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荐读
最近大多数水生环境中N2O排放的研究都集中在河流上和湖泊，然而池塘常常被忽视，考虑到池塘在全球和区域氮循环中的丰度和重要性，这是一个关键的遗漏。近日，中国科学院南京地理与湖泊研究所张汪寿教授团队(2024)在Water Reserach上发表论文“Variability in N2O emission controls among different ponds within a hilly watershed”，该论文研究了不同土地利用条件和人类活动下丘陵地区池塘的N2O排放和控制，可以为了解驱动N2O排放的复杂生物地球化学过程提供有价值的见解，并为土地利用和水管理实践提供信息。
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简介
虽然众所周知，像池塘这样的小水体在促进N2O排放方面发挥了不成比例的巨大作用，但很少有研究关注丘陵流域的低地池塘。在这里，我们探讨了丘陵流域各种典型池塘（村庄、茶叶、森林和水产养殖池塘）的N2O浓度和排放特征，并研究了影响N2O产生的具体控制措施。结果表明，茶叶池塘的N2O通量最高（8.42±8.23 μmol m-2 d-1），是其他类型池塘的2.8 ~ 3.3倍。由于富营养化径流的季节性，在茶叶和森林池塘中观察到显著的季节变化，而在村庄和水产养殖池塘中这种变化不太明显。氮水平、温度和溶解氧（DO）等关键因素成为池塘N2O浓度的主要控制因素，受到其流域土地利用和人类活动的严重影响。具体而言，茶叶和水产养殖池塘的N2O生产分别受施肥和饲料氮输入的驱动，而村庄和森林池塘的DO水平受丰富的藻类和森林植被的影响。本研究强调，环境因素主要驱动丘陵流域池塘N2O生成，但池塘排水的土地利用起着间接但至关重要的影响。这凸显了未来的研究需要制定基于土地利用的有针对性的减排战略，以有效减少N2O的排放，为实现更可持续和气候友好型的流域管理提供一条道路。
图1 取样池塘的位置。(a)显示了34个取样池塘的位置和天目湖流域的地形。(b)~(e)分别为村庄、茶叶、森林和水产养殖池塘的周边景观。
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结果
图2 小提琴图总结了四种池塘类型的水样中主要环境变量和N2O饱和度的水平：村庄池塘(V)、茶叶池塘(T)、森林池塘(F)和水产养殖池塘(A)。每个框内的三条水平线分别表示25%、50%和75%分位数。每个彩色方框上方的字母a、b、c和d表示95%置信水平上的统计显著差异。
图3 采用不同k方程估算的N2O通量与基于浮动室的实测通量的比较。回归方程，线性相关（r2）和显著性(p)。
图4 (a)为天目湖流域不同类型水塘平均N2O通量的空间分布及对比，(b)~(d)为不同季节不同水塘的N2O通量。方框和中线分别对应第25和75个百分位和中位数。每个彩色方框上方的字母a、b、c和d表示95%置信水平上的统计显著差异。
图5 (a) DO、(b)水温、(c) TDN、(d) NO3--N、(e) NH4+-N、(f) NO2--N与池塘N2O饱和度的简单线性回归分析。给出了回归R2值来显示它们之间的相关性。“*”、“**”、“***”分别表示p < 0.05、p < 0.01、p < 0.001的显著性水平。
图6 使用随机森林算法预测不同类型池塘N2O的变量重要性。相对变量重要性被描述为由%IncMSE决定的最重要变量的比例。
图7 结构方程模型（SEMs）揭示了环境变量对(a)村庄、(b)茶叶、(c)森林和(d)水产养殖池塘N2O产量的直接和间接影响。蓝色箭头表示正面影响，而红色箭头表示负面影响。“*”、“**”、“***”分别表示p < 0.05、p < 0.01、p < 0.001的显著性水平。
Xie, Shuyi, Tianyu Xia, Hengpeng Li, Yongjuan Chen, and Wangshou Zhang. 2024. “Variability in N2O Emission Controls among Different Ponds within a Hilly Watershed.” Water Research 267 (December):122467.
编辑：李宇方
— 两瓣星球 —
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