CO2和CH4排放增加是全 球變暖的主要原因（IPCC，2013），人類活動導致大約44%和60%的CO2和CH4排放到大氣中。人類活動如攔河筑壩干擾濕地的結構和功能，引發大量土壤CO2和CH4排放。然而，目前對濕地水庫CO2和CH4排放及其碳同位素特征的影響機制知之甚少。

基于此，為了填補研究空白，在本研究中，來自云南大學和中科院武漢植物園的研究團隊在三峽消落區原位條件下調查了4個海拔梯度（即不同淹水狀態）（>175 m，160–175 m，145–160 m和＜147 m）飽和和排干狀態下CO2和CH4排放模式及其碳同位素特征，以及相關的控制因子。他們作出了如下假設：1）由于淹水下優勢植物種的轉變，土壤條件（例如土壤基質質量，土壤水分和溫度）的變化將會改變CO2排放以及CO2的δ13C值；2）CH4排放模式及其同位素特征對淹水更敏感，反映了土壤厭氧環境的增加；3）不同淹水狀態下（例如飽和和排干狀態下）將會導致酶表達和微生物屬性的改變，進而極大影響CO2和CH4排放。

圖1 重慶忠縣研究區位置（a）；三峽消落區采樣地衛星圖像及沿海拔梯度詳細的靜態通量室放置圖（b）。

作者于2017年6-8月測量了土壤/水大氣界面CO2和CH4的交換率。利用ABB LGR CO2同位素分析儀分析CO2的濃度及δ13C，并利用ABB LGR甲烷碳同位素分析儀分析CH4的濃度及δ13C。

【結果】高海拔地區CO2排放明顯較高，飽和狀態和排干狀態之間差異顯著。相比之下，在整個觀測期，高海拔地區（41.97 μg CH4 m-2 h-1）平均CH4排放量高于低海拔地區（22.73 μg CH4 m-2 h-1）。從飽和狀態到排干狀態，低海拔CH4排放降低了90%，在高海拔增加了153%。與低海拔和高地相比，高海拔CH4的δ13C更富集，飽和狀態比排干狀態更貧化。作者發現土壤CO2和CH4排放與土壤基質質量（例如，C:N）和酶活性密切相關，而CO2和CH4的δ13C值分別主要與根呼吸和產甲烷細菌活性有關。具體而言，飽和和排干狀態對土壤CO2和CH4排放的影響強于水庫海拔的影響，從而為評估人類活動對碳中和的影響提供了重要依據。

不同海拔下土壤CO2排放的周平均值以及整個非淹水期土壤CO2排放量。

不同海拔下CH4排放的周平均值以及整個非淹水期土壤CH4排放量。

土壤飽和和排干狀態下不同海拔CO2（a）和CH4平均排放量（b）。

【結論】三峽水庫消落區土壤CO2和CH4排放及其碳同位素特征的變化受周期性淹水的強烈影響，可以確定其CO2和CH4的源/匯強度。與高地相比，消落區土壤環境適宜，酶活性較高，土壤基質質量較低，因此CO2排放量較高。土壤呼吸CO2的δ13C值進一步證實了，基質質量和酶活性變化是CO2排放的主要貢獻者。隨著高地CH4吸收，消落區CH4累積排放量從低海拔到高海拔地區增加。基于CH4的δ13C值，作者得到的初步結論是飽和狀態下較高的CH4排放以較強的厭氧環境中乙酸鹽裂解過程為特征。因此，結果強調了攔河筑壩引發了周期性淹水，導致土壤質量、酶表達和微生物利用C的策略，以及甲烷氧化過程的轉變，潛在的改變了CO2和CH4排放及其碳同位素特征。

Picarro產品介紹

• G2201-i 碳同位素與氣體濃度分析儀

• 測量CH4和CO2的δ13C

Picarro G2201-i 同位素分析儀將兩臺用于測量 CO2 和 CH4 的 Picarro δ13C 碳同位素儀器整合到一臺儀器中?，F在僅穩定同位素比率所能提供的信息可以很輕易便捷地獲得，研究人員使用一臺儀器即可追蹤碳從源到匯的移動過程。這款兩用分析儀使研究工作變得簡便且快速。這款分析儀體積小巧，結構堅固，便于運輸至現場；研究人員運用分析儀產生的即時結果，可變更正在進行的工作進程并獲得限時現場活動的結果。

G2201-i氣體濃度分析儀

● 只有現場可部署分析儀才能夠同步高精度測量 CO2 和 CH4 中 δ13C

● 三種測量模式：僅 CO2 模式、僅 CH4 模式以及 CO2 和 CH4 組合模式

● 以一小部分 IRMS 運行成本，實現優異精度 -- 減少校準，減少維護，無需使用耗材

碳同位素與氣體濃度分析儀

G2201-i

Picarro G2201-i 同位素分析儀將兩臺用于測量 CO2 和 CH4 的 Picarro δ13C 碳同位素儀器整合到一臺儀器中。現在僅穩定同位素比率所能提供的信息可以很輕易便捷地獲得，研究人員使用一臺儀器即可追蹤碳從源到匯的移動過程。這款兩用分析儀使研究工作變得簡便且快速。這款分析儀體積小巧，結構堅固，便于運輸至現場；研究人員運用分析儀產生的即時結果，可變更正在進行的工作進程并獲得限時現場活動的結果。

這款分析儀有三種運行模式：1) 僅 CO2 模式、2) 僅 CH4 模式以及 3) CO2 和 CH4 組合模式。在組合模式下，每隔幾秒對 CO2 和 CH4 進行交錯測量，以便產生比腔體中的氣體轉換時間更快速的采樣速率。當分析儀處于僅 CO2 模式或僅 CH4 模式時，精度會有所提高，這是因為更多的測量時間可用于單個分子。在所有模式下，這款分析儀都能夠精確測量 CO2、H2O 和 CH4 濃度，并且它所需的校準要少于其它基于光譜吸收的儀器。G2201-i 分析儀可與各種外圍設備進行配對使用，以便延伸并拓展其功能。

TECHNICALSPECIFICATIONS

技術規格