水庫消落區(qū)是水庫水體季節(jié)性漲落，水陸銜接地帶的土地周期性淹沒而形成的一種特殊的庫區(qū)生境，是生物地球化學(xué)循環(huán)的“熱區(qū)”。近些年來，隨著降雨格局的改變和人為建壩干擾的加劇，消落區(qū)面臨著劇烈的水文變化的影響。而且，農(nóng)業(yè)氮磷肥的使用量逐年上升，其利用率較低，大量氮磷肥流失隨地表徑流進(jìn)入消落區(qū)和水體，進(jìn)而對(duì)消落區(qū)生物地球化學(xué)循環(huán)產(chǎn)生較大影響。消落區(qū)溫室氣體（CO₂、CH₄和N₂O）排放是全球變化生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，但目前有關(guān)消落區(qū)水文變化和氮磷輸入增加對(duì)土壤溫室氣體排放的影響及其相關(guān)的微生物學(xué)機(jī)制還缺乏足夠了解。

　　中國(guó)科學(xué)院水生植物與流域生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、武漢植物園系統(tǒng)生態(tài)學(xué)學(xué)科組博士研究生石文俊在張全發(fā)研究員和葉琛研究員的指導(dǎo)下，針對(duì)三峽水庫消落區(qū)面臨的頻繁水文變化及農(nóng)業(yè)氮磷輸入增加的實(shí)際問題，以三峽水庫消落區(qū)為研究對(duì)象，開展原位控制實(shí)驗(yàn)，探討水文變化與氮磷輸入對(duì)消落區(qū)土壤溫室氣體排放的影響及其機(jī)制。研究結(jié)果表明，水文變化顯著影響了三種溫室氣體的排放，其中長(zhǎng)期淹沒顯著減少CO₂和N₂O的排放，但增加CH₄的排放。氮磷同時(shí)添加促進(jìn)三種溫室氣體的排放，而磷單獨(dú)添加顯著減少了N₂O的排放。qPCR結(jié)果顯示，長(zhǎng)期水淹顯著減少了甲烷氧化、硝化作用和反硝化作用相關(guān)功能基因豐度；而氮磷同時(shí)添加則增加了與三種溫室氣體產(chǎn)生過程相關(guān)的功能基因豐度。因此，水文變化和養(yǎng)分添加主要通過改變土壤環(huán)境因子（氧化還原條件、土壤濕度、土壤有機(jī)碳）及相關(guān)功能基因豐度來影響溫室氣體排放。利用百年尺度全球增溫潛勢(shì)（GWP）模型，估算三峽水庫消落區(qū)落干時(shí)溫室氣體排放量約為 0.83 ± 0.08×10⁶ tCO_2-eq yr^-1，長(zhǎng)期水淹能減少溫室氣體排放量約為0.28×10⁶ t CO_2-eq yr^-1，而氮磷同時(shí)輸入將增加消落區(qū)溫室氣體排放量約為0.24×10⁶ t CO_2-eq yr^-1。該研究對(duì)于厘清消落區(qū)生態(tài)系統(tǒng)碳排放機(jī)制和核算流域碳收支具有重要意義。

　　該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（31870498、32071634）、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2019334）支持。研究成果以Divergent effects of hydrological alteration and nutrient addition on greenhouse gas emissions in the Water Level Fluctuation Zone of the Three Gorges Reservoir, China為題，發(fā)表在國(guó)際期刊Water Research上。

　　論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135421005066#bib0026. 

水文變化和氮磷添加對(duì)消落區(qū)溫室氣體排放的差異性影響