王馨平,呂明權(quán),文 雯,馬 琦

1 重慶交通大學(xué),重慶 400074 2 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院,重慶 400714 3 中國科學(xué)院大學(xué)重慶學(xué)院,重慶 400714

內(nèi)陸水體是陸地-海洋生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的連接通道[1]。近年來,內(nèi)陸水體在碳循環(huán)中的功能被重新認(rèn)識,由最初的碳輸移“管道”改變?yōu)椤稗D(zhuǎn)換器”,即內(nèi)陸水體可以輸移、排放、沉積從陸地生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)入的碳[2]。因此,精確量化內(nèi)陸水體的碳輸移、排放和沉積可以更全面地認(rèn)識全球碳循環(huán)過程[3]。目前,不同類型內(nèi)陸水體碳排放是研究熱點,碳輸移和沉積研究相對匱乏,特別是內(nèi)陸水體碳沉積研究,因取樣觀測難度較大,內(nèi)陸水體的碳沉積估算不確定性非常大,其有機(jī)碳沉積通量介于0.2-1.6 Pg C/a[2,4-9],因此,非常有必要精確量化內(nèi)陸水體的碳沉積通量。目前,關(guān)于大型水體如湖泊和水庫的碳埋藏通量研究較多[10-18],Mendon?a[19]等估計了全球湖泊水庫的碳埋藏通量是0.15 Pg C/a,相比大型水體,池塘一類的小型水體在有機(jī)碳沉積作用方面的研究較為匱乏。

池塘在碳循環(huán)的作用逐漸被學(xué)術(shù)界認(rèn)識。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),池塘等小型水體比同面積的大型水體碳排放通量更大,例如Holgerson和Raymond[20]的研究表明,非常小的池塘僅占全球湖泊和池塘面積的8.6%,但分別占CO2、CH4排放量的15.1%和40.6%,這些研究說明池塘是碳排放熱區(qū)。然而,池塘在碳循環(huán)中的沉積作用也非常大,Downing[21]等對美國愛荷華州40個小型農(nóng)業(yè)池塘的研究結(jié)果表明,富營養(yǎng)化的農(nóng)業(yè)池塘有機(jī)碳埋藏速率很高,達(dá)到2122 g m-2a-1,比自然湖泊或大型水庫的有機(jī)碳埋藏速率高一到兩個數(shù)量級,這主要歸因于農(nóng)業(yè)池塘流域的高泥沙輸入率和高營養(yǎng)濃度對沉積物有機(jī)質(zhì)保存的積極作用。基于此有機(jī)碳埋藏速率,Downing等人推測全球池塘的有機(jī)碳埋藏量比海洋還大。Taylor[22]等對英國三組不同植物演替過程的池塘進(jìn)行研究,結(jié)果表明三組池塘之間有機(jī)碳埋藏量差異顯著,有機(jī)碳埋藏速率均值為142 g m-2a-1,雖比Downing[21]的估算值小,但超過了森林、草原等陸地生態(tài)系統(tǒng)有機(jī)碳埋藏速率,是有機(jī)碳埋藏的熱區(qū)。另有一部分學(xué)者重點研究用于調(diào)蓄雨水的城市池塘,結(jié)果表明,相較于農(nóng)業(yè)池塘,城市池塘有機(jī)碳埋藏速率較小,在29.2-135.2 g m-2a-1之間[23-25]。Moore等[23]研究了美國北卡羅來納州20個城市池塘和20個人工濕地,發(fā)現(xiàn)人工濕地的有機(jī)碳埋藏速率(84.4 g m-2a-1)略大于城市池塘(81.3 g m-2a-1)。池塘因面積小,易受到植被、氣候等環(huán)境條件的影響,其有機(jī)碳埋藏空間差異更大[26]。目前,池塘是碳排放和沉積的熱區(qū),為了全面認(rèn)識池塘的功能,即碳沉積和排放的相對強(qiáng)弱,應(yīng)盡可能多地對不同地區(qū)不同類型的池塘進(jìn)行有機(jī)碳埋藏速率估算和比較分析。

中國地形復(fù)雜、地域遼闊,受到大陸季風(fēng)性氣候的影響,降雨不均勻、水資源時空分布不平衡,農(nóng)村地區(qū)為滿足農(nóng)業(yè)灌溉和生活用水等日常需求修建大量池塘等小型水體。據(jù)最新估計[27],中國小型水體(<0.1 km2的池塘和小水庫)數(shù)量達(dá)到了510.8萬個,占水體總量的98.65%,由于其個體面積小,其總面積僅占所有水體面積的17.85%,長江流域的小型水體數(shù)量最多,為308.27萬個。如果按面積小于0.01 km2的水體為池塘,中國這類池塘數(shù)量超過了435萬個,是不可忽視的水體景觀要素,與已有池塘數(shù)據(jù)的英國、美國、日本及澳大利亞相比,中國擁有池塘數(shù)量最多,面積最大。目前關(guān)于池塘的碳排放的研究較多[28-33],而有機(jī)碳沉積的研究還非常缺乏,限制了我們?nèi)嬲J(rèn)識池塘在碳循環(huán)中的重要作用。本研究選擇重慶市北碚區(qū)柳蔭鎮(zhèn)的11個丘陵山區(qū)池塘進(jìn)行研究,以獲取池塘沉積物淤積深度、有機(jī)碳含量等信息,并基于高精度的遙感影像獲取了池塘面積、匯水流域、流域內(nèi)土地利用情況等信息,估算了池塘沉積物有機(jī)碳埋藏速率和埋藏量,最后對池塘有機(jī)碳埋藏速率的影響因素進(jìn)行分析。本研究有助于量化池塘等小型水體的碳收支能力,以期為估算小型水體對區(qū)域和全球碳循環(huán)的貢獻(xiàn)提供理論參考和數(shù)據(jù)支撐。

1 研究區(qū)概況

20世紀(jì)五六十年代,重慶市建造大量山坪塘以滿足丘陵山區(qū)的人畜飲水和農(nóng)業(yè)灌溉需求,使得重慶丘陵山區(qū)池塘分布廣、密度大。因此,選取重慶市北碚區(qū)柳蔭鎮(zhèn)的池塘開展研究,地理坐標(biāo)為東經(jīng)106.59°-106.63°,北緯29.94°-29.96°,屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候。研究區(qū)常年降雨,年平均降雨量為1200 mm,主要集中在5月-12月,年平均氣溫為16-23℃,年平均濕度為70%-80%,地勢西高東低,以山地丘陵地形為主。研究區(qū)地理位置見圖1,在研究區(qū)內(nèi)共選取11個池塘進(jìn)行采樣,所選池塘位置分散,大小不一。池塘常年蓄水,平均水深為1.68 m,淤泥深度在0.40-1.86 m之間,面積在0.06 hm2到1.02 hm2之間。池塘周邊有林地、農(nóng)業(yè)用地及居民住宅,沒有小作坊、工廠等,農(nóng)業(yè)用地主要分為旱地和水田兩種,旱地為玉米紅薯間作,水田則用以種植水稻,無規(guī)模化種植。池塘除藻類繁殖外,無其他水生植物生長。

2.利用錄制的視頻對學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)容加以鞏固。每一個學(xué)習(xí)的人都知道，在課后，對所學(xué)內(nèi)容的鞏固在學(xué)習(xí)的整個過程中至關(guān)重要。俗話說“溫故而知新”就是這個道理。在課后鞏固上，要以學(xué)生為主體，利用相關(guān)的視頻幫助學(xué)生夯實基礎(chǔ)，充分發(fā)揮翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的優(yōu)勢。

2 研究方法

2.1 樣品的采集及測定

2022年7月,對研究區(qū)池塘進(jìn)行實地考察,走訪多名附近居民,并從當(dāng)?shù)厮植樵兩狡禾两ㄔO(shè)資料,從而確定池塘建造年份及最近一次清淤時間。我們將距離最近一次池塘疏浚的時長定為有效池塘年齡,未疏浚池塘自池塘建造年份算起。后續(xù)用于計算、分析的池塘年齡均指有效池塘年齡。為了得到池塘中心的沉積物淤積深度,我們采用直徑8 mm的鋼筋從池塘中心垂直打入。觸碰底泥表面時做第一次標(biāo)記,直至打到池塘硬底無法打入時做第二次標(biāo)記,最后抽出鋼筋,測量出水深和池塘中心的沉積物淤積深度。利用HP-55桿持式柱狀沉積物采樣器對研究區(qū)11個池塘進(jìn)行采樣。在每個池塘中心采集未受擾動的40-80 cm沉積物柱芯樣品,現(xiàn)場按照10 cm間隔分割,從沉積柱底層往上依次裝袋標(biāo)記。切割好的樣品運(yùn)回實驗室后,進(jìn)行自然風(fēng)干,研磨后過100目篩,存儲待測。沉積物TOC (總有機(jī)碳,Total Organic Carbon)、TN (總氮,Total Nitrogen) 含量使用總有機(jī)碳分析儀(multi N/C 3100)、元素分析儀(vario EL cube)進(jìn)行測定。

2.2 池塘流域土地利用提取

基于空間分辨率5 m的柳蔭鎮(zhèn)DEM數(shù)據(jù),利用ArcGIS 10.5中水文分析模塊,提取所取樣的11個池塘的匯水流域邊界。本研究依托高精度的遙感影像與目視解譯的方法,結(jié)合研究區(qū)近十年來實際情況,將研究區(qū)土地利用劃分為水田、旱地、水塘、建筑用地、林地五個類型,形成土地利用分類圖,池塘流域土地利用類型面積比例見圖2。其中,11號池塘流域面積最小,為0.42 hm2,1號池塘流域面積最大,為63.32 hm2。在研究區(qū)內(nèi),所有池塘流域土地利用類型中,林地和旱地占比最大,在10、11號池塘流域中,旱地占比均超過了50%,而8號池塘流域內(nèi)沒有旱地,林地占比達(dá)95%。所有池塘的流域中,水田和水塘占比均低于20%,9號池塘流域中水田占比最多,為14%。

圖2 池塘流域不同土地利用類型的面積比Fig.2 Percentage of different land use types in watershed area

2.3 有機(jī)碳埋藏速率估算方法

通過實地調(diào)查和遙感影像,已知池塘水面面積、水深及沉積物淤積深度,并根據(jù)相關(guān)資料,確定池塘邊坡坡度為1∶1.5。通過樣品分析,得到每層沉積物柱芯的TOC含量、容重,但由于受到取樣條件的限制,我們未能獲取到全部淤積深度的沉積物柱芯,因此在下面的估算中,假設(shè)未采集到的底部沉積物的TOC含量、容重同柱芯最底層樣品一致。

在估算有機(jī)碳埋藏速率前,采用錐臺法[34]對沉積物淤積量進(jìn)行計算,即將每層沉積物看作單獨的圓錐臺,采用圓錐臺體積計算公式計算出每層的沉積物淤積量,計算公式如下:

舞蹈培訓(xùn)與輔導(dǎo)工作還要定期組織中老年人進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，通過一定的比賽活動積累經(jīng)驗，進(jìn)而提高舞蹈水平。不同舞蹈隊伍之間的參觀學(xué)習(xí)，能使中老年人清晰地看到別人的優(yōu)勢和長處，發(fā)現(xiàn)自身存在的不足，進(jìn)而不斷改正缺點，提高舞蹈水平。實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。通過舞蹈比賽活動適當(dāng)增加中老年人的緊張度，可明確自身同他人的差距。同時，借助比賽收獲友誼，相互交流舞蹈技巧和經(jīng)驗，改正舞蹈比賽過程中暴露出的缺點和不足，進(jìn)而尋求更高層次的提升和發(fā)展，提高中老年培訓(xùn)與輔導(dǎo)的有效性。

(1)

式中,Vi為第i層錐臺體積,即沉積物淤積量(m3);hi為第i層錐臺的高,即沉積物每層深度(m);ri-1為第i層錐臺下臺半徑,即第i-1層錐臺上臺半徑(m);ri為第i層錐臺上臺半徑(m)。

池塘沉積物OCA在2933.22-13457.68 g/m2區(qū)間內(nèi),均值為9316.96 g/m2。而OCAR均值為194.60 g m-2a-1,在142.76-293.32 g m-2a-1范圍內(nèi)變化。在空間上OCAR的差異顯著,其中10號池塘的OCAR最大,為293.32 g m-2a-1,是2號池塘的2倍。其中9、10、11號三個池塘的面積相近,在所有池塘中最小,但它們的OCAR差異明顯,10、11號池塘的OCAR顯著高于其他池塘。而2、5、8、9號池塘OCAR偏低,均在170 g m-2a-1以下,這與其碳密度的情況并不一致,可能是受到了流域坡度等因素的影響。

圖3 錐臺法示意圖Fig.3 Schematic diagram of circular table methodri-1:第i層錐臺下臺半徑,即第i-1層錐臺上臺半徑(m);ri:第i層錐臺上臺半徑(m);hi:第i層錐臺的高,即沉積物每層深度(m)

等你回來？目送他翻身上馬的英姿，我苦笑著，在那馬隊中間，一頂紅色的錦轎如此引人注目，里面坐著的應(yīng)就是那位傾國的紅顏無雙。

接著,由各層沉積物TOC含量和容重相乘得到每層沉積物柱芯的有機(jī)碳密度,將每層沉積物淤積量與有機(jī)碳密度相乘并求和,除以池塘水面面積得到沉積物有機(jī)碳埋藏量(OCA, g/m2),最后由有機(jī)碳埋藏量除以有效池塘年齡得到有機(jī)碳埋藏速率(OCAR, g m-2a-1),計算公式如下:

隨著改革開放的深入推進(jìn)以及國家一帶一路發(fā)展戰(zhàn)略的深入貫徹落實，我國經(jīng)濟(jì)社會呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢，在十九大精神的正確指引下，中小企業(yè)也獲得了良好的發(fā)展契機(jī)，在新時期背景下積極參與到市場競爭中，成為市場經(jīng)濟(jì)體系中極其重要的組成部分，不僅實現(xiàn)了企業(yè)自身的發(fā)展，也為我國市場經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了堅實的基礎(chǔ)。但是必須明確注意的是，中小企業(yè)的建設(shè)和而發(fā)展過程中，財務(wù)會計管理方面還存在一定的問題，對企業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)造成嚴(yán)重的阻礙，因此十分有必要針對中小企業(yè)財務(wù)會計管理工作進(jìn)行系統(tǒng)的探究，增強(qiáng)企業(yè)發(fā)展持續(xù)動力，在維護(hù)中小企業(yè)持久穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，為我國經(jīng)濟(jì)社會的現(xiàn)代化發(fā)展創(chuàng)造理想化的條件。

沉積物有機(jī)碳密度,

Wi=Ci×ρi

(2)

池塘沉積物有機(jī)碳埋藏量,

(3)

池塘沉積物有機(jī)碳埋藏速率,

本文選擇2012-2015年滬深兩市A股上市公司為研究樣本。在樣本的篩選過程中：①剔除了ST、PT類特殊處理和金融類的樣本；②剔除了公司治理、財務(wù)數(shù)據(jù)缺失的樣本；③對連續(xù)變量兩端各1%進(jìn)行了winsorize處理，以消除異常值的影響。④將一年內(nèi)多次實施股票期權(quán)激勵的樣本公司視作為一個年度觀測值。最終，共得到539家公司2156個年度觀測值（平衡面板）。樣本數(shù)據(jù)均來自手工整理、國泰安數(shù)據(jù)庫和萬德數(shù)據(jù)庫。

(4)

式中,Wi為第i層有機(jī)碳密度(mg/cm3);Ci為第i層沉積物樣品TOC含量(g/kg);ρi為第i層沉積物樣品容重(g/cm3);OCA為池塘沉積物有機(jī)碳埋藏量(g/m2);Vi為第i層沉積物淤積量(m3);S為池塘水面面積(m2);OCAR為池塘沉積物有機(jī)碳埋藏速率(g m-2a-1);t為有效池塘年齡(a),即距離最近一次池塘疏浚的時間,未疏浚池塘自池塘建造年份算起。

2.4 統(tǒng)計分析

據(jù)估算,采集的11個池塘沉積物OCAR均值為194.60 g m-2a-1,遠(yuǎn)高于國內(nèi)各湖泊,是云貴高原滇池的OCAR(27.73 g m-2a-1)[10]的7倍,比位于長江中下游的巢湖(7.8 g m-2a-1)[36]高出24倍。另外,相較于國內(nèi)各地區(qū)水庫OCAR值,本研究估算結(jié)果是我國華北地區(qū)水庫OCAR均值(154 g m-2a-1)的1.26倍,是東南地區(qū)水庫OCAR均值(70 g m-2a-1)的2.78倍[37]。綜上,研究結(jié)果顯示,池塘的有機(jī)碳埋藏速率比自然湖泊高出一個數(shù)量級,與大型水庫在同一數(shù)量級。這些估算結(jié)果證實了Downing[21]等的研究結(jié)論,即池塘等小型水體的有機(jī)碳埋藏速率往往高于自然湖泊和大型水庫。這可能是池塘等小型水體相對較高的外源碳輸入,以及池塘內(nèi)部初級生產(chǎn)力導(dǎo)致的大量有機(jī)碳沉積,這也表明富營養(yǎng)化程度較高的池塘可能具有更高的有機(jī)碳埋藏速率[38]。另外,本研究的OCAR估算方法有一定的局限性,估算結(jié)果均是基于采集的沉積物柱芯樣本有機(jī)碳含量計算得到,而Taylor等人[22]的研究結(jié)果表明,根據(jù)沉積物柱芯樣本估算的OCA比整個池塘挖出的沉積物OCA高13.09%,而本研究的OCAR是基于OCA計算,因此,本研究有機(jī)碳埋藏估算量可能較高。

滿是槽點和Bug的電視劇《創(chuàng)業(yè)時代》已經(jīng)是帶著美顏相機(jī)去展現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)業(yè)故事了，即使這樣，它還是保留了一個最基本的殘酷現(xiàn)實：夢想是大佬的，創(chuàng)業(yè)者要么成為大佬夢想的一部分，要么成為大佬的炮灰。

3 結(jié)果與分析

3.1 池塘沉積物基本理化性質(zhì)

不同池塘沉積物容重差異較大,含水率未表現(xiàn)出明顯差異,沉積物物理性質(zhì)見表1,11個池塘沉積物樣品容重均值在1 g/cm3以下,5號池塘沉積物容重最高,達(dá)到0.94 g/cm3,1號池塘沉積物容重最小,為0.51 g/cm3。所有池塘沉積物樣品含水率均在45%到65%之間,其中9號池塘沉積物含水率最高,為62.63%,5、7、10號含水率較低,均小于50%?？傮w上,不同池塘沉積物的容重、含水率分別在垂直方向上趨勢基本一致,含水率自上而下呈現(xiàn)出明顯減小的趨勢,容重則呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢,沉積物含水率、容重垂直方向情況見圖4。

表1 沉積物的物理性狀Table 1 Physical properties of sediment

圖4 池塘沉積物的基本理化性質(zhì)Fig.4 Basic physicochemical properties of pond sediments*為離群值

為探討池塘沉積物有機(jī)碳埋藏特征及其空間差異,如表2所示,匯總了11口池塘的理化特征指標(biāo)及其沉積物的有機(jī)碳埋藏指標(biāo)。

3.2 池塘沉積物的有機(jī)碳埋藏特征

池塘沉積物TOC含量變化區(qū)間為1.03%-3.51%,總體呈現(xiàn)TOC含量隨深度增加而逐漸降低的趨勢,TOC、TN垂直方向情況見圖4。40 cm深度以上的沉積物TOC含量明顯高于40 cm以下,在0-40 cm深度范圍內(nèi),TOC含量在1.03%-3.51%之間變化,平均值為3.35%;40 cm深度以下,TOC含量變化在1.10%-2.50%之間,平均值為2.57%,這可能是受到池塘周邊耕地活動及沉積物壓實作用的影響[35]。TN含量變化區(qū)間為0.13%-0.37%,總體呈TN含量隨深度增加而逐漸降低的趨勢,20 cm深度以上,TN含量變化并不顯著;20-50 cm深度范圍內(nèi),TN含量持續(xù)降低,整體上TN含量平均值為0.25%。

其他地區(qū)池塘沉積物的有機(jī)碳埋藏速率見表4,相較于美國愛荷華州[21](2122 g m-2a-1)的農(nóng)業(yè)流域蓄水池,本研究OCAR估算值(194.60 g m-2a-1)小了一個數(shù)量級,但與其他池塘的類似研究結(jié)果相比,OCAR均值估算結(jié)果相對偏高。例如,結(jié)果相較于城市內(nèi)用于調(diào)蓄雨水的池塘明顯偏高,Merriman[24]等發(fā)現(xiàn),在美國北卡羅來納州帶有植被的池塘以78.43 g m-2a-1的速率積累有機(jī)碳,瑞典池塘臨時淹水區(qū)的OCAR為75.8 g m-2a-1,新加坡城市池塘的OCAR為135.2 g m-2a-1。對于這些城市池塘,淺水區(qū)和臨時淹水區(qū)刻意種植了挺水植物,植物的初級生產(chǎn)力相較于流域的有機(jī)質(zhì)輸入更加重要。而在本研究中,沉積物中的有機(jī)碳既來源于池塘內(nèi)藻類死亡、魚類排泄物帶來的有機(jī)質(zhì),還來源于流域內(nèi)林地、旱地地表徑流帶來的泥沙。另外,通過對比其他地區(qū)的池塘有機(jī)碳埋藏速率,可以看出,即使同一地區(qū)的池塘,其池塘OCAR仍表現(xiàn)出明顯的個體差異性,這與我們的研究結(jié)果一致。因此,除了溫度、降雨這些因素外,池塘有機(jī)碳埋藏速率還可能與池塘的修建時間、面積、匯水面積、周圍土地利用情況等因素有關(guān)。

錐臺法示意圖如圖3所示:

采用Excel 2019對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析,運(yùn)用ArcGIS 10.5、Origin 2021軟件作圖,利用SPSS 21.0軟件對沉積物OCAR和池塘面積等池塘因素、土地利用類型等流域因素進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

3.3 有機(jī)碳埋藏速率影響因素分析

在本文中,主要從池塘因素和流域因素兩方面探究有機(jī)碳埋藏速率的影響因素,池塘因素包括池塘水面面積、流域面積、流域與池塘水面面積比值、TN含量,流域因素主要考慮池塘流域內(nèi)土地利用的影響。利用SPSS對池塘沉積物中的有機(jī)碳埋藏情況與池塘特征及其所在流域特征進(jìn)行了Pearson相關(guān)性分析。表3為池塘沉積物的TOC含量、有機(jī)碳密度和有機(jī)碳埋藏速率與池塘內(nèi)部因素以及流域因素的Pearson相關(guān)系數(shù)和顯著性。

表3 有機(jī)碳埋藏與池塘因素和流域因素的相關(guān)性Table 3 Correlation of organic carbon burial with pond factors and watershed factors

結(jié)果表明,池塘沉積物TOC含量與TN含量呈顯著正相關(guān)(P<0.01),流域因素方面與池塘流域中林地面積占比呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與旱地面積占比呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),其中與TN含量的相關(guān)系數(shù)絕對值最大,說明其影響最大。池塘沉積物有機(jī)碳密度僅與流域中旱地面積占比呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)而池塘因素未與沉積物有機(jī)碳密度表現(xiàn)出顯著相關(guān)性。與沉積物TOC含量、有機(jī)碳密度不同,池塘OCAR與流域內(nèi)旱地面積占比呈顯著正相關(guān)(P<0.05),且相關(guān)系數(shù)絕對值大于前面兩者。

4 討論

4.1 不同地區(qū)池塘有機(jī)碳埋藏速率

池塘有機(jī)碳密度在9.22-17.84 mg/cm3之間變動,均值為12.10 mg/cm3,且個體差異明顯。其中,8號池塘的有機(jī)碳密度最大,為17.84 mg/cm3,這主要是因為其TOC含量最大,為2.57%。通過圖2,可以看到8號池塘流域林地占比高達(dá)95%。而林地土壤表面有較多的植物凋落物及殘體,腐殖化作用較強(qiáng),使得其表層土壤有機(jī)質(zhì)含量較高。

文革結(jié)束后，楓橋區(qū)在全國率先給改造好的“四類分子”全部摘帽。1979年2月5日，《人民日報》就此發(fā)表《摘掉一頂帽，調(diào)動幾代人》長篇通訊，全面介紹楓橋區(qū)給“四類分子”摘帽的經(jīng)驗。

表4 其他地區(qū)池塘的有機(jī)碳埋藏速率Table 4 Organic carbon burial rate in ponds in other regions

有機(jī)碳埋藏速率估算結(jié)果的準(zhǔn)確性與估算方法密切相關(guān),這也可能是OCAR估算結(jié)果相對較高的原因。在本研究中,為了更準(zhǔn)確地估算沉積物淤積量,根據(jù)池塘實際情況,確定了池塘邊坡坡度等參數(shù),并結(jié)合錐臺模型進(jìn)行分層計算,但由于池塘水面形狀不規(guī)則、淤泥面不平整等原因,仍可能高估沉積物淤積量。同時,由于池塘年代久遠(yuǎn)、缺乏資料,通過居民調(diào)查和相關(guān)資料查閱獲取的池塘建造年份和疏浚時間可靠性較弱,且難以保證底泥疏浚的徹底性,使得估算結(jié)果產(chǎn)生誤差。在計算過程中,由于未考慮池塘沉積物碳密度的空間異質(zhì)性,將池塘中心的碳密度擴(kuò)展至整個池塘進(jìn)行計算,也會造成計算結(jié)果偏高。Taylor[22]等人提供了一種目前最精準(zhǔn)的方法,他們將池塘挖成均勻的大小和深度,盡可能接近自然的條件下復(fù)制池塘,兩年后將沉積物全部挖出,計算有機(jī)碳埋藏速率。該方法很好地解決了前文所述的三個問題,但該方法不適用于本研究中年代久遠(yuǎn)、規(guī)模稍大的農(nóng)業(yè)池塘。后續(xù),可以考慮對池塘進(jìn)行多點位的沉積物淤積深度測量和有機(jī)碳含量檢測,探討碳密度的空間異質(zhì)性,并結(jié)合加權(quán)插值等方法,估算整個池塘的沉積物淤積量和有機(jī)碳儲量[41]。

4.2 池塘有機(jī)碳埋藏影響因素

池塘沉積物有機(jī)碳來源分為內(nèi)源和外源,內(nèi)源有機(jī)碳主要是指水生植物通過光合作用固定的有機(jī)碳,外源有機(jī)碳則主要是通過侵蝕、地表徑流等方式從流域中輸送至池塘的陸地碳源。池塘的有機(jī)碳埋藏速率與有機(jī)碳來源關(guān)系緊密[17]。而影響有機(jī)碳來源的因素眾多,其中溫度和降水的影響較大。溫度上升,池塘及流域內(nèi)的生物量增加、營養(yǎng)濃度升高,初級生產(chǎn)力提高,從而使得有機(jī)碳埋藏量增加[36,44-45]。另外溫度越高,有機(jī)碳的礦化作用愈強(qiáng),有機(jī)碳的埋藏效率降低[46]。降水量的增加則會通過雨水的淋溶作用增加有機(jī)碳的輸入量[11]。本文中的11個池塘位于同一地區(qū),氣候條件相同,因此更多地考慮周邊土地利用、植被等因素的影響。

池塘因素中,TOC含量與TN含量呈顯著正相關(guān),這可能是因為氮素可以直接促進(jìn)水中藻類的生長,提高了池塘的初級生產(chǎn)力,從而增加了池塘沉積物中有機(jī)碳含量。與Downing等[21]的研究結(jié)果不同,本研究中OCAR未與池塘水面面積表現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)性,另外,OCAR與流域面積(CA)、流域和池塘面積的比值(CA:PA)均無顯著相關(guān)性,這可能是由于本研究中池塘流域有機(jī)質(zhì)來源復(fù)雜,干擾因素較多。池塘內(nèi)部有藻類繁殖和魚類養(yǎng)殖,藻類的初級生產(chǎn)力和魚類排泄物的累積均會使沉積物中有機(jī)質(zhì)增加。同時流域的坡度也會影響泥沙的輸入效率,在較緩的坡度上雨水將表層土壤沖刷進(jìn)池塘水體的難度更大,從而影響了池塘中的底泥有機(jī)質(zhì)含量。

流域因素中,沉積物TOC含量與流域中的林地面積占比呈顯著正相關(guān),可能是林地土壤表面覆蓋了大量植物凋落物,減少土壤表層光和熱的獲取,從而有助于土壤有機(jī)質(zhì)的積累[47]。旱地面積占比與TOC含量、有機(jī)碳密度均呈顯著負(fù)相關(guān),但與OCAR呈顯著正相關(guān)。這可能歸因于池塘流域內(nèi)的旱地上長年種植紅薯、玉米等作物,而耕作活動會破壞土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu),加速有機(jī)碳的分解,使得表層土壤有機(jī)質(zhì)含量降低[48]。同時,耕種作物帶來的土壤擾動,會使土壤發(fā)生松動,這部分土壤在降雨時更易被帶入水體,使得池塘有機(jī)碳的來源增加。池塘OCAR與建筑用地、水田面積占比均無顯著關(guān)系,流域中的居民住宅數(shù)量少且位置分散,難以對池塘有機(jī)碳輸入造成嚴(yán)重影響。有研究發(fā)現(xiàn),水田相較于旱地有機(jī)質(zhì)分解速率更大[49],但流域中水田面積占比不大,影響并不明顯。后續(xù)的研究中可以采用正構(gòu)烷烴單體碳同位素等方法,進(jìn)一步追溯池塘中的有機(jī)碳來源和組成,更加準(zhǔn)確地討論流域內(nèi)各種土地利用類型對池塘有機(jī)碳沉積的影響。

花樣游泳有單人、雙人、團(tuán)體等形式，都是只有女子能夠參加。花樣游泳起源于歐洲，1920年花樣游泳創(chuàng)始人柯蒂斯將跳水和體操的動作混合一起表演，起初只作為兩場游泳比賽之間的一種娛樂節(jié)目，后來逐漸融入舞蹈和音樂，成為一項優(yōu)美的水上競技項目。

4.3 池塘對區(qū)域碳循環(huán)的影響

本文的研究結(jié)果表明,池塘具有較強(qiáng)的儲碳能力,且比自然湖泊和水庫的碳匯作用更加突出,然而,池塘中的微生物也可通過降解有機(jī)物,向大氣中排放大量的CH4和CO2氣體[20]。瑞典一項研究結(jié)果表明[42],瑞典小池塘的CO2排放量是沉積物碳積累量的1.8-37.5倍,而荷蘭[25]的一個占地面積0.463 hm2的城市池塘,有機(jī)碳埋藏速率僅為29.2 g m-2a-1,大大低于碳排放量(CO2和CH4排放量總和)391 g m-2a-1。因此,盡管池塘沉積物中碳的積累率高于草地、森林等其他生態(tài)系統(tǒng),但由于向大氣中排放更多的二氧化碳和甲烷,池塘通常被認(rèn)為是碳的凈來源。在國內(nèi),水面面積<0.1 km2的池塘和小水庫的數(shù)量眾多,超過水體總量的98.65%,這部分水體在碳循環(huán)中發(fā)揮著重要作用,國內(nèi)已有學(xué)者對池塘氣體排放進(jìn)行了通量觀測研究,申雅莉[50]對湖南省一個典型農(nóng)業(yè)源頭流域的塘庫進(jìn)行了為期一年的連續(xù)監(jiān)測,通過漂浮式靜態(tài)通量箱技術(shù)得到了11個月的CH4和CO2排放通量數(shù)據(jù)。為便于比較池塘碳排放和碳沉積的作用,我們參考了Karl等人[42]的比較方法,將申雅莉[50]研究結(jié)果中CH4、CO2排放總量轉(zhuǎn)化為194.99 g C m-2a-1,而本研究中的有機(jī)碳埋藏速率為142.76-293.32 g C m-2a-1,因此池塘的碳沉積量是碳排放總量的0.73-1.5倍。然而,小池塘碳通量變化較大,極易受到降雨、溫度、流域活動等因素的影響,我們采用的碳排放數(shù)據(jù)同樣來源于亞熱帶丘陵山區(qū)池塘,盡可能避免氣候帶來的影響,但不同池塘不同時間的池塘碳通量仍存在差異,因此,后期可以對本文中的池塘碳通量進(jìn)行長期的實地觀測,并進(jìn)行更為精細(xì)的計算和比較,從而了解池塘這一類小型水體對區(qū)域碳循環(huán)的潛在影響。

5 結(jié)論

本文選取丘陵山區(qū)池塘進(jìn)行研究,分析池塘沉積物特性并估算沉積物有機(jī)碳埋藏速率;基于研究區(qū)遙感影像和相關(guān)性分析,探究有機(jī)碳埋藏影響因素;對比湖泊、水庫及其他地區(qū)池塘碳沉積研究成果,探究池塘碳沉積能力。最終得出以下研究結(jié)論:(1)不同池塘沉積物容重、含水率分別在垂直方向上趨勢相同,含水率自上而下逐漸減小,容重則呈現(xiàn)出先增加后減少的趨勢。池塘沉積物TOC、TN含量總體上均呈現(xiàn)出隨深度增加而逐漸降低的趨勢;(2)池塘之間有機(jī)碳埋藏速率差異較大,在142.76-293.32 g m-2a-1之間變化,均值為194.60 g m-2a-1,這一結(jié)果比國內(nèi)自然湖泊高出一個數(shù)量級,略高于其他池塘的類似研究結(jié)果;(3)相關(guān)性分析結(jié)果表明,池塘有機(jī)碳埋藏速率與流域內(nèi)旱地面積占比呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與池塘面積無顯著相關(guān)性。國內(nèi)池塘普遍面積較小,但數(shù)量眾多,是不容忽視的地理景觀要素。因此,在進(jìn)行碳收支計算時,應(yīng)該充分考慮池塘等這類小型水體的作用,同時也要進(jìn)一步研究池塘有機(jī)碳的沉積、礦化、埋藏過程及其驅(qū)動因素,從而更好地認(rèn)識池塘等小型水體在區(qū)域碳循環(huán)中的作用。