科研进展：中国长江温室气体浓度的空间格局和调节因素
作者：禹城站 更新时间：2023-09-13
近期，我站科研工作者在《Journal of Hydrology》发表论文，首次系统地估计了长江沿岸温室气体的空间变化以及土地覆盖和水体生物地球化学因素对三种温室气体的影响。
研究背景
河流是连接陆地和海洋的“管道”，同时也是全球温室气体排放的重要来源，不成比例地输送、排放大量碳氮营养物质。在不同的生态系统类型中，水生生态系统的碳排放可以抵消陆地生态系统净生产力的12-590%。据估计，河流排放的N2O占全球0.18-0.28%，温带和亚热带河流的N2O排放通量较高。在大规模的温室气体估算中忽略水生生态系统的成分组成可能会高估陆地生态系统的碳氮储存规模，然而由于河流数据的空间分布不均，河流温室气体排放量的估算及其不确定。
由于（亚）热带地区大河的表面积大，单位面积的排放量更高，被认为是温室气体的重要贡献者。但全球数据集中关于大河的温室气体浓度和通量仍然不足，农业和城市地区的河流通常具有较高的温室气体排放量。鉴于（亚）热带河流在全球河流表面积中具有重要地位，这些河流在全球温室气体估算中至关重要，但目前该方面的产生和影响因素仍然未知。
由于数据缺乏，再加上对潜在过程的理解不足，我们无法预测大尺度河流温室气体的空间差异性。活跃的气体传输、低溶解度和复杂的来源是造成河流温室气体浓度和排放不确定性的原因。确定大型河流对全球温室气体的贡献需要了解河流温室气体与集水区之间的联系，特别是要考虑到全球大约一半的湿地位于（亚）热带地区。营养物质和有机物可能会增强河流异养微生物对陆源有机碳的分解，同时在一条受到强烈干扰的大河中，总初级生产力可能超过有氧呼吸，导致CO2排放较少，CH4是受到与CO2不同的生物物理因素的调节。尽管已知化肥和污水处理厂的过量氮输入明显增加了N2O浓度，但淡水生态系统中产生N2O的生物地球化学过程的影响因素尚不清楚。
主要结论
(a)长江上、中和下游的采样点分布;
(b)长江沿岸的土地覆盖百分比;
(c)长江流域在中国的相对位置
(a-c)2020年10-11月长江干支流的CO2、CH4和N2O浓度箱线图; (d-f)长江干流CO2、CH4和N2O的浓度分布图
文章总结
本研究首次系统地估计了长江沿岸温室气体的空间变化以及土地覆盖和水体生物地球化学因素对三种温室气体的影响。温室气体没有连续的空间梯度，CO2的空间分布与N2O相似，长江中游的浓度相对较高。回归树方法比单纯的线性回归提高了解释能力，能够更好地整合和理解河流温室气体环境因子的影响。结果表明湿地面积和溶氧含量是预测CO2和CH4浓度空间变化的主要因子，且CO2可以很好地预测N2O，说明了识别温室气体之间的相关性并理解该关系对于预测未来温室气体排放的重要性。与三峡大坝和支流的直接影响不同，陆地和溪流的代谢主导了温室气体的空间变化。
文章来源：Leng P, Li Z, Zhang Q, Koschorreck M, Li F, Qiao Y, Xia J. Deciphering large-scale spatial pattern and modulators of dissolved greenhouse gases (CO2, CH4, and N2O) along the Yangtze River, China[J]. Journal of Hydrology, 2023, 623: 129710.