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氧化亚氮(N2O)是继二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)之后的第三大温室气体,鉴于N2O巨大的增温潜势,国内外已对其展开了大量的研究,以期精确测定全球N2O排放清单,现阶段关于我国富营养化较为严重的内陆湖泊N2O释放特征及生成机制的研究尚少。本研究在太湖北部、东部分别选取了富营养化较严重的梅梁湾(藻型湖区)及相对较轻的胥口湾(挺水植物和沉水植物区)作为研究位点,来研究草,藻型湖区N2O释放特征及关键性影响因素。梅梁湾藻型湖区每年夏秋季节蓝藻水华暴发严重,胥口湾水生植物占主导,挺水植物区中芦苇等挺水植物生长占主导,沉水植物区苦草,菹草及马来眼子菜等水生植物占主导。比较不同生态类型湖N2O释放通量及水柱溶存浓度的差异,为评估湖泊水体N2O释放总量提供数据依据。 藻型湖区、挺水植物区及沉水植物区水-气界面N2O通量全年变化范围分别为2.429~79.768、-15.784~115.807、0.613~10.621μg/(m2·h)。水柱溶存N2O浓度全年变化范围分别为0.011~0.029、0.013~0.025、0.011~0.018μmol/L,水-气界面N2O交换通量结果表明夏季是N2O释放通量峰值期。秋冬及春季三季节间无显著性差异。其中藻型湖区全年表现从水体向大气中释放N2O,即表现为源,挺水植物区及沉水植物区在一年中存在“源”“汇”转换。测定了春夏两季水-土界面N2O通量,数据显示,夏季明显高于春季,与水-气界面通量一致。相关性分析显示,N2O水-气界面通量、水柱溶存浓度及水-土界面通量与水体各环境因子间存在相关性。其中藻型湖区受到温度及水柱N、P含量影响较为显著,挺水植物区生长的芦苇可改变水-土界面氧化还原环境,以及改变N2O从水柱中扩散至大气中的途径而影响N2O的释放通量,水质较好的沉水植物区N2O生成与释放受到温度及水柱氧化还原电位影响。此外,根据为期一年的N2O排放的季节排放情况,可推测N2O的生成与排放与各湖区所生长的植物类型及植物的生长期有关。 藻型湖区及挺水植物区N2O的昼夜变化的监测研究得出,水-气界面N2O通量存在明显的昼夜变化模式,即白天升高,夜间下降;藻型湖区水柱溶存N2O浓度也存在明显的昼夜变化模式,而挺水植物区水柱N2O浓度无明显的昼夜变化特征,藻型湖区N2O浓度总体上高于挺水植物区。相关性分析表明藻型湖区N2O排放与水柱溶存N2O浓度存在极显著相关关系(p<0.01),且与环境因子的昼夜变化有关:如水温及水体N、P含量。 室内的条件控制实验表明:藻华添加后,藻类生长及消亡过程中,水柱溶存N2O浓度及水-气界面N2O通量均升高,但在培养后期,随着藻类腐败并覆盖在沉积物柱表层,形成的绝对厌氧环境,生成N2O会被还原,随之水-气界面N2O通量降低。室内添加N营养物质包括NH4+-N和NO3--N作为N2O产生的底物可提升沉积物N2O生成潜力,有机碳作为其产生的底物和能量来源,但高浓度的有机碳会对N2O产生起到抑制作用,盐度改变对于不同类型湖区影响不同,随着温度升高沉积物N2O生成潜力明显增加。这些结果表明藻类的生消过程影响N2O的生成与排放;无机氮源作为氮循环过程的底物会影响N2O的生成与排放,太湖N2O的生成与排放基本不受有机碳及盐度的限制,但受温度的限制,尤其是温度较低的冬季。