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湖库是活跃的碳反应器，每年向大气中排放大量甲烷（CH4），对全球气候变化产生的影响不可小觑。在快速城市化背景下，流域环境持续变化对湖库生态系统的影响加剧。然而，城市湖库尤其是大都市区小型湖库水体碳形态和CH4排放特征鲜有报道。本文以重庆主城区（典型都市区）不同城市化水平下的71个小型湖库为研究对象，通过现场采样试验和室内分析相结合，探讨了人类活动综合影响下大都市区小型湖库水体碳形态、CH4排放的时空特征。并且通过沉积物的有机碳和CH4产气潜势的分析，试图探索CH4产排的关键影响因素。主要研究结果如下：
①为明确都市区小型湖库水体碳形态特征，本文根据都市区小型湖库流域内土地利用类型，将重庆主城区小型湖库划分为五个分区。结果表明，都市区小型湖库水体整体碳储量较高，并表现出轻碳富集的特征。TIC约占TC(32.94±12.15mg·L-1)的3/4。DOC占TC的22.1%~28.9%，但平均值达到7.39±2.62mg·L-1，属于较高水平。TC和TIC表现为秋冬季高于春夏季；而TOC表现为冬春季高于夏秋季；DOC则是冬季高于春夏季，秋季最低。水体碳的季节性规律主要受到温度、降水、水生植物生长等因子的影响。随着城市化水平的提高，小型湖库N、P浓度增加，水环境质量降低，同时有机碳污染累积。从重庆都市区范围内的林地区到都市核心区，TC和TIC呈“梯级”增加，最终在快速化城区和都市核心区达到高浓度水平。而有机碳如TOC、DOC和POC表现为从Ⅰ区到Ⅴ区，波动增加。随着城市化水平的提高，水体总碳和有机碳逐渐富集，快速化城区和都市核心区小型湖库水体的TC、TIC和POC浓度甚至达到林地区的2倍之多。
②本文通过顶空平衡法和飘浮箱法对都市区小型湖库表层水体CH4溶存浓度和CH4排放进行了分析，结果表明，在研究期间小型湖库表层水体CH4溶存浓度全部过饱和，并集中（81%的样本）分布在0.13~0.98μmol·L-1，平均值为0.79±1.20μmol·L-1。季节性规律表现为：夏季（0.94±1.33μmol·L-1）高于春季（0.80±0.75μmol·L-1）和冬季（0.68±0.73μmol·L-1），秋季（0.54±0.48μmol·L-1）最低。CH4排放通量的范围是0.03~3.29mmol·m-2·d-1，本文湖库均CH4排放源。且CH4排放通量均值达到1.07±1.58mmol·m-2·d-1，属较高排放水平。CH4排放通量季节变化明显：夏季最高，达到1.42±2.39mmol·m-2·d-1，秋季（1.16±1.51mmol·m-2·d-1）和春季（1.05±1.14mmol·m-2·d-1）次之，冬季最低（0.63±0.59mmol·m-2·d-1）。小型湖库水体CH4溶存浓度和CH4排放的季节性差异受到温度、降水和碳输入的主导作用。
③本文从土地利用、湖库功能和水环境三方面分析都市区小型湖库水体CH4溶存浓度和CH4排放的特征。结果表明，不同土地利用分区的湖库水体CH4溶存浓度表现为：Ⅴ区高于Ⅲ区、Ⅳ区，并显著高于Ⅰ区和Ⅱ区。CH4排放通量的空间变异性与CH4溶存浓度相似：Ⅲ区（1.28±1.63mmol·m-2·d-1）、Ⅳ区（1.28±1.52mmol·m-2·d-1）和Ⅴ区（1.21±1.02mmol·m-2·d-1）的湖库是强CH4排放源，达到Ⅱ区（0.56±0.87mmol·m-2·d-1）的2倍、Ⅰ区（0.31±0.20mmol·m-2·d-1）的4倍之多；小型湖库的功能类型与人类活动干扰水平相关，研究表明灌溉型（0.94±1.08mmol·m-2·d-1）、养殖型（1.20±1.10mmol·m-2·d-1）和景观型（1.16±1.08mmol·m-2·d-1）湖库CH4排放通量显著高于水源型（0.49±0.68mmol·m-2·d-1）。不同类型的湖库CH4排放的驱动机制复杂，需要进一步研究；小型湖库水体CH4排放通量与水环境关系密切，水温、pH、电导率作为基础代谢因子，与CH4排放通量正相关。CH4排放通量也与TN浓度显著正相关，但与TOC关系更为密切。根据逐步回归分析，TOC、水温和DIC是fCH4的最佳预测因子，可解释12.6%的CH4排放。随着城市化水平的提高，人类活动对小型湖库的干扰愈发剧烈，水环境质量降低且C、N等生源要素输入，进一步促进小型湖库CH4产排。
④为了厘清都市区小型湖库沉积物碳的变异特征及内源产CH4对CH4排放通量的贡献，本文分析了五大分区小型湖库的沉积物有机碳和CH4产气潜势。结果表明：沉积物中易氧化碳是总有机碳的主要成分（占总有机碳的28%~81%）。总有机碳变化范围较大，达到0.77~33.82g·kg-1，平均值为6.99±5.36g·kg-1。易氧化碳、溶解有机碳和微生物量碳的波动范围分别是0.43~17.22g·kg-1、13.43~284.56mg·kg-1、0.83~895.88mg·kg-1，平均值为3.80±2.78g·kg-1、108.44±37.28mg·kg-1、138.72±123.98mg·kg-1。小型湖库沉积物中总有机碳、易氧化碳、溶解有机碳含量均无季节变化。
⑤从Ⅰ区到Ⅴ区，小型湖库沉积物的总有机碳、易氧化碳、溶解有机碳含量呈波动增加的规律，这表明人类的聚集和干扰对小型湖库沉积物的有机碳含量有显著影响。MBC从Ⅰ区到Ⅴ区表现出显著的梯级增加的规律，表明城市化水平高的区域，小型湖库有机碳转化越快。从Ⅰ区到Ⅴ区，CH4产气潜势也表现出波动增大的趋势。通过Pearson分析，沉积物总有机碳和易氧化碳与CH4产气潜势有一定的相关性，并与CH4排放通量正相关，表明沉积物碳在一定程度上会影响CH4产排。不同功能的小型湖库CH4产气潜势为：水源＜灌溉＜景观＜养殖，与不同功能小型湖库CH4排放通量的规律高度一致。都市区人类活动改变了沉积物总有机碳和易氧化碳含量，对小型湖库CH4产气潜势产生了重要的影响。
①为明确都市区小型湖库水体碳形态特征，本文根据都市区小型湖库流域内土地利用类型，将重庆主城区小型湖库划分为五个分区。结果表明，都市区小型湖库水体整体碳储量较高，并表现出轻碳富集的特征。TIC约占TC(32.94±12.15mg·L-1)的3/4。DOC占TC的22.1%~28.9%，但平均值达到7.39±2.62mg·L-1，属于较高水平。TC和TIC表现为秋冬季高于春夏季；而TOC表现为冬春季高于夏秋季；DOC则是冬季高于春夏季，秋季最低。水体碳的季节性规律主要受到温度、降水、水生植物生长等因子的影响。随着城市化水平的提高，小型湖库N、P浓度增加，水环境质量降低，同时有机碳污染累积。从重庆都市区范围内的林地区到都市核心区，TC和TIC呈“梯级”增加，最终在快速化城区和都市核心区达到高浓度水平。而有机碳如TOC、DOC和POC表现为从Ⅰ区到Ⅴ区，波动增加。随着城市化水平的提高，水体总碳和有机碳逐渐富集，快速化城区和都市核心区小型湖库水体的TC、TIC和POC浓度甚至达到林地区的2倍之多。
②本文通过顶空平衡法和飘浮箱法对都市区小型湖库表层水体CH4溶存浓度和CH4排放进行了分析，结果表明，在研究期间小型湖库表层水体CH4溶存浓度全部过饱和，并集中（81%的样本）分布在0.13~0.98μmol·L-1，平均值为0.79±1.20μmol·L-1。季节性规律表现为：夏季（0.94±1.33μmol·L-1）高于春季（0.80±0.75μmol·L-1）和冬季（0.68±0.73μmol·L-1），秋季（0.54±0.48μmol·L-1）最低。CH4排放通量的范围是0.03~3.29mmol·m-2·d-1，本文湖库均CH4排放源。且CH4排放通量均值达到1.07±1.58mmol·m-2·d-1，属较高排放水平。CH4排放通量季节变化明显：夏季最高，达到1.42±2.39mmol·m-2·d-1，秋季（1.16±1.51mmol·m-2·d-1）和春季（1.05±1.14mmol·m-2·d-1）次之，冬季最低（0.63±0.59mmol·m-2·d-1）。小型湖库水体CH4溶存浓度和CH4排放的季节性差异受到温度、降水和碳输入的主导作用。
③本文从土地利用、湖库功能和水环境三方面分析都市区小型湖库水体CH4溶存浓度和CH4排放的特征。结果表明，不同土地利用分区的湖库水体CH4溶存浓度表现为：Ⅴ区高于Ⅲ区、Ⅳ区，并显著高于Ⅰ区和Ⅱ区。CH4排放通量的空间变异性与CH4溶存浓度相似：Ⅲ区（1.28±1.63mmol·m-2·d-1）、Ⅳ区（1.28±1.52mmol·m-2·d-1）和Ⅴ区（1.21±1.02mmol·m-2·d-1）的湖库是强CH4排放源，达到Ⅱ区（0.56±0.87mmol·m-2·d-1）的2倍、Ⅰ区（0.31±0.20mmol·m-2·d-1）的4倍之多；小型湖库的功能类型与人类活动干扰水平相关，研究表明灌溉型（0.94±1.08mmol·m-2·d-1）、养殖型（1.20±1.10mmol·m-2·d-1）和景观型（1.16±1.08mmol·m-2·d-1）湖库CH4排放通量显著高于水源型（0.49±0.68mmol·m-2·d-1）。不同类型的湖库CH4排放的驱动机制复杂，需要进一步研究；小型湖库水体CH4排放通量与水环境关系密切，水温、pH、电导率作为基础代谢因子，与CH4排放通量正相关。CH4排放通量也与TN浓度显著正相关，但与TOC关系更为密切。根据逐步回归分析，TOC、水温和DIC是fCH4的最佳预测因子，可解释12.6%的CH4排放。随着城市化水平的提高，人类活动对小型湖库的干扰愈发剧烈，水环境质量降低且C、N等生源要素输入，进一步促进小型湖库CH4产排。
④为了厘清都市区小型湖库沉积物碳的变异特征及内源产CH4对CH4排放通量的贡献，本文分析了五大分区小型湖库的沉积物有机碳和CH4产气潜势。结果表明：沉积物中易氧化碳是总有机碳的主要成分（占总有机碳的28%~81%）。总有机碳变化范围较大，达到0.77~33.82g·kg-1，平均值为6.99±5.36g·kg-1。易氧化碳、溶解有机碳和微生物量碳的波动范围分别是0.43~17.22g·kg-1、13.43~284.56mg·kg-1、0.83~895.88mg·kg-1，平均值为3.80±2.78g·kg-1、108.44±37.28mg·kg-1、138.72±123.98mg·kg-1。小型湖库沉积物中总有机碳、易氧化碳、溶解有机碳含量均无季节变化。
⑤从Ⅰ区到Ⅴ区，小型湖库沉积物的总有机碳、易氧化碳、溶解有机碳含量呈波动增加的规律，这表明人类的聚集和干扰对小型湖库沉积物的有机碳含量有显著影响。MBC从Ⅰ区到Ⅴ区表现出显著的梯级增加的规律，表明城市化水平高的区域，小型湖库有机碳转化越快。从Ⅰ区到Ⅴ区，CH4产气潜势也表现出波动增大的趋势。通过Pearson分析，沉积物总有机碳和易氧化碳与CH4产气潜势有一定的相关性，并与CH4排放通量正相关，表明沉积物碳在一定程度上会影响CH4产排。不同功能的小型湖库CH4产气潜势为：水源＜灌溉＜景观＜养殖，与不同功能小型湖库CH4排放通量的规律高度一致。都市区人类活动改变了沉积物总有机碳和易氧化碳含量，对小型湖库CH4产气潜势产生了重要的影响。