山区小型人工湖CH₄排放特征及影响因素

来源：环境科学杂志2026年第1期北京时间：

作者：王丽君,李贤祥,刘婷婷,樊志彤,陈虹霖,王晓锋

单位：重庆师范大学山区生态系统碳循环与碳调控重庆市重点实验室, 重庆 401331,三峡库区地表生态过程野外科学观测研究站, 重庆 401331,北京师范大学环境学院, 北京 100875,华东师范大学河口海岸科学研究院, 上海 200241,重庆市江津区林业行政执法支队, 重庆 404000,重庆师范大学山区生态系统碳循环与碳调控重庆市重点实验室, 重庆 401331,三峡库区地表生态过程野外科学观测研究站, 重庆 401331,重庆师范大学山区生态系统碳循环与碳调控重庆市重点实验室, 重庆 401331,三峡库区地表生态过程野外科学观测研究站, 重庆 401331

摘要：小型湖泊是全球CH₄排放的重要来源. 随着人类对水资源需求的不断增强，人为营造或改造形成的小型人工湖泊广泛分布. 但以上小型人工湖的CH₄排放动态及其控制机制尚不明确. 研究以重庆主城及周边分布的33个不同功能的小型湖为对象，通过季节性采样和分析，探讨了其CH₄浓度和排放通量的时空动态特征及排放途径，评估了沉积物的CH₄生产潜力，揭示了人类活动驱使下小型湖泊的功能转变对其水体CH₄排放的影响机制. 结果表明，33个人工湖水体CH₄浓度变化范围为104~10 234 μmol·L-1，大部分呈现过饱和状态；水-气界面CH₄总通量变化范围为-28~14 386 μmol·（m2·d）-1，平均值为（1 469±1 678） μmol·（m2·d）-1，是大气CH₄的净排放源；利用方式对小型人工湖CH₄通量影响显著，景观型和养殖型湖泊CH₄浓度及通量普遍较高，形成了CH₄排放热源；灌溉型湖泊略低，饮水型湖泊最低，表现为CH₄排放的弱源. 城市发展和养殖活动显著增加了小型人工湖转变为CH₄排放热点的风险. 从排放途径看，饮水型湖泊中CH₄扩散通量对总通量的贡献率（85%）明显高于灌溉型和养殖型湖泊（69%和61%）；而景观型湖泊中扩散通量贡献率仅为42%，冒泡通量占比达58%，表明利用方式显著改变了小型人工湖CH₄排放的主要途径. 此外，沉积物产CH₄速率也表现为景观型和养殖型最大，灌溉型次之，饮水型最低，这主要与利用方式导致的湖泊沉积物有机碳含量和微生物活性分异有关. 相关分析显示，水体有机碳与营养盐的积累是导致小型人工湖CH₄排放通量差异的关键指示因子；但不同功能湖泊CH₄排放通量的关键控制因子存在差异，饮水型和灌溉型湖泊受水体有机碳影响较大，而景观型和养殖型湖泊则主要受营养盐积累的驱动. 研究表明，人类活动导致的水体和沉积物中养分负荷的持续积累提升了小型人工湖CH₄排放的风险，且改变了CH₄排放的关键驱动因子，在未来的研究中应给与更多的关注.

关键词：CH4排放,小型人工湖,利用方式,排放途径,沉积物,时空异质性,