作者：太湖站
湖泊仅占全球陆地表面积的3.7%，但作为甲烷重要的自然源，释放到大气中的甲烷约72 Tg yr −1，占淡水甲烷排放量的70%。其中，面积占比大且数量众多的浅水湖泊（平均水深小于3m）对甲烷的排放有重要的贡献。沉水植物是浅水湖泊重要的水生植被组成，但该植被的存在对浅水湖泊甲烷排放的贡献存在争议。一方面认为，沉水植物扎根底泥，其输送到根部的氧气会抑制底泥中甲烷的产生；另一方面认为，沉水植物的巨大生物量为促进甲烷的产生提供了底物。因此，明确浅水湖泊沉水植物区域的甲烷排放特征是准确量化湖泊甲烷排放的重要基础。
南京信息工程大学南信大-耶鲁大气环境研究中心的李旭辉教授研究小组的张弥博士，基于太湖中尺度通量观测网络位于东太湖沉水植物区的避风港站点（BFG，图1 ），利用涡度相关观测方法对该区域的甲烷通量进行连续3年的观测。研究结果表明，东太湖沉水植物区的甲烷排放量为6.12g C m−2 yr−1，远高于太湖北部的富营养化藻型湖区的甲烷排放量1.35 g C m−2 yr−1，以及全湖的平均排放量1.15 g C m−2 yr−1。受风速的驱动，该区域的甲烷通量呈现出夜间高于白天的日变化动态，夜间的甲烷通量较白天高33%（图2）。底泥温度决定了该区域甲烷通量的季节变化，甲烷通量的温度敏感性Q10约为1.79（图3），该温度敏感性远小于太湖北部的富营养化藻型湖区，也小于湿地以及无水生植被的温带及寒带湖泊。东太湖沉水植物区通过甲烷排放的年碳量约占该区域年固碳量的3.5%，该比例与自然湿地与水稻田相当。
该研究由国家自然科学基金（41575147、41801093、41475141）、教育部长江学者和创新团队发展计划项目、教育部长江学者和创新团队发展计划项目资助完成的。研究成果发表在Science of the Total Environment上。
Zhang Mi, Xiao Qitao, Zhang Zhen, Gao Yunqiu, Zhao Jiayu, Pu Yini, Wang Wei, Xiao Wei, Liu Shoudong, Lee Xuhui. Methane flux dynamics in a submerged aquatic vegetation zone in a subtropical lake. Science of The Total Environment, 2019, 672: 400-409.
文章链接https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.03.466.
图1 站点分布图
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图2 2014年-2017年春（a）、夏（b）、秋（c）、冬（d）东太湖沉水植物区CH4通量（Fm）平均日变化动态
图3 东太湖沉水植物区（BFG站点）与太湖北部富营养化藻型湖区（梅梁湾站点，MLW）日平均甲烷通量与底泥温度的关系（BFG: y = (0.090 ± 0.018) e (0.058 ± 0.008) x, R2 = 0.71, p < 0.01; MLW: y = (2.256 × 10-7 ± 2.779 × 10-7) e (0.548 ± 0.044) x, R2 = 0.96, p < 0.01）