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水库温室气体源汇变化是一个复杂的过程，多维度和多变量导致温室气体的源汇变化存在很大的不确定性。揭示水库温室气体源汇特征与机制，对科学客观认识筑坝蓄水对全球气候变化贡献具有重要科学意义。为掌握长江上游流域典型水库温室气体碳通量的分布特征，阐明水库CO2、CH4浓度的影响因素，本论文选取位于长江上游流域的小坝二级、溪洛渡、向家坝、三峡和狮子滩五个不同营养状态的典型水库作为研究对象，利用静态箱法和薄边界层(TBL)模型法定量估算在汛前(5月初~6月初)、汛期(7月中旬~9月初)、汛后(11月中旬~12月底)水库水-气界面CO2、CH4通量，分析表层水体CO2、CH4浓度和水-气界面CO2、CH4扩散通量的时空变化特征，研究主要环境参量对其水库CO2、CH4浓度的影响，采用已有的经验公式估算了水库水-气界面气体交换系数k值，并建立适用于本类型水库的k模型。
本论文的主要研究结论如下：
(1)长江流域典型水库CO2浓度范围为8.46~92.74μmol·L-1，在三峡水库最高，小坝二级水库最低；水库CH4浓度范围为0.011~1.143μmol·L-1，CH4浓度在三峡水库最高，在溪洛渡水库最低，年内不同时期变化显著，整体呈现汛期最高、汛后较低。水-气界面CO2通量范围为-5.72~93.85mmol·(m2·d)-1，平均值为24.81±16.12mmol·(m2·d)-1，低于全球水库CO2平均值，整体表现为大气CO2的“源”，在三峡水库最高，小坝二级水库最低；水-气界面CH4通量范围为0.005~1.094mmol·(m2·d)-1，平均值为0.120±0.182mmol·(m2·d)-1，与全球典型水库相比，CH4通量整体处于较低水平，全年表现为大气CH4的“源”，在三峡水库最高，溪洛渡水库最低，年内不同时期变化显著，整体呈现汛期高于汛后。
(2)长江流域典型水库水温介于8.5~30.4℃，DO、DOC、DTN、DTP浓度分别介于：2.89~20.11、0.31~4.87、1.45~4.09、0.006~0.117mg·L-1，Chl-a浓度介于0.42~78.22μg·L-1。水库CO2浓度与DO、Chl-a显著负相关，Chl-a表征水体初级生产力，Chl-a浓度越高，增强了浮游植物的光合作用，导致CO2浓度降低，表层水体DO越高，反应浮游植物对CO2影响显著；CO2浓度与DTN、DTP显著正相关，水体氮磷浓度的增加，能提高水生植物初级生产力，増加水体呼吸作用，引起水体CO2浓度上升。水库CH4浓度与DOC、DTP显著正相关，DOC为CH4的产生提供反应底物，磷的输入可以为水生生物活动供应底物，并加快水生生物的呼吸作用，降低水体DO，形成厌氧环境，从而促进了产甲烷作用，导致水体CH4浓度升高，但CH4在向上扩散过程中不断被DO氧化，受到水深影响显著，因此，CH4浓度与水深显著负相关。
(3)水-气界面碳通量取决于温室气体浓度差以及气体交换系数k值。温室气体浓度差代表水-气界面气体交换的方向和强度，交换的量级依赖气体交换系数k，气体交换系数k对于确定水生生态系统中温室气体的源汇关系至关重要。五个典型水库的k600介于6.9~42.9cm·h-1(均值：24.1±7.1cm·h-1)，其中小坝二级、溪洛渡、向家坝、三峡和狮子滩水库的k600的范围分别为：6.9~29.0、16.2~30.9、16.2~33.1、15.5~39.5、11.4~42.9cm·h-1。CO2与CH4的k600值相近，但整体上CO2的k600值略高于CH4值，CO2和CH4的k600值均表现为汛期约为汛后的2倍。通过建立的k600模型计算的CO2、CH4通量值与静态箱法计算的CO2、CH4通量值比较发现，两者计算的CO2和CH4通量值的变异系数CV值均在90%以上。
本论文通过对长江流域典型水库进行采样和监测分析，监测结果整体上表现为大气CO2和CH4的“源”，对估算水库温室气体通量和年净排放量有重要意义，长期跟踪观测与机理研究仍然是未来水库温室气体研究的关键。
本论文的主要研究结论如下：
(1)长江流域典型水库CO2浓度范围为8.46~92.74μmol·L-1，在三峡水库最高，小坝二级水库最低；水库CH4浓度范围为0.011~1.143μmol·L-1，CH4浓度在三峡水库最高，在溪洛渡水库最低，年内不同时期变化显著，整体呈现汛期最高、汛后较低。水-气界面CO2通量范围为-5.72~93.85mmol·(m2·d)-1，平均值为24.81±16.12mmol·(m2·d)-1，低于全球水库CO2平均值，整体表现为大气CO2的“源”，在三峡水库最高，小坝二级水库最低；水-气界面CH4通量范围为0.005~1.094mmol·(m2·d)-1，平均值为0.120±0.182mmol·(m2·d)-1，与全球典型水库相比，CH4通量整体处于较低水平，全年表现为大气CH4的“源”，在三峡水库最高，溪洛渡水库最低，年内不同时期变化显著，整体呈现汛期高于汛后。
(2)长江流域典型水库水温介于8.5~30.4℃，DO、DOC、DTN、DTP浓度分别介于：2.89~20.11、0.31~4.87、1.45~4.09、0.006~0.117mg·L-1，Chl-a浓度介于0.42~78.22μg·L-1。水库CO2浓度与DO、Chl-a显著负相关，Chl-a表征水体初级生产力，Chl-a浓度越高，增强了浮游植物的光合作用，导致CO2浓度降低，表层水体DO越高，反应浮游植物对CO2影响显著；CO2浓度与DTN、DTP显著正相关，水体氮磷浓度的增加，能提高水生植物初级生产力，増加水体呼吸作用，引起水体CO2浓度上升。水库CH4浓度与DOC、DTP显著正相关，DOC为CH4的产生提供反应底物，磷的输入可以为水生生物活动供应底物，并加快水生生物的呼吸作用，降低水体DO，形成厌氧环境，从而促进了产甲烷作用，导致水体CH4浓度升高，但CH4在向上扩散过程中不断被DO氧化，受到水深影响显著，因此，CH4浓度与水深显著负相关。
(3)水-气界面碳通量取决于温室气体浓度差以及气体交换系数k值。温室气体浓度差代表水-气界面气体交换的方向和强度，交换的量级依赖气体交换系数k，气体交换系数k对于确定水生生态系统中温室气体的源汇关系至关重要。五个典型水库的k600介于6.9~42.9cm·h-1(均值：24.1±7.1cm·h-1)，其中小坝二级、溪洛渡、向家坝、三峡和狮子滩水库的k600的范围分别为：6.9~29.0、16.2~30.9、16.2~33.1、15.5~39.5、11.4~42.9cm·h-1。CO2与CH4的k600值相近，但整体上CO2的k600值略高于CH4值，CO2和CH4的k600值均表现为汛期约为汛后的2倍。通过建立的k600模型计算的CO2、CH4通量值与静态箱法计算的CO2、CH4通量值比较发现，两者计算的CO2和CH4通量值的变异系数CV值均在90%以上。
本论文通过对长江流域典型水库进行采样和监测分析，监测结果整体上表现为大气CO2和CH4的“源”，对估算水库温室气体通量和年净排放量有重要意义，长期跟踪观测与机理研究仍然是未来水库温室气体研究的关键。