洪泛湖泊固碳关键过程及其影响机制——以鄱阳湖为例
文献类型：学位论文
| 作者 | 贾珺杰 |
| 答辩日期 | 2022-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 温学发 ; 高扬 |
| 关键词 | 洪泛湖泊 初级生产力 固碳潜力 碳储量 碳循环 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 湿地和湖泊初级生产量巨大，湖泊固碳过程对生态系统碳循环和生物地球化学循环具有重要作用，随着人类活动加剧，大气二氧化碳不断增加，营养盐和重 金属排放明显增多，影响湖泊生态系统初级生产和碳循环。鄱阳湖作为我国第一 大淡水湖泊和国际重要湿地，由于其独特的的水文条件，使其成为典型洪泛湖泊系统。鄱阳湖湿地在改善植被生产、维持碳库功能、调节水和碳循环以及保护关 键生态功能方面发挥着关键作用。近十年以来，鄱阳湖水质污染严重，逐渐富营 养化，因此，深入研究水文过程调控下鄱阳湖固碳功能及其影响因素和驱动机制 对陆地生态系统碳中和和碳增汇具有重要意义。本文通过开展洪泛湖泊固碳过程、 潜力和影响因素研究，阐明湖泊各个固碳过程和潜力，揭示洪泛湖泊浮游植物固 碳速率对环境因子的响应机制。研究取得主要进展如下： （1）2017年~2020年鄱阳湖浮游植物主要包括硅藻、绿藻、蓝藻、甲藻、裸藻、隐藻、黄藻和金藻共8门96种；浮游植物平均总密度为537.39±110.10万个 L -1，平均总生物量为5.37±1.16 mg L -1，平均叶绿素a含量为6.18±0.50 μg L -1，平均总初级生产力为 147.79±21.65 mg C m-2 d -1，季节平均固碳潜力为17.83±6.52 Gg C 每季，呈现春夏高、秋冬低的分布特征。 （2）2017年~2020年鄱阳湖植被地上、叶、凋落物和地下平均生物量分别为0.64±0.04 kg C m-2、0.23±0.03 kg C m-2、0.41±0.01 kg C m-2 和 0.73±0.06 kg C m-2 ；2017 年~2020 年植被地上、叶、凋落物和地下平均碳储量分别为1.12±0.14 Tg C、0.41±0.07 Tg C、0.71±0.08 Tg C和1.30±0.19 Tg C；鄱阳湖植被地上、叶和地下生物量和碳储量呈现春秋高、冬夏低的分布特征。2017年~2020年植被平均净初级生产力和固碳潜力分别为1.78±0.42 g C m-2 d -1和275.68±59.06 Gg C 每季，净初级生产力和固碳潜力分别在夏季和冬季达到最高。 （3）2017 年~2018 年水体总碳含量平均值为 13.27±0.37 mg L -1 ；季节水体 平均碳储量为 59.04±28.90 Gg C 每季。水体总碳储量季节变化趋势为：夏季＞ 春季＞秋季＞冬季。2017~2019 年鄱阳湖沉积物平均碳含量为 0.79%±0.08%； 鄱阳湖沉积物全碳含量随深度增加而递减，但是递减速率逐渐趋于平缓；沉积物平均碳储量为 9.11±0.96 Tg C，夏季达到最高；土壤平均碳储量为 21.50±2.46 Tg C，冬季达到最高。 （4）鄱阳湖总体碳储量达到 36.47±2.91 Tg C，平均固碳潜力为 323.28±72.36 Gg C 每季，总体固碳潜力和碳储量在冬季达到最高。湿地植物的固碳速率和潜 力高于浮游植物；土壤和沉积物的碳储量高于水体和植被，决定了洪泛湖泊系统 总体碳储量格局。水温和降水引起的水位变化是整个湖泊系统碳库的决定性因素， 使得洪泛湖泊系统在冬季有较高的碳储量和固碳潜力来充当碳汇。 （5）不同形态碳、氮和磷对浮游植物总密度和总生物量产生显著负影响；磷和硅对浮游植物初级生产力也产生显著负影响，然而，浮游植物初级生产力对 溶解性有机碳产生显著正响应。另外，结构方程模型结果表明光照、碳浓度和浮 游植物群落存在显著的正相关关系；pH、碳氮磷比值和浮游植物群落之间存在直 接负相关关系；光照和碳氮比对浮游植物初级生产力有直接显著正影响。相反，pH 值和初级生产力之间存在高度显著直接负相关关系。 （6）部分痕量元素如铝、铜、铁和镍对浮游植物总密度和总生物量产生显著负影响；然而，硒与浮游植物总密度和总生物量存在显著的正相关关系；钡、 镉、硒和镁对浮游植物初级生产力都产生显著的负影响，然而，浮游植物初级生产力对钒产生显著的正响应。多元线性逐步回归模型结果表明重金属对初级生产力的影响达到 42.6%，不低且不可忽略；浮游植物受到高浓度重金属（铜、铬、铅等）的毒害，限制了初级生产力。 （7）夏季（高水位时期）更强的太阳辐射、更高的水温和更高的水位促进 了浮游植物生长，增强其整体光合能力，从而提高初级生产力。在冬季（低水位 时期），水位和水量的降低导致营养盐和金属浓度的增加，过量的营养盐和金属 减缓浮游植物生长和繁殖，并导致初级生产力下降。在大型复杂的水文环境变化 下，休眠程度较高的浮游植物物种具有较低的呼吸消耗能力和较高的净固碳潜力，但在稳定的水环境下，优势物种对固碳有很大贡献。 |
| 学科主题 | 生态学 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 154 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/184634]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 贾珺杰. 洪泛湖泊固碳关键过程及其影响机制——以鄱阳湖为例[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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