Гидрологические изменения и поступление питательных веществ сильно влияют на выбросы парниковых газов

Изменения глобальных режимов осадков и строительство искусственных плотин привели к широкомасштабному изменению гидрологических процессов в прибрежных экосистемах. При этом интенсификация сельского хозяйства усилила поступление азота (N) и фосфора (P) в прибрежные экосистемы бассейна реки Янцзы. Однако оставалось неясным, как парниковые газы (CO₂, CH₄ и N₂O) реагируют как на гидрологические изменения, так и на поступление питательных веществ в прибрежной зоне.

Аспирант Ши Вэньцзюнь под руководством профессоров Чжан Цюаньфа и Е Чэня из Уханьского ботанического сада Китайской академии наук провел in situ эксперимент в зоне колебания уровня воды Трех ущелий водохранилища. Эксперимент включал моделирование различных гидрологических режимов (постоянное затопление, периодическое затопление, отсутствие затопления) и внесение питательных веществ (добавление N, P, N+P и контрольные участки) на девяти блоках размером 15×3 м вдоль градиента высоты.

Результаты показали, что гидрологические изменения значительно повлияли на выбросы всех трех парниковых газов. Постоянное затопление значительно снизило выбросы CO₂ и N₂O при всех вариантах внесения удобрений, но сильно увеличило выбросы CH₄. Совместное внесение азота и фосфора способствовало эмиссии парниковых газов, а добавление только фосфора значительно снизило потоки N₂O. Анализ методом количественной ПЦР (qPCR) показал, что постоянное затопление снижает численность функциональных генов, связанных с окислением метана, нитрификацией и денитрификацией, а добавление N+P ее увеличивает.

Таким образом, гидрологические изменения и поступление питательных веществ влияют на выбросы парниковых газов в основном через изменение факторов почвенной среды (редокс-условия, влажность, содержание органического углерода) и численности соответствующих функциональных генов. Используя широко применяемый показатель потенциала глобального потепления (ПГП, за 100-летний период), исследование оценивает, что зона колебания уровня водохранилища Трех ущелий имеет положительный чистый ПГП. Режим постоянного затопления может снизить ПГП, а внесение N+P — увеличить.

Исследование имеет большое значение для понимания механизмов эмиссии парниковых газов в прибрежных экосистемах и расчета углеродного бюджета зоны колебания уровня водохранилища Трех ущелий. Работа поддержана Национальным фондом естественных наук Китая и Ассоциацией содействия инновациям молодежи КАН. Результаты опубликованы в журнале Water Research в статье «Divergent effects of hydrological alteration and nutrient addition on greenhouse gas emissions in the water level fluctuation zone of the Three Gorges Reservoir, China».