1. 研究目的与意义
意义：湿地生态系统在全球碳循环中起着重要作用。湿地在固碳的同时还会释放温室气体尤其是甲烷，因此其碳源和碳汇功能成为全球气候变化的重点研究问题之一。而甲烷作为主要温室气体之一，对全球温室气体排放的贡献率高达20~39%。近些年来，为应对人类活动导致湿地结构和功能退化的情况，世界各国都在积极采取措施新建和修复湿地，以恢复其生态服务功能。长期以来，相对于沼泽湿地、河流、湖泊等淡水生态系统的甲烷排放还鲜有报道。因此，研究洪泽湖甲烷排放对阐明湖泊在湿地甲烷排放中的作用和贡献具有重要意义。 目的：本文以洪泽湖湿地为研究对象，针对其植被类型特征及水文变化条件，选择不同植被湿地，开展试验工作，以研究洪泽湖不同植被类型湿地甲烷排放规律及其影响机制，为湿地的优化设计和有效管理提供科学依据。
2. 国内外研究现状分析
中国湿地总面积为32.4万km2，其中以内陆沼泽(35%)和湖泊湿地(26%)为面积最大、分布最广的两类湿地，共计占到全国湿地总面积的61%。我国地域辽阔，气候特点各异，地貌特征明显，自然环境区域差异显著，湖沼湿地的类型、形成和分区分布特征等各方面都呈现与自然环境相应的区域特色。参考美国水生态功能区划分区原则，根据湖沼湿地的分布特征、中国南湿北干的气候条件和西高东低的地貌特征，结合湖泊和沼泽已有分区，同时考虑便于统计的中国行政区划，本文提出新的湖沼湿地分区方案，把中国湖沼湿地分为六大区域，分别是:东北山地与平原地区、东部平原地区、蒙新高原地区、青藏高原地区、云贵高原地区、华南沿海地区。湿地系统特殊的地理位置决定了湿地生态系统有着多样的生态系统服务功能，包括净化水质和减少集水区污染扩散；提供生物栖息地，维持生物多样性；改善河流流域微气候；碳的固定和存储；防洪蓄水，防止河岸侵烛；文化遗产和生态旅游。甲烷排放是湿地土壤中甲烷产生、氧化和传输的净效应。甲烷的产生、再氧化和向大气传输这三个过程的相互作用以及与甲烷排放的关系如下：甲烷是土壤有机物厌氧分解过程中产生的，土壤中不同种类的细菌对有机底物进行厌氧分解，然后在甲烷产生菌的作用下最终产生甲烷。甲烷的产生是其排放的先决条件。尽管土壤整体以掩水还原条件为主，但在土水界面及根土界面也存在氧化区域，导致土壤中产生的甲烧在排放入大气前有相当一部分被土壤中的甲烷氧化菌所氧化。土壤中未被氧化的甲烷主要通过植物的通气组织进入大气圈，气泡和扩散也是甲烷由土壤向大气传输的途径。湿地中甲烷从土壤-水-植物这一体系向大气传输的过程，其传输途径有从水到大气、植物到大气以及土壤到大气这三种。湿地通常受到河流季节性径流模式的影响，大量营养物质输入，使得湿地生态系统有较高的初级生产力，甲烷排放量也较高。在全球尺度上不同气候带湿地的甲烷排放情况表明，湿地的甲烷排放通量的空间变异性较大，随着纬度由低到高，甲烷排放量有降低的趋势。湿地的甲烷排放通量有着明显的季节变化和年际变化规律,一般甲烷排放高峰期在夏季，而冬季最低，表明甲烷排放与温度有较高的季节同步性。另外，不同的水文状态、有无植物分布和植物类型的差异都会影响甲烷的排放通量。湿地甲烷排放与碳储存之间的平衡取决于很多因素，包括气候（温度）、水文条件（波动或静止）、植被参数、土壤理化性质、营养物状态、交替电子受体（NO3-、Fe3 、SO42-）等。并且这些环境因子之间也相互作用、相互制约，因此甲烷随着这些因子的变化而表现出一定的时空异质性。植物是湿地中不可或缺的部分，甲烷排放可以通过配置植被类型、植被密度以及增加植被多样性来得到有效控制。植物在湿地甲烷过程中的作用主要为：一是充当甲烷传输的气体通道；二是为产甲烷菌提供基质；三是传输氧气到植物根系使甲烷氧化。在湿地中，植物的初级生产力表征着植物固定碳的能力，而植物所固定的部分碳会成为甲烷产生菌的原料，因此较高的净初级生产力被认为会促进甲烷排放。由于不同类型植被固定碳的能力不同，所以净初级生产力也不同，就会导致甲烷排放量的差异。植物传输对甲烷排放的贡献率也受到植被类型的限制，比如，维管植物的甲烷排放量较大，可占湿地总甲烷排放量的75%~90%，因为维管植物的通气组织可以在土壤缺氧区和大气间为甲烷传输创造捷径，从而将本可以在上层土壤氧化的甲烷大量释放到大气中。
3. 研究的基本内容与计划
内容：选择湖滨芦苇、荇菜和马来眼子菜湿地及无植被生长的湖滨和湖心开放水面，建立野外原位监测试验，通过静态箱法，测定不同类型湿地甲烷排放通量，明确洪泽湖不同类型湿地甲烷排放通量的差异特征；同步测定土壤和水体中nh4 、no3-、so42-、doc、有机态p、溶解氧do和水中甲烷浓度以及水位、温度、氧化还原电位eh等变化特征，阐明洪泽湖湿地甲烷排放时空变化的关键影响因素。
采集甲烷排放通量高峰时期的土壤样品，通过抽真空厌氧培养，测定净产甲烷潜力，研究不同类型湿地产甲烷潜力与甲烷排放的关系。
明确洪泽湖不同类型湿地甲烷产生主要途径的差异及其影响机制。
4. 研究创新点
选择湖滨芦苇、荇菜和马来眼子菜湿地及无植被生长的湖滨和湖心开放水面，建立野外原位监测试验，通过静态箱法测定不同类型湿地甲烷排放通量，明确洪泽湖不同类型湿地甲烷排放通量的差异特征；同步测定土壤和水体中NH4 、NO3-、SO42-、DOC、有机态P、溶解氧DO和水中甲烷浓度以及水位、温度、氧化还原电位Eh等变化特征，阐明洪泽湖湿地甲烷排放时空变化的关键影响因素。采集甲烷排放通量高峰时期的土壤样品，通过抽真空厌氧培养，测定净产甲烷潜力，研究不同类型湿地产甲烷潜力与甲烷排放的关系。明确洪泽湖不同类型湿地甲烷产生主要途径的差异及其影响机制。
