闽江河口围垦养虾塘水体溶存N2O浓度及水-气界面N2O通量研究

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随着人类对水产品需求量的增加,世界范围内水产养殖塘面积呈现逐渐扩大的趋势。已有研究证实,养殖塘是温室气体潜在的排放源。氧化亚氮(N2O)作为重要的温室气体之一,其浓度的增加会对全球气温升高、臭氧层破坏和酸沉降产生重要影响。对水产养殖系统水体N2O浓度、传输及排放进行全面地研究,对于探讨河口区围垦养殖塘N2O生物地球化学循环具有参考价值,同时也为相关部门开展围垦水产养殖塘的科学管理及温室气体减排工作提供基础数据。本文以闽江河口鳝鱼滩湿地围垦水产对虾(Litopenaeus vannamei)养殖塘(以下简称虾塘)为研究对象,在养殖期(2017年611月)综合运用野外原位观测和室内实验分析方法开展研究,采用顶空平衡-气相色谱法测定虾塘水体溶存N2O浓度及饱和度;采用扩散悬浮箱法和倒置漏斗法分别测定了水-气界面N2O扩散和气泡通量,探究了虾塘水体N2O进入大气库的主要途径。主要研究结果如下:(1)虾塘各环境因子具有明显的时空动态特征。时间上,68月份平均风速、气压、pH、电导率和TDN显著低于911月份,DO、NO3--N、NH4+-N和PO43--P各月之间不具有显著性差异;空间上,除水体DO表层显著高于底层外,其它水体环境因子各层均无显著性差异。(2)虾塘水体溶存N2O浓度变化范围为5.0814.12 nmol·L-1,平均值为8.33±0.07 nmol·L-1,水体N2O饱和度变化范围为105.40335.67%,平均值为180.33±1.43%,虾塘整体上表现为N2O的排放源。时间上,虾塘水体溶存性N2O浓度及饱和度波动较大,911月份水体溶存N2O浓度及饱和度总体高于68月份;空间上,水体溶存N2O浓度及饱和度垂直方向上均未出现分层现象。(3)虾塘水-气界面N2O扩散通量变化范围为0.8512.06μg·m-2·h-1,气泡通量变化范围为0.000040.00039μg·m-2·h-1,N2O总通量的值在0.8512.06μg·m-2·h-1之间。911月份是总通量高值区,其他月份均较低。N2O总通量、扩散通量与风速显著正相关,风力对水-气接触面积和沉积物碳酸盐溶解速度的改变,增加了水体表面N2O的排放通量。(4)采用扩散悬浮箱法和倒置漏斗法分别测定虾塘养殖期N2O进入大气中2个途径的通量,结果显示,N2O扩散通量和气泡通量平均值分别为2.74±1.26μg·m-2·h-1和0.00015±0.00003μg·m-2·h-1,N2O扩散通量占总通量的比重为99.99%,N2O气泡通量占总通的比重为0.01%,呈现扩散通量显著高于气泡通量(P<0.05)的特征,表明虾塘水体N2O进入大气库主要以扩散途径为主。
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