發(fā)布時(shí)間：2017-08-15 04:33

  本文關(guān)鍵詞：水生植物對河流、湖泊氧化亞氮產(chǎn)生與排放的影響

  更多相關(guān)文章： 大型絲狀藻類 沉水植物 河流 湖泊 氧化亞氮

【摘要】：河流、湖泊生態(tài)系統(tǒng)排放的溫室氣體對于全球溫室氣體總量的貢獻(xiàn)研究,已成為當(dāng)前相關(guān)研究的熱點(diǎn)。作為淡水生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分,水生植物對河流、湖泊系統(tǒng)溫室氣體排放的影響及其作用機(jī)制需要進(jìn)行深入的探討。本課題首先研究了大型絲狀藻類對不同人類活動(dòng)影響下的河流氧化亞氮(N_2O)產(chǎn)生與排放的影響,并采用原位監(jiān)測與實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)相結(jié)合的方法,分析藻類碳源對于上述河流中N_2O產(chǎn)生和排放的影響,并基于沉積物理化指標(biāo)和生物因子的分析,探討大型絲狀藻類類影響河流N_2O排放的主要作用機(jī)制。接下來,課題研究了由沉水植物光合-呼吸作用引起的水體晝夜溶氧變化對草型湖泊N_2O產(chǎn)生與排放的影響。在該部分研究中,選取典型草型湖泊中具有不同水生植物密度的兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn),并在監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)三天的原位監(jiān)測�，F(xiàn)場采樣和監(jiān)測內(nèi)容包括水樣和沉積物樣品的采集,以及水體理化因子的晝夜變化。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后,分析了水體N_2O濃度、飽和度,沉積物樣品的潛在硝化速率和反硝化速率,并計(jì)算湖泊N_2O擴(kuò)散排放通量。通過上述兩項(xiàng)研究,有助于我們更好的理解水生植物對河流、湖泊生態(tài)系統(tǒng)N_2O產(chǎn)生與排放的影響,深入揭示水生植物在淡水生態(tài)系統(tǒng)溫室氣體排放中的作用,從而為全面認(rèn)識和估算河流、湖泊溫室氣體排放通量提供理論和數(shù)據(jù)支持。本課題主要研究結(jié)果如下:1)大型絲狀藻類類對河流氧化亞氮產(chǎn)生與排放的影響:(1)原位監(jiān)測結(jié)果顯示,不同人類活動(dòng)干擾下的三條河流,其N_2O排放通量存在顯著差異(P0.01)。在實(shí)驗(yàn)期間,位于蘇州河畔夢清園濕地公園中的河流N_2O排放通量最高,達(dá)到21.01±1.26μmol m~(-2) h~(-1)~1080.41±6.63μmol m~(-2) h~(-1),而農(nóng)田區(qū)域的河流N_2O排放通量變化介于10.41±0.24μmol m~(-2) h~(-1)~721.22±9.77μmol m~(-2) h~(-1)之間,位于崇明西沙濕地公園的河流,其N_2O排放通量最低,變化范圍在12.07±0.48μmol m~(-2) h~(-1)~349.47±4.90μmol m~(-2) h~(-1)之間。(2)在實(shí)驗(yàn)室模擬培養(yǎng)期間,藻類在整個(gè)生長周期內(nèi)都顯著影響實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的N_2O產(chǎn)生與排放(P0.01)。其中,相較于空白對照處理,處理組的水體和孔隙水N_2O濃度分別介于66.80±0.64μmol l~(-1)~1080.41±6.63μmol l~(-1)和3.07±0.12μmol l~(-1)~48.60±1.84μmol l~(-1)之間,顯著高于空白對照處理組(P0.01)。此外,實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),藻類在衰亡分解期會更加顯著的增加實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的N_2O排放通量(P0.01),這可能是由于藻類凋亡分解期釋放的碳源,能夠進(jìn)一步促進(jìn)沉積物中的反硝化過程,進(jìn)而顯著增加體系內(nèi)N_2O的濃度和排放量值。(3)為了進(jìn)一步解釋上述現(xiàn)象,對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中碳氮物質(zhì)濃度和微生物活性進(jìn)行監(jiān)測。結(jié)果表明,藻類凋亡分析過程顯著增加了沉積物孔隙水的溶解性有機(jī)碳(DOC)濃度,此時(shí)處理組中的孔隙水DOC濃度可達(dá)16.14±0.64 mg l~(-1)~56.89±3.29 mg l~(-1),顯著高于空白處理組(P0.01)。此外,藻類衰亡的過程顯著增加了沉積物潛在反硝化速率(P0.01)。(4)對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的N_2O排放通量與環(huán)境因子(水體和沉積物理化指標(biāo)、硝化菌、反硝化菌基因豐度)之間的相互有關(guān)系進(jìn)行多元回歸分析,結(jié)果表明,潛在反硝化速率是決定實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中N_2O排放通量的主要作用因子(r~2=0.712,P0.01)。此外,沉積物孔隙水DOC含量和孔隙水NO_3~-等因子與沉積物潛在反硝化速率也存在著顯著正相關(guān)關(guān)系。由此表明,大型絲狀藻類可通過釋放藻類碳源影響河流沉積物反硝化過程,并進(jìn)而影響系統(tǒng)中的N_2O排放。在本實(shí)驗(yàn)中,藻類碳源的影響作用在不同河流的沉積物間并未體現(xiàn)差異性,這說明相較長期積累的陸生碳源而言,藻類碳源更易于被河流沉積物中的微生物所利用,并在短時(shí)期內(nèi)促進(jìn)河流系統(tǒng)中的溫室氣體排放。2)沉水植物對草型湖泊氧化亞氮排放的影響:(1)草型湖泊原位監(jiān)測結(jié)果顯示,相較于沉水植物較少的區(qū)域(對照監(jiān)測點(diǎn)),沉水植物分布密集區(qū)域的N_2O擴(kuò)散通量晝夜變化更為劇烈,水體的溶解氧(DO)濃度晝夜變化幅度也更大,可達(dá)7.60±0.43 mg l~(-1)~19.16±2.13 mg l~(-1)。此外,水草密集區(qū)域的DO濃度均值也顯著高于對照監(jiān)測點(diǎn)(P0.01)。然而,由于本次選取的草型湖泊并非完全封閉狀態(tài),水體流動(dòng)較快,故監(jiān)測期間水體氮營養(yǎng)鹽濃度變化并無顯著趨勢。(2)對兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn)N_2O排放通量和與之相關(guān)的環(huán)境因子(水體和沉積物中的有效碳氮物質(zhì)濃度、基本理化參數(shù)、硝化潛力和反硝化潛力)進(jìn)行多元逐步回歸分析后,發(fā)現(xiàn)水體DO濃度與草型湖泊N_2O排放通量之間呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系(r~2=0.848,P0.001),表明由沉水植物引起的湖泊溶氧晝夜變化,是影響草型湖泊水體N_2O的產(chǎn)生與排放的重要因素之一。這一結(jié)論將為富營養(yǎng)化湖泊修復(fù)研究提供參考,同時(shí)也為全面了解湖泊生態(tài)系統(tǒng)在全球溫室氣體排放中的貢獻(xiàn)作用提供數(shù)據(jù)支持。
【關(guān)鍵詞】：大型絲狀藻類 沉水植物 河流 湖泊 氧化亞氮
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X173;X171
【目錄】：

• 摘要6-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 河流湖泊中氧化亞氮的產(chǎn)生與排放15-24
• 1.2.1 氧化亞氮的產(chǎn)生與排放機(jī)制15-17
• 1.2.2 影響氧化亞氮產(chǎn)生與排放的環(huán)境因素17-21
• 1.2.3 水生植物對N_2O產(chǎn)生與排放的影響機(jī)制21-23
• 1.2.4 人類活動(dòng)對N_2O產(chǎn)生與排放的影響機(jī)制23-24
• 1.3 研究的目的和意義24
• 1.4 研究內(nèi)容和技術(shù)路線24-26
• 1.4.1 研究內(nèi)容24-25
• 1.4.2 技術(shù)路線25-26
• 第二章 大型絲狀藻類對河流氧化亞氮產(chǎn)生與排放的影響26-50
• 2.1 研究區(qū)域和研究方法26-36
• 2.1.1 研究對象與區(qū)域概況26-29
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)29
• 2.1.3 樣品采集和分析29-35
• 2.1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析35-36
• 2.2 研究結(jié)果36-48
• 2.2.1 研究區(qū)域氧化亞氮排放通量和水體濃度比較36-37
• 2.2.2 水體和沉積物理化特征37-38
• 2.2.3 大型絲狀藻類對氧化亞氮排放通量與濃度的影響38-42
• 2.2.4 大型絲狀藻類對水體和沉積物理化性質(zhì)的影響42-44
• 2.2.5 大型絲狀藻類對沉積物潛在反硝化速率和微生物的影響44-47
• 2.2.6 主要環(huán)境影響因子分析47-48
• 2.3 討論48-50
• 第三章 草型湖泊溶氧晝夜變化對氧化亞氮產(chǎn)生與排放的影響50-61
• 3.1 研究區(qū)域和研究方法50-54
• 3.1.1 研究區(qū)域概況50-52
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)52
• 3.1.3 樣品采集和分析52-54
• 3.2 研究結(jié)果54-60
• 3.3 討論60-61
• 第四章 結(jié)論與展望61-65
• 4.1 主要結(jié)論61-63
• 4.2 研究展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-75
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間公開發(fā)表的科研成果75-76
• 致謝76-77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：676306