文章摘要
张欣悦,肖启涛,刘臻婧,廖远珊,谢晖,邱银国,齐天赐,徐向华,段洪涛.典型农业流域池塘甲烷浓度及扩散排放特征[J].农业环境科学学报,2023,42(4):931-942.
典型农业流域池塘甲烷浓度及扩散排放特征
Dissolved methane concentration and diffusion emission characteristics of ponds in a typical agricultural catchment
投稿时间:2022-09-04  
DOI:10.11654/jaes.2022-0887
中文关键词: 农业流域  池塘  CH4浓度  CH4通量  影响因素
英文关键词: agriculture watershed  pond  CH4 concentration  CH4 flux  influencing factor
基金项目:国家自然科学基金项目(42271114,41801093);江苏省碳达峰碳中和科技创新专项资金项目(BK20220018);农业生态大数据分析与应用技术国家地方联合工程研究中心开放课题(AE202205);巴彦淖尔市科技计划项目(K202124)
作者单位E-mail
张欣悦 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 南京 210044
中国科学院南京地理与湖泊研究所 中国科学院流域地理学重点实验室, 南京 210008 
 
肖启涛 中国科学院南京地理与湖泊研究所 中国科学院流域地理学重点实验室, 南京 210008 qtxiao@niglas.ac.cn 
刘臻婧 湖南省气候中心, 长沙 410118  
廖远珊 西北大学城市与环境学院, 西安 710127  
谢晖 中国科学院南京地理与湖泊研究所 中国科学院流域地理学重点实验室, 南京 210008  
邱银国 中国科学院南京地理与湖泊研究所 中国科学院流域地理学重点实验室, 南京 210008  
齐天赐 中国科学院南京地理与湖泊研究所 中国科学院流域地理学重点实验室, 南京 210008  
徐向华 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心, 南京 210044 xuxianghua@nuist.edu.cn 
段洪涛 中国科学院南京地理与湖泊研究所 中国科学院流域地理学重点实验室, 南京 210008
西北大学城市与环境学院, 西安 710127 
 
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中文摘要:
      为探究农业流域池塘水体CH4动态变化特征,以巢湖北岸典型农业流域——烔炀河流域为研究对象,选取4种不同景观池塘(排污塘、灌溉塘、养殖塘和自然塘),基于为期近1 a的逐月野外调查,探明农业流域不同景观池塘甲烷溶存浓度及其排放特征。结果表明:受人为活动干扰较低的自然塘CH4浓度([0.41±0.29)μmol·L-1]及其扩散排放通量([0.54±0.49)mmol·m-2·d-1]相对较低,但农业活动以及生活污水排放等致使流域内养殖塘、排污塘和灌溉塘成为大气CH4的热点排放区域,其扩散排放通量分别是自然塘的6.0、3.0倍和2.2倍。不同景观池塘CH4排放均表现出明显的时间变化,但因受外源碳氮等生源要素累积以及人为活动干扰等影响,其CH4变化特征有所不同。统计分析表明该流域池塘CH4变化总体上受水温、溶解氧和污染负荷(有机质和营养盐等)等因素驱动。综上,烔炀河农村流域池塘水体是大气CH4的显著排放源,年均CH4溶存浓度和扩散排放通量分别为(1.30±0.78)μmol·L-1和(1.64±1.50)mmol·m-2·d-1,其中养殖塘具有较高CH4扩散排放通量,在未来研究中需要重点关注。
英文摘要:
      This study investigated the dynamic variability of CH4 in four ponds draining distinct landscapes(sewage pond, irrigation pond, aquaculture pond, and natural pond)in the Tongyang River catchment, a typical agricultural catchment, based on field measurements over the period of 1 a. Results showed that these ponds were hot spots of atmospheric CH4 due to agricultural activities and domestic sewage discharge. For comparison, the estimated diffusive CH4 emissions in the aquaculture, sewage, and irrigation ponds were 6.0, 3.0 times, and 2.2 times higher, respectively, than natural ponds[(0.54±0.49)mmol·m-2·d-1] with less human activity. The CH4 varied temporally in the four ponds; however, factors influencing the CH4 variability varied between ponds. Generally, the temporal variability of CH4 was associated with water temperature, dissolved oxygen concentration, and pollutant loadings(e. g., organic matter and nutrients). Overall, the mean dissolved CH4 concentration in ponds of the agricultural catchment was(1.30±0.78)μmol·L-1, and the estimated diffusive CH4 emission was(1.64 ±1.50)mmol · m-2 · d-1, suggesting that the ponds were a significant source of atmospheric CH4. Notably, peak CH4 emissions occurred in aquaculture ponds, which should be further investigated in future research.
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