有色可溶性有機物的溫室氣體效應研究取得進展

2020-12-04 中國科學院

　　湖泊是內陸碳循環的樞紐。溫度上升和富營養化均能在一定程度上促進浮遊植物大量滋生，這部分浮遊植物自身分泌及死亡後釋放大量溶解性有機物(DOM)。這部分DOM生物可利用性強，在微生物等的作用下能快速礦化。有研究表明，微生物在厭氧及部分好氧環境下對DOM的分解能產生大量甲烷。湖泊甲烷的釋放形態通常分為散逸型、冒泡型及水生植物傳輸三種，其中在富營養淺水湖泊，冒泡型甲烷釋放的佔比可達90%。然而由於該類釋放方式隨機性強，因而捕獲其長期變化規律並揭示相應驅動機制十分困難。目前國內外鮮少有開展DOM與冒泡甲烷關聯性的相關報導。鑑於此，中國科學院南京地理與湖泊研究所張運林研究小組與丹麥奧胡斯大學T. Davidson等學者開展合作，結合圍格實驗與室內培養實驗，揭示冒泡甲烷釋放與DOM及其生物可利用性的內在關聯，研究結果發表在水環境領域刊物Water Research上。

　　圍格實驗結果表明，高營養組冒泡甲烷釋放通量(41.5 ± 52.3 mg CH4-C m-2 d-1)顯著高於寡營養組(3.6 ± 5.4 mg CH4-C m-2 d-1)，而6-8月觀測期間溫度對甲烷釋放通量的影響有限。冒泡甲烷釋放通量與葉綠素a、溶解性有機碳DOC及其生物可利用性BDOC、穩定性同位素δ2H、δ18O及δ13C-DOC、內源性DOM螢光組分、超高解析度質譜所解譯的脂肪族類物質相對豐度均呈顯著正相關，與沉水植物蓋度呈顯著負相關。室內24h培養實驗(室溫環境)結果表明，藻源性DOC及DOM螢光組分大幅消耗，伴隨溶解性甲烷濃度的大幅上升(12.5 ± 0.3升至137.1 ± 4.3 nmol L-1)，而土壤淋溶那部分DOM經24h培養後產生甲烷量有限。由此表明，大量營養鹽輸入能在一定程度上促進草藻穩態轉變，增加藻生物量及生物可利用性強的藻源性DOM的產生(如圖)，並能在一定程度上加速溫室氣體排放。

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圖：生物可利用性較高的藻源性DOM在甲烷釋放過程中的潛在作用機制

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