消落带是由于河流、湖泊和水库等水体水位波动变化形成的水位变动带,是陆生生态系统与水生生态系统的交错地带。由于三峡水库采取“蓄清排洪”的管理策略,水库水位在145-175m之间变化,形成了水位落差为30m的消落带,是三峡水库重要组成部分,直接关系到三峡库区乃至长江中下游流域的生态安全。为保证三峡库区生态安全,重庆大学在三峡库区实施了基塘工程、林泽工程等一系列生态工程,取得了良好的生态效益和经济效益。全球气候变化的背景下,水库被认为是温室气体排放源之一,在消落带实施的这些生态工程在温室气体减排、碳汇等方面具有重要的意义,但相关评价等研究工作较少。本研究通过温室气体排放的季节动态监测,采用生命周期评价的方法评价三峡库区基塘工程、林泽工程、天然消落带的碳汇效益,旨在通过优化生态工程设计,提高三峡库区生态工程碳汇效益,实现消落带土地资源的友好可持续利用。根据消落带植物群落特征,实验研究采样点可划分为:消落带传统农业淹没区、天然消落带、林泽工程区、基塘工程区四部分。根据消落带水位变化特征及其植物生长特性,分别在植物生长季节和水淹季节开展温室气体采样。针对研究区域自然环境状况,温室气体采样应用静态箱体法(陆地区域)和漂浮箱体法(水淹区域)两种方法,采用气相色谱法监测样品中CH4、CO2和N2O含量。天然消落、生态工程等植物群落碳汇通过生物量测定的方法确定。研究表明:消落带出露季节,植物生长旺盛,土壤微生物代谢活跃,天然消落带、基塘工程、林泽工程和传统农业等不同土地利用条件下的消落带温室气体排放通量大,明显高于冬季水淹季节,夏季温室气体排放通量贡献全年范围内总通量的80%以上,是温室气体主要的排放季节。夏季消落带水稻田、基塘中CH4排放通量显著高于天然消落带、林泽工程排放通量。在水淹条件下,CH4的产生与水淹条件下厌氧环境有利于产甲烷菌的代谢活动密切相关。与消落带天然水塘相比,基塘工程水体中维管束植物的存在有利于CH4等气体通过植物呼吸作用直接排放进入大气,避免在水体中被氧化。水淹季节消落带CH4、CO2、N2O等温室气体整体呈现弱排放,对年度范围内排放总量的贡献有限,消落带狗牙根等植物群落的排放通量占全年排放通量的比例不足10%,而基塘工程植物群落冬季温室气体排放通量则比较高,在23-10%之间变化。温室气体的排放受植物群落、土壤温度、水体温度、水体溶解氧(DO)、氧化还原电位、p H等的直接或者间接影响。研究表明低温条件限制微生物代谢活性是引起冬季排放通量减少的重要原因之一。消落带不同类型土地利用状态下植物固碳能力不同。研究表明:消落带每种植1ha水稻温室气体净排放通量为3.22 t-CO2.ha-1.year-1,表现为弱碳源。天然消落带每公顷狗牙根群落的净碳汇为1.07 t-CO2.ha-1.year-1,相反狗尾草、水蓼和稗草等其它主要天然消落带植物群落则均表现为弱碳源。基塘工程中慈姑群落和水生美人蕉群落每单位公顷净碳汇效益分别为19.74 t-CO2.ha-1.year-1和16.33 t-CO2.ha-1.year-1,碳汇能力明显强于天然消落带植物群落。林泽工程每公顷合萌群落和香附子群落的净碳汇分别为1.90 t-CO2.ha-1.year-1和3.40 t-CO2.ha-1.year-1。在林泽工程实施的初期阶段,林泽工程固碳能力受林下植物群落影响明显,小白酒草群落和旋鳞莎草群落均表现为弱碳源,其单位公顷排放通量分别为1.33 t-CO2.ha-1.year-1和2.58 t-CO2.ha-1.year-1。但随着林木逐渐适应周期性水淹条件,地上木本植物群落竞争能力增强,森林郁闭度增加,林泽工程整体固碳能力也会逐渐增强。从经济效益考虑,消落带水稻种植每释放1kg CO2产生的直接经济价值约0.23元。基塘工程中太空飞天、水生美人蕉等每固定1kg CO2产生的直接经济价值分别为0.26元和1.43元。在近自然管理条件下,消落带林泽工程每固定1kg CO2产生的市场直接经济价值0.30元。