素。主要研究结论如下:（1）不同沟塘水体和沉积物理化指标存在显著的时空差异。总体上,受集水坡地不同土地利用组成的影响,茶园塘水体的总氮和硝态氮年均浓度最高,养殖塘COD年均浓度和p H最高,村塘电导率SPC相对较高;在沉积物中,茶园塘沉积物中氮素的指标浓度最高,而养殖塘总磷及碳素相关指标平均浓度最高。从季节变化来看,不同类型沟塘水体理化指标季节波动明显。其中,不同类型沟塘的物理指标季节变化趋势基本一致,呈现秋冬低春夏高的四季变化特点;而化学指标氮素和碳源浓度随季节呈现不同的变化趋势,比如茶园塘氮素浓度冬春季节高,说明受施肥的影响严重,而养殖塘碳源浓度夏秋季节高,与投放养殖饲料有关。（2）通过对沟塘水体中溶解态N2O、CH4和CO2浓度观测,进一步揭示了水塘中各类温室气体浓度变化的时空特征,并解析了驱动温室气体排放的主要控制因素。总体上,不同类型水塘中各温室气体浓度存在较大差异,比如茶园塘N2O浓度相对较高,超出其饱和浓度的366.7-1555.0%,达到其他沟塘的2-3倍,说明茶园塘N2O排放潜力最大;村塘CO2排放潜力最大,其村塘的CO2饱和度是其它塘1.4-4.3倍;而养殖塘的CH4排放潜力最大,分别是其他水塘的3-5倍;从季节变化来看,不同类型温室气体的存在明显季节差异,多数水塘N2O和CH4溶解态浓度夏秋季远高于冬春季,CO2浓度则表现出冬春季远大于夏秋季的趋势;从昼夜变化来看,茶园塘N2O和CH4溶解态浓度在夜晚逐渐升高,说明夜晚的排放潜力更大;而CO2浓度在白天上午逐渐升高,说明呼吸作用增强;研究还进一步分析了驱动不同温室气体浓度时空变化的主要因素,发现总体上N2O的排放主要受（NO3-N、NO2-N）和DO影响,其中DO饱和度和N2O饱和度呈负相关,氮素会促进反硝化过程;CO2的排放主要受SPC、水温、TN和f DOM影响,SPC与CO2饱和度呈正相关;CH4的排放主要受温度和氮素（NO2-N、NO3-N）影响,NO2-N、NO3-N与CH4饱和度呈负相关。（3）研究采用静态箱估算的通量修正了气体扩散模型,并针对性估算了太湖上游丘陵区典型沟塘不同温室气体的排放通量,研究发现:采用静态箱估算的结果来修正气体扩散模型显著降低了通量估算的不确定性,得出Eq 3（Crusius和Wanninkhof,2003）模型适合于丘陵区沟塘排放通量的估算;进一步应用修正后的扩散模型,发现对于N2O,茶园塘的排放通量最高为12.02μmol·m-2·d-1,分别是村塘、林塘和养殖塘排放的3-4倍;对于CH4,养殖塘的排放通量最高为1.11 mmol·m-2·d-1,林塘最低为0.24 mmol·m-2·d-1;对于CO2,村塘的排放通量最高为87.44 mmol·m-2·d-1,是林塘排放的5.3倍。然而,沟塘由于受集水坡地汇水的影响,温室气体排放多变,估算不确定性较大;在未来的工作中,可以增加采样频率、改进监测的方法或原位修正气体扩散模型等。
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