江西省水庫溫室氣體釋放及其影響因素分析?

姜星宇，張 路，姚曉龍，徐會顯，李 敏

（1：中國科學院南京地理與湖泊研究所湖泊與環境國家重點實驗室，南京210008）（2：中國科學院大學，北京100049）

江西省水庫溫室氣體釋放及其影響因素分析?

姜星宇1，2，張 路1??，姚曉龍1，2，徐會顯1，2，李 敏1，2

（1：中國科學院南京地理與湖泊研究所湖泊與環境國家重點實驗室，南京210008）（2：中國科學院大學，北京100049）

對江西省柘林、白云山、陡水、洪門、仙女湖5個水庫表面N2O、CH4和CO2這3種溫室氣體的溶存濃度進行測定，估算出這3種溫室氣體在水-氣界面的釋放速率分別為0.29～1.05、3.65～39.42和-51.56～1383.21μg／（m2·h）.與其他環境因素的相關性分析表明，總氮濃度是控制N2O釋放速率的決定性因素；CH4的釋放速率與水體溫度、透明度以及總磷濃度的相關性顯著；而CO2的釋放速率與葉綠素a、總有機碳濃度等環境因素均未發現單一的相關性.根據溫室氣體的全球變暖潛能值計算得到5個水庫溫室氣體總的CO2等效釋放速率（TFeq-CO2）范圍為237.83～2267.83μg CO2-e／（m2·h）.N2O、CH4和CO2的CO2等效釋放速率在TFeq-CO中所占比例范圍分別為13.94%～83.26%、20.54%～175.21%和-140.43%～

2

60.99 %.N2O和CH4的CO2等效釋放速率對TFeq-CO的貢獻基本相當；在柘林和仙女湖水庫中CO2的貢獻為負值，而在其余

2

3個水庫中CO2是水庫所釋放的最為主要的溫室氣體.本實驗中5個水庫溫室氣體的TFeq-CO相當于10.52～377.10 t C／a的

2碳排放，占產生相同電能燃煤發電站年碳排放量的0.05%～1.12%.

溫室氣體釋放；水庫；江西省

人類活動所導致的溫室氣體過度排放，被認為是引起全球變暖的主要原因［1］.一直以來人們認為水利發電能夠代替化石能源從本質上減少溫室氣體的釋放，然而最近一些研究得到的結論卻并非如此［2］.Louis等［3］的研究表明水庫所釋放溫室氣體的全球變暖潛能值相當于人類活動總釋放量的7%，水庫是陸地生態系統中溫室氣體的重要釋放源［4］.Fearnside等［5］研究發現巴西TucuruíDam水庫所釋放的溫室氣體甚至超過了產生同樣電能的化石燃料發電站.雖然越來越多的研究表明水庫是大氣中溫室氣體的重要來源，但也有許多的研究認為水庫所釋放的溫室氣體量微乎其微［6］，因此很難對該問題下一個統一的定論.

水庫的修建改變了流域內碳、氮元素的生物地球化學循環.大壩的攔蓄淹沒了大量土壤、植被，河流進入水庫后流速放緩使水體中的浮游生物碎屑以及其他顆粒態有機物沉降下來［7］，這些條件的改變均會影響溫室氣體的產生和釋放.與河流相比水庫的水力停留時間更長，有利于污染物的累積.就全球范圍而言，水庫的修建使河水的平均滯留時間由原來的16 d增加到47 d［8］.與湖泊相比，水庫更易受到入庫河流的影響，具有較大的補給系數，岸線不穩，兩岸地貌易受侵蝕，流域對水庫的影響更為顯著.這些特點使得水庫溫室氣體的產生機制和釋放速率與其他自然水體相比存在較大差別，需要引起學者的特別關注.水庫溫室氣體的產生主要來自于水庫內有機物的降解［3］.影響溫室氣體釋放速率的因素包括有機質濃度、水體初級生產力、水體溫度、pH值等［2-3，9］.

改革開放以來我國水庫大壩的建設有了突飛猛進的發展，1951-1977年間世界其他國家平均每年建壩335座，而中國為420座，至2005年底中國共有大壩22000座，占世界大壩總數的44%［8］.這些大壩的修建造成了河流流速減緩、沉降加劇，有利于水庫中有機物和營養鹽積累，導致溫室氣體的累積和釋放.有研究表明隨著水庫庫齡的增加，水庫溫室氣體的排放也會隨之加?。?］，但一直以來有關我國南方丘陵地區水庫溫室氣體釋放的研究仍相對缺乏.江西省是我國的水資源大省，同時也是水庫大省，全省共有水庫10819座，其中大型水庫30座，中型水庫263座.水庫及水資源利用率達到72%（http：／／www.jxsl.gov.cn／），因而對江西省水庫溫室氣體釋放的研究顯得尤為重要.本文通過測定江西省5個水庫表面N2O、CH4和CO2的溶存濃度，估算出這3種溫室氣體在水-氣界面的釋放速率，并結合其他環境因素的測定對各環境因素與溫室氣體釋放速率之間的關系進行分析.通過計算3種溫室氣體的CO2等效釋放速率評價不同水庫中N2O、CH4和CO2對總溫室氣體釋放的相對貢獻，以及水力發電作為一種清潔能源對于減少溫室氣體排放的相對價值.

1 材料與方法

1.1 采樣點描述

實驗選擇在江西省柘林、白云山、陡水、洪門、仙女湖5個水庫中進行，其分別位于江西省5大水系流域中的修水流域、撫河流域以及贛江流域（圖1）.其中位于鄱陽湖以西修水流域的柘林水庫是江西省最大的水庫；洪門水庫是撫河第一個綜合性水利樞紐，是江西省“四大水庫”之一；贛江水系是江西省最大的水系，其流域面積占江西省水系總流域面積的1／2，仙女湖水庫、白云山水庫和陡水水庫自南向北分別位于贛江水系支流中的袁河、富田水和上猶江流域.水庫面積范圍為7.5～308.0 km2，其中白云山水庫為中型水庫，其余水庫均為大型水庫.在水質類型上柘林水庫和白云山水庫為Ⅱ類水質，其余水庫為Ⅲ類水質，除了白云山水庫富營養化程度為貧營養外，其他水庫營養狀況均為中營養.5個水庫修建于1950s-1970s，為河流筑壩攔蓄形成，具有防洪、灌溉、發電、養殖、旅游等多種用途，是江西省較早修建的一批大型水利工程，對于研究江西省水庫溫室氣體釋放具有典型性和代表性（表1）.

1.2 樣品的采集和實驗室分析

于2013年8月份對江西省5個水庫進行樣品采集.每個水庫選擇1個采樣點（壩前水深最深處），采集表層水樣（水面下0.5 m），為避免晝夜變化對實驗結果產生的影響，所有水庫樣品采集均在上午7∶00-11∶00之間進行.將采集的水樣緩慢加至25ml的血清瓶中，充分溢流后加入2～3滴50%的ZnCl2溶液以抑制微生物活性，旋緊橡膠塞并密封，低溫避光保存用于水體中N2O、CH4和CO2溶存濃度的測定.用50ml離心管收集水樣用于總氮（TN）、總磷（TP）和總有機碳（TOC）濃度的分析.通過多參數水質測定儀（YSI 6600V2，美國）現場測量水庫表層水體溫度、pH、溶解氧濃度和鹽度.

圖1 江西省水庫點位分布Fig.1 Location of the sampled reservoirs in the Jiangxi Province

表1 水庫基本理化性質Tab.1 General characteristics of reservoirs

水庫表面溫室氣體的溶存濃度采用頂空法測定.先用注射器將12.5 ml的氦氣注入血清瓶中以置換等體積的水樣，在25℃室溫下將血清瓶振蕩30min后靜置30min，使瓶中的溫室氣體在氣液兩相達到平衡狀態.然后用1ml氣密注射器抽取頂空氣體，注入島津GC-2014C型氣相色譜儀中進行測定，并記錄溫室氣體的摩爾分數值（ppm）.載氣為高純N2（99.999%），進樣口溫度、柱溫和電子捕獲檢測器（ECD）溫度分別設定為60、60和200℃，尾吹氣為CH4-Ar（CH4濃度為5%，v／v）.TN、TP和Chl.a濃度參照《湖泊富營養化調查規范》［10］中的方法進行測定.通過過硫酸鹽氧化法同時測定水中的TN和TP濃度，Chl.a濃度采用丙酮提取法測定，經過處理后的樣品通過紫外-可見分光光度計（shimadzu UV-2550PC，Japan）測定其吸光度.采用總有機碳分析儀（shimadzu TOC-VCPN，Japan）測定水體中的TOC濃度.

1.3 N2O、CH4、CO2飽和度和水-氣界面釋放速率計算

根據Dalton分壓定律可以計算出溫室氣體在血清瓶頂空氣體中的濃度（μg／L）；利用Weiss等提供的溶解度公式［11］可以換算出水樣中溶存的氣體濃度，具體方法參照文獻［12］.

N2O、CH4、CO2在水體中的飽和度（R）和過飽和濃度（ΔC）的計算公式如下：

式中，R為溫室氣體的飽和度（%）；ΔC為氣體的過飽和濃度（μg／L），即水體中N2O、CH4和CO2的凈產生量；Cwater為水體中實測氣體濃度（μg／L），Ceq為與大氣達到平衡時水中溫室氣體的理論平衡濃度（μg／L）.根據Weiss［11，13］方程利用實測的溫度和鹽度以及全球年平均大氣N2O、CH4和CO2濃度計算得到Ceq.

水-氣界面N2O、CH4和CO2的釋放速率可由公式（3）、（4）［14］計算得到：

式中，F為水-氣界面的氣體通量（μg／（m2·h））；ΔCsurface為水-氣界面氣體的濃度差（μg／L），即水庫表面溫室氣體的過飽和濃度；k為溫室氣體在水-氣界面的氣體轉移系數（cm／h），其中U表示水面上方風速（由手持風速儀測定）（m／s）；Sc為淡水中N2O、CH4和CO2的施密特常數，ScN2O、ScCH4、ScCO2分別由公式（5）、（6）、（7）［14］計算得到.T為現場水溫（℃）.

通過N2O和CH4的全球變暖潛能值（GWP）將這2種溫室氣體的釋放速率統一轉換為CO2等效釋放速率.在100年的時間尺度下N2O和CH4的GWP分別是CO2的298和25倍［15］，則3種溫室氣體總的CO2等效釋放速率為：

式中，FN2O、FCH4和FCO2分別表示N2O、CH4和CO2的釋放速率（μg／（m2·h））；F（N2O）eq-CO2和F（CH4）eq-CO2分別表示N2O和CH4的等效釋放速率（μg CO2-e／（m2·h））；TFeq-CO2為用CO2表示的各溫室氣體等效釋放速率之和（μg CO2-e／（m2·h））.

1.4 數據處理

本文使用SPSS 20.0和Excel 2013軟件進行數據處理和統計分析.采用Spearman相關系數進行數據相關性分析；采用Mann-Whitney U Test進行均值比較檢驗.

2 結果

2.1 水庫表面溫室氣體的飽和度

5個水庫中N2O飽和度的范圍為127.33%～188.63%，均值為148.65%±21.08%，所有水庫均表現為大氣中N2O的源（圖2）.其中仙女湖水庫表面N2O飽和度為188.63%，明顯高于其他水庫；白云山、柘林、洪門、陡水水庫表面N2O飽和度依次遞增，但相互之間的差異并不明顯.5個水庫表面CH4飽和度的變化范圍是1744.56%～22477.09%，其均值約為N2O飽和度的46倍（7925.22%±7437.67%）.柘林、陡水、白云山、洪門、仙女湖水庫表面CH4飽和度依次增加，所有水庫均表現為大氣中CH4的源.與N2O飽和度相比，仙女湖水庫表面的CH4飽和度與其他水庫之間的差異更為明顯（22477.09%），高出其他水庫一個數量級.CO2在水庫表面的飽和度與N2O和CH4相比具有很大差異.江西省5個水庫表面CO2飽和度的范圍為77.87%～120.38%，均值為105.11%±15.39%.其中白云山、陡水、洪門水庫CO2飽和度依次遞增，均表現為大氣中CO2的源；而仙女湖和柘林水庫表面CO2未飽和，表現為大氣中CO2的匯.

圖2 水庫表面CH4、CO2和N2O的飽和度Fig.2 The saturation of CH4，CO2and N2O in the surface of reservoir

2.2 水庫表面溫室氣體的釋放速率

江西省5個水庫水-氣界面NO2釋放速率的范圍為0.29～1.05μg／（m2·h），均值為0.67±0.29μg／（m2·h），其在不同水庫中的空間差異與N2O飽和度相比有所不同，白云山、陡水、柘林、仙女湖、洪門水庫表面NO2釋放速率依次遞增（圖3）.CH4在水-氣界面釋放速率的變化范圍為3.65～29.42μg／（m2·h），均值為13.30± 10.67μg／（m2·h），受水庫表面CH4飽和度的影響，不同水庫表面的CH4釋放速率同樣表現出明顯的空間差異.其中洪門水庫和仙女湖水庫的CH4釋放速率高出其他水庫一個數量級，而柘林、白云山、陡水水庫之間的差異并不明顯.CO2釋放速率的變化范圍為-51.56～1383.21μg／（m2·h），均值為287.66±646.85μg／（m2·h）.陡水、白云山、洪門水庫CO2的釋放速率依次遞增；而柘林和仙女湖水庫的CO2釋放速率為負值，分別為-51. 56和-589.50μg／（m2·h）.

圖3 溫室氣體在水庫表面的釋放速率Fig.3 Fluxs of greenhouse gas in the surface of reservoirs

3 討論

3.1 溫室氣體釋放的影響因素

N2O在水-氣界面的釋放速率與水體中TN濃度之間存在著顯著的正相關關系（r＝0.99，P＜0.01）（表2）.水庫中N2O的形成主要來自于水體中硝化作用和厭氧區（包括水庫底部滯水層和沉積物）反硝化作用［16］.本研究中未能對N2O的具體形成機制進行分析，但在相關性分析中，N2O的溶存濃度和釋放速率與硝酸鹽（反硝化作用底物）和氨氮（硝化作用底物）之間均未發現單一的相關性，這可能預示著N2O的來源并不唯一，或者說N2O的形成是硝化作用和反硝化作用多種氮循環過程共同作用的結果，因此，N2O的釋放速率僅與氮負荷（TN）存在相關關系.

CH4通常在水庫底部厭氧沉積物中產生，在經過水庫好氧-厭氧界面進入好氧層后會被不斷氧化直至從水庫表面釋放.通過與不同環境因素之間的相關性分析發現，CH4在水-氣界面的釋放速率與水庫表面水溫（P＜0.05）、水體透明度（P＜0.01）和TP濃度（P＜0.01）的相關性均十分顯著.許多研究表明CH4釋放速率與土壤或水體溫度之間存在顯著的相關性［17］.溫度升高能夠增加微生物的活性，而與甲烷氧化菌相比產甲烷菌對溫度變化的響應更為敏感［18］.因此當溫度在這2種細菌能夠承受的范圍內波動時，溫度升高更能促進產甲烷菌的活性進而有利于CH4的產生和釋放.水體透明度往往與水體中顆粒物（有機碎屑、無機顆粒物等）以及溶解態有色有機物等物質濃度呈負相關關系，因此水體透明度較低通常預示著水庫具有較高的有機物輸入量和蓄積量.這些有機物的存在和蓄積可能會促進CH4和CO2的產生和釋放，從而導致CH4的釋放速率與水庫透明度之間存在著顯著的負相關關系.Huttunenet等［19］在對芬蘭北部水庫的研究中也得到了類似的結論.除了水溫和水體透明度外，CH4的釋放速率與TP濃度之間也存在著顯著的正相關關系.水庫TP通過影響浮游植物生物量可能間接影響了CH4的釋放速率.有研究表明浮游植物光合作用固定的有機碳會在之后的循環過程中形成CH［1］4.浮游植物碎屑，即湖庫內源性有機質為水庫底部有機物的累積提供了豐富的易降解碳源，同時加強了水庫底部的厭氧條件，從而為CH4的產生提供了物質基礎和環境條件.

表2 NO2、CH4、CO2釋放速率與環境因素之間的相關性分析Tab.2 Correlation analysis between flux of NO2，CH4，CO2and environmental factors

與CH4的形成不同，CO2既可以在水庫厭氧沉積物中產生，也可以在好氧水體中由有機物降解生成，但與此同時，浮游植物以及水體中其他大型水生植物可以通過光合作用固定CO2.水庫中較高的初級生產力會減弱CO2在水-氣界面的釋放甚至使水體由CO2的釋放源轉變為匯［3］.水溫的變化會影響CO2在水庫表層水體的溶解度［20］，影響水庫透光層的初級生產力和有機物的降解速率［21］，因此水溫對CO2的產生和釋放具有重要影響.作為產生CO2的反應底物，水體中的TOC濃度從本質上決定了CO2的產生和釋放.但本研究中并未發現CO2釋放速率與水溫和TOC之間存在單一的相關關系，水庫表面CO2通量受到更多環境因素的共同影響.Yang等［22］的研究認為浮游植物在水庫表面的分布決定水庫是大氣中CO2的源還是大氣中CO2的匯.在仙女湖水庫中葉綠素a濃度為20.56μg／L，遠高于其他4個水庫（均值為5.62±1.59μg／L），因此可以推測，仙女湖水庫較低的CO2溶存濃度和釋放速率與較強的浮游植物光合作用有關.

3.2 不同地區水體之間溫室氣體釋放速率的比較

溫室氣體在水-氣界面的釋放主要包括濃度擴散和氣泡釋放兩種形式［23］.因為N2O和CO2在水體中具有較高的溶解度，所以它們主要以濃度擴散的形式從水庫表面釋放［22，24］.在熱帶水庫中氣泡釋放是CH4在水-氣界面釋放的主要形式，其次是濃度擴散；而在溫帶水庫中情況與之相反［25］.CH4的氣泡釋放是間歇性的，該過程通常發生在水深低于10m的水庫中［22］.來自于水庫底部氣泡中的CH4氣體會在自下而上的遷移中不斷溶入水體或直接被溶解氧氧化，因而水庫深度決定了CH4是否主要以氣泡的形式從水庫表面釋放［1］.例如在Petit Saut水庫水深為0～3 m的區域，CH4氣泡釋放速率為164±50 mg CH4／（m2·d），而當深度超過8 m時CH4的氣泡釋放速率則接近于0［24］.本實驗未考慮CH4在水庫表面的氣泡釋放速率，對CH4在水-氣界面總的釋放速率造成了一定程度的低估，但5個水庫的平均水深均超過10m，CH4的氣泡釋放不會對其在水庫表面總的釋放速率產生決定性影響.

江西典型水庫中N2O的釋放速率與世界上其他水庫具有一定的可比性，而CH4和CO2的釋放速率則相對較低（表3）.引起這2種溫室氣體釋放速率相對較低的原因主要有以下兩個方面：（1）本研究計算得到的CH4和CO2釋放速率僅代表采樣時間（白天）內溫室氣體瞬時釋放速率，然而CH4和CO2的釋放速率在晝夜之間可能存在很大差別［26］.尤其是在夏季日間強烈的光照條件下，浮游植物通過光合作用固定水體中溶存的CO2，減弱了CO2由水庫表面向大氣的釋放，甚至使部分水庫成為大氣中CO2的匯，而在夜間浮游植物的呼吸作用下，CO2在水庫表面的釋放可能會表現出完全相反的結果.由于存在晝低夜高的變化規律，僅采用白天的采樣結果往往導致計算得到的釋放速率被低估.（2）江西省位于我國經濟欠發達地區，地表水污染程度較低，且土壤類型以低有機質含量、低肥力的紅壤為主［27］，可以推測江西省典型水庫底質的有機質累積程度較弱.從5個水庫的TOC濃度（均值：3.93±0.83 mg／L）也可以看出其水體有機質濃度處在較低水平（表3），水體及底質中較低的有機質濃度均不利于溫室氣體的產生和釋放.

表3 世界各地水庫溫室氣體釋放速率Tab.3 The flux of greenhouse gas on the other literature

3.3 溫室氣體的CO2等效釋放速率

根據公式（8）計算得到5個水庫溫室氣體總的CO2等效釋放速率（表4）.TFeq-CO2的范圍為237.83～2267.83μg CO2-e／（m2·h），其中洪門水庫TFeq-CO2遠高于其他水庫，而其余4個水庫之間的差異并不明顯.我們對水庫中N2O、CH4和CO2的CO2等效釋放速率在TFeq-CO2中所占的比重進行比較，N2O、CH4和CO2所占比例范圍分別為13.94%～83.26%、20.54%～175.21%和-140.43%～60.99%.對于世界各地大多數水庫來說，N2O在TFeq-CO2中的比例通常不超過10%［29］，而江西省5個水庫遠高于這一比例，N2O和CH4對TFeq-CO2的貢獻沒有顯著差別（P＝0.54）.由于柘林水庫和仙女湖水庫表現為大氣中CO2的匯，所以CO2對TFeq-CO2的貢獻為負值；在其他3個水庫中CO2是水庫所釋放的最為主要的溫室氣體，但其在TFeq-CO2中所占的比例仍低于表4引用文獻中的大部分水庫.根據水庫面積（A）計算各水庫溫室氣體的全年釋放速率，進而估算出水庫所對應的年碳排放量（Er），用于與水電站產生相同電能的燃煤發電廠碳排放量（Ep）進行比較.結果表明，所有水庫Er的范圍為10.52～377.10 t C／a，所占Ep的比例僅為0.05%～1.12%，與產生相同電能的燃煤發電廠碳排放量相比顯得微不足道.洪門水庫與三峽水庫［1］和水布埡水庫［30］的Er／Ep處在同一數量級，而明顯高于本實驗中的其他4個水庫，總體來看江西省5個水庫Er／Ep值遠低于表4引用的大部分水庫.本實驗對溫室氣體的釋放速率造成一定程度的低估，且根據夏季實驗數據來評估水庫全年溫室氣體排放存在很大的不確定性，但仍然可以看出與火力發電相比，以柘林、白云山、陡水、洪門、仙女湖水庫為代表的江西省水力發電能夠有效的減少溫室氣體排放.

表4 世界各地水庫溫室氣體年排放量與產生相同電能燃煤電廠年排放量的比較Tab.4 Comparison of emissions by power dams on the other literature with an equivalent thermo-power plant

4 結論

1）江西省5個水庫中TN濃度是影響N2O釋放速率的主要因素；CH4的釋放速率與水溫、透明度以及TP濃度的相關性顯著.

2）江西省5個水庫中N2O的CO2等效釋放速率與CH4相當，而與其他水庫相比本實驗中CH4和CO2的釋放速率均相對較低.

3）與火力發電相比江西省典型水庫水力發電是一種十分清潔的能源.

致謝：感謝中國科學院南京地理與湖泊研究所湖泊與環境國家重點實驗室對樣品分析提供的支持.

［1］ Zhao Y，Wu BF，Zeng Y.Spatial and temporal patterns of greenhouse gas emissions from Three Gorges Reservoir of China. Biogeosciences，2013，10（2）：1219-1230.DOI：10.5194／bg-10-1219-2013.

［2］ Huang W，Bi Y，Hu Z et al.Spatio-temporal variations of GHG emissions from surface water of Xiangxi River in Three Gorges Reservoir region，China.Ecological Engineering，2015，83：28-32.DOI：10.1016／j.ecoleng.2015.04.088.

［3］ Louis VLS，Kelly CA，Ducheminéetal.Reservoir surfacesas sourcesofgreenhouse gases to the atmosphere：A global estimate.BioScience，2000，50（9）：766-775.DOI：10.1641／0006-3568（2000）050［0766：RSASOG］2.0.CO；2.

［4］ Barros N，Cole JJ，Tranvik LJ etal.Carbon emission from hydroelectric reservoirs linked to reservoir age and latitude.Nature Geoscience，2011，4（9）：593-596.DOI：10.1038／ngeo1211.

［5］ Fearnside PM.Greenhouse gasemissions from a hydroelectric reservoir（Brazil's TucuruíDam）and the energy policy implications.Water，Air，and Soil Pollution，2002，133（1／4）：69-96.DOI：10.1023／A：1012971715668.

［6］ Dos Santos MA，Rosa LP，Sikar B etal.Gross greenhouse gas fluxes from hydro-power reservoir compared to thermo-power plants.Energy Policy，2006，34（4）：481-488.DOI：10.1016／j.enpol.2004.06.015.

［7］ Rosa LP，Dos Santos MA，Matvienko B et al.Greenhouse gas emissions from hydroelectric reservoirs in tropical regions. Climatic Change，2004，66（1／2）：9-21.DOI：10.1023／B：CLIM.0000043158.52222.ee.

［8］ Yang Yan.Effects of hydropower development on production and emission of CH4，N2O in river［Dissertation］.Guiyang：Guizhou University，2009.［楊妍.水電開發對河流CH4，N2O產生與釋放的影響分析［學位論文］.貴陽：貴州大學，2009.］

［9］ Fearnside PM.Greenhouse gas emissions from hydroelectric dams：Reply to rosa et al.Climatic Change，2006，75（1）：103-109.DOI：10.1007／s10584-005-9016-z.

［10］ Jin Xiangcan，Tu Qingying eds.Specification for investigation of lake eutrophication.Beijing：China Environmental Science Press，1990：164-178.［金相燦，屠清瑛.湖泊富營養化調查規范.北京：中國環境科學出版社，1990：164-178.］

［11］ Weiss RF，Price BA.Nitrous oxide solubility in water and seawater.Marine Chemistry，1980，8（4）：347-359.DOI：10. 1016／0304-4203（80）90024-9.

［12］ Yao Xiaolong，Xu Huixian，Tang Chenjie etal.Denitrification potentialof high suspend sediments in Poyang Lake，China. China Environmental Science，2015，35（3）：846-855.［姚曉龍，徐會顯，唐陳杰等.鄱陽湖水體懸浮物反硝化潛力模擬研究.中國環境科學，2015，35（3）：846-855.］

［13］ Weiss RF.The solubility of nitrogen，oxygen and argon in water and seawater.Deep Sea Research and Oceanographic Abstracts，1970，17（4）：721-735.DOI：10.1016／0011-7471（70）90037-9.

［14］ Wanninkhof R.Relationship between wind speed and gasexchange over the ocean revisited.Limnology and Oceanography：Methods，2014，12（6）：351-362.DOI：10.4319／lom.2014.12.351.

［15］ IPCC.Climate Change 2007：The physical science basis.Cambridge／New York：IPCC，2007.

［16］ Freymond CV，Wenk CB，Frame CH et al.Year-round N2O production by benthic NOxreduction in amonomictic southalpine lake.Biogeosciences，2013，10（12）：8373-8383.DOI：10.5194／bg-10-8373-2013.

［17］ Xing Y，Xie P，Yang H etal.Methane and carbon dioxide fluxes from a shallow hypereutrophic subtropical Lake in China. Atmospheric Environment，2005，39（30）：5532-5540.DOI：10.1016／j.atmosenv.2005.06.010.

［18］ Topp E，Pattey E.Soils as sources and sinks for atmosphericmethane.Canadian Journal of Soil Science，1997，77（2）：167-177.DOI：10.4141／S96-107.

［19］ Huttunen JT，Alm J，Liikanen A et al.Fluxes ofmethane，carbon dioxide and nitrous oxide in boreal lakes and potential anthropogenic effects on the aquatic greenhouse gas emissions.Chemosphere，2003，52（3）：609-621.DOI：10.1016／S0045-6535（03）00243-1.

［20］ Zhao Xiaojie，Zhao Tongqian，Zheng Hua et al.Greenhouse gas emission from reservoir and its influence factors.Environmental Science，2008，29（8）：2377-2384.［趙小杰，趙同謙，鄭華等.水庫溫室氣體排放及其影響因素.環境科學，2008，29（8）：2377-2384.］

［21］ LüYingchun，Liu Congqiang，Wang Shilu etal.Seasonal variability of p（CO2）in the two Karst reservoirs，Hongfeng and Baihua Lakes in Guizhou Province，China.Environmental Science，2007，28（12）：2674-2681.［呂迎春，劉叢強，王仕祿等.貴州喀斯特水庫紅楓湖、百花湖P（CO2）季節變化研究.環境科學，2007，28（12）：2674-2681.］

［22］ Yang L，Lu F，Zhou X et al.Progress in the studies on the greenhouse gas emissions from reservoirs.Acta Ecologica Sinica，2014，34（4）：204-212.DOI：10.1016／j.chnaes.2013.05.011.

［23］ Huttunen JT，V?is?nen TS，Heikkinen M etal.Exchange of CO2，CH4and N2O between the atmosphere and two northern boreal pondswith catchments dominated by peatlandsor forests.Plantand Soil，2002，242（1）：137-146.DOI：10.1023／A：1019606410655.

［24］ Abril G，Guérin F，Richard S etal.Carbon dioxide andmethane emissionsand the carbon budgetof a10-year old tropical reservoir（Petit Saut，French Guiana）.Global Biogeochemical Cycles，2005，19（4）.DOI：10.1029／2005GB002457.

［25］ Soumis N，Ducheminé，Canuel R etal.Greenhouse gas emissions from reservoirsof thewestern United States.Global Biogeochemical Cycles，2004，18（3）.DOI：10.1029／2003GB002197.

［26］ Li Zhe，Yao Xiao，He Ping etal.Diel variations of air-water CO2and CH4diffusive fluxes in the PengxiRiver，Three Gorges Reservoir.J Lake Sci，2014，26（4）：576-584.DOI：10.18307／2014.0412.［李哲，姚驍，何萍等.三峽水庫澎溪河水-氣界面CO2、CH4擴散通量晝夜動態初探.湖泊科學，2014，26（4）：576-584.］

［27］ Liu Zuxiang.A preliminary study on combined application ofbiochar and nitrogen fertility of typical upland red soil［Dissertation］.Nanjing：Nanjing Agricultural University，2013.［劉祖香.生物黑炭與氮肥配施對典型旱地紅壤地力提升效果的初步研究［學位論文］.南京：南京農業大學，2013.］

［28］ Musenze RS，Grinham A，Werner U et al.Assessing the spatial and temporal variability of diffusivemethane and nitrous oxide emissions from subtropical freshwater reservoirs.Environmental Science and Technology，2014，48（24）：14499-14507.DOI：10.1021／es505324h.

［29］ Guérin F，Abril G，Tremblay A et al.Nitrous oxide emissions from tropical hydroelectric reservoirs.Geophysical Research Letters，2008，35（6）.DOI：10.1029／2007GL033057.

［30］ Zhao Dengzhong，Tan Debao，Wang Zhaohui etal.Measurementand analysis of greenhouse gas fluxes from Shuibuya Reservoir in Qingjiang River Basin.Journal ofYangtze River Scientific Research Institute，2011，28（10）：197-204.［趙登忠，譚德寶，汪朝輝等.清江流域水布埡水庫溫室氣體交換通量監測與分析研究.長江科學院院報，2011，28（10）：197-204.］

［31］ Santos MAD，Rosa LP，Sikar B et al.Gross greenhouse gas fluxes from hydro-power reservoir compared to thermo-power plants.Energy Policy，2006，34（4）：481-488.DOI：10.1016／j.enpol.2004.06.015.

［32］ Huttunen JT，Alm J，Liikanen A et al.Fluxes ofmethane，carbon dioxide and nitrous oxide in boreal lakes and potential anthropogenic effects on the aquatic greenhouse gas emissions.Chemosphere，2003，52（3）：609-621.DOI：10.1016／S0045-6535（03）00243-1.

Greenhouse gas flux at reservoirs of Jiangxi Province and its influencing factors

JIANG Xingyu1，2，ZHANG Lu1??，YAO Xiaolong1，2，XU Huixian1，2＆LIM in1，2
（1：State Key Laboratory of Lake Science and Environment，Nanjing Institute ofGeography and Limnology，Chinese Academy ofSciences，Nanjing 210008，P.R.China）
（2：University ofChinese Academy ofSciences，Beijing 100049，P.R.China）

Five reservoirs located in the Jiangxi Province（Zhelin，Baiyunshan，Doushui，Hongmen and Xiannühu Reservoirs）were sampled in order to estimate the concentrations of greenhouse gas（GHG）in the surface of these reservoirs.The calculation for diffusive fluxesofnitrous oxide（N2O），methane（CH4）and carbon dioxide（CO2）at thewater-air interface indicated that the surface of the reservoirswasa source of N2O and CH4during the sampling period（from 0.29 to1.05，3.65 to39.42μg／（m2·h），respectively）.Zhelin Reservoir（-51.56μg／（m2·h））and Xiannühu Reservoir（-589.50μg／（m2·h））surfaces constituted sinks for CO2.In contrast，the surface of all the other reservoirswere sources of CO2（from 342.53 to 1383.21μg／（m2·h））.A significant correlation was observed between the magnitude of N2O diffusive fluxes and the TN.Water temperature，transparency and TP should affect the CH4fluxes.There was no relationship between the CO2emission and other environmental factors.Taking into account the global warming potential of N2O and CH4，the total fluxs of CO2equivalents（TFeq-CO）was estimated that ranged from

2237.83-2267.83μg CO2-e／（m2·h）.The contribution of N2O，CH4and CO2to TFeq-COrange from 13.94%to 83.26%，20.54%

2to175.21%and from-140.43%to60.99%，respectively.The contribution of N2O to TFeq-COwere similar to thatof CH4in all res-

2ervoirs.For Zhelin and Xiannühu Reservoirs，the contribution of CO2to TFeq-COwas negative，but itwas themost significant in

2the other reservoirs.The TFeq-COfrom each reservoirwere equivalent to the 10.52-377.10 t C／a of the carbon emissiom thatwere

2much lower than the annual CO2emissions from themal power plants burning coal（from 0.05%to 1.12%）.

Greenhouse gas flux；reservoir；Jiangxi Province

DOI 10.18307／2017.0424

?2017 by Journal of Lake Sciences

?科技部基礎性工作專項（2012FY111800-03）資助.2016-07-15收稿；2016-09-05收修改稿.姜星宇（1991～），男，碩士研究生；E-mail：cui19910621＠126.com.

??通信作者；E-mail：luzhang＠niglas.ac.cn.