2016, Vol. 37
2. 中国科学院大学, 北京 100049;
3. 吉林师范大学生态环境研究所, 四平 136000
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. Institute of Ecological Environment, Jilin Normal University, Siping 136000, China
自19世纪90年代以来，地球表面温度上升了0.65-1.06℃，由人类活动引起的温室气体排放是导致全球气候变暖的主要原因[1]. 大气中CO2和CH4是最重要的温室气体，对增强温室效应的贡献率分别达到60%和15%[2]. 近年来，内陆水体在全球碳排放中的作用越来越受到重视[3, 4, 5, 6]，大量研究表明湖泊作为陆地生态系统的重要组成部分，是温室气体的重要排放源[7, 8, 9]. 据估计，全球湖泊对大气CO2的总汇(以C计)达 5.32×107 t ·a-1[10]，释放的CH4量约占非人为排放的6%-16%[11]. 因此，湖泊水-气界面温室气体通量的研究对进一步理解内陆水体对大气温室气体的源汇格局的影响具有重要意义.
目前，国内外对内陆水体中温室气体的研究多集中于湖泊、 河流、 湿地和水库[12, 13, 14, 15, 16]，而针对受人类活动影响较大的城市湖泊的相关研究极少. 在现代城市中，城市内湖在景观娱乐、 调蓄洪涝、 调节气候和改善城市生态环境等方面发挥了重要的作用. 城市湖泊基本上属于静止或缓流水体，由于地理位置的特殊性，相对封闭，交换能力差，底泥较厚且有机质、 N、 P等营养物质丰富，常处于富营养状态[17]. 岸边有机物的大量输入及其在底泥中的储存会刺激水生生物和微生物的新陈代谢，可能会导致CO2和CH4等温室气体的大量排放. 另外，大量研究表明土地类型、 温度、 风速、 水中溶解性有机碳(DOC)、 总氮(TN)、 总磷(TP)、 pH、 电导率(EC)和叶绿素浓度(Chla)等环境因素都对水体温室气体的通量具有较大的影响[14, 18, 19, 20, 21]，因城市湖泊具有独特的地理与水质条件，因此有必要对其温室气体的产生和排放进行深入研究.
由于城市湖泊积较小，其温室气体的排放通量通常为人们所忽略. 但是在生态系统中，城市碳的收支也是全球碳循环的非常重要的一个环节. 根据北京市五环内城市湖泊CH4排放通量的研究结果，估算出北京市城市湖泊CH4年排放量约为0.26-0.38 Gg，约占整个北京地区CH4年排放量的0.10%[22]. 武汉东湖水-气界面的CO2年平均通量值表明，东湖为大气CO2的“源”，CO2释放速率随着水体营养水平的降低而显著升高[23]. 曾有研究指出，从时空格局来看，历史久且面积小的城市湖泊CH4排放通量较高，水质较好且面积大的城市湖泊CH4排放通量较低，而经人为改建的较大城市湖泊CH4排放通量也较高[22]. 另外，城市湖泊多为浅水湖，浅水湖泊中温室气体的昼夜通量大小差异明显，温度、 含氧量、 营养物水平等因素都对温室气体通量有重要影响[24, 25]. 目前温室气体通量的观测技术主要有静态浮箱法、 边界层法和微气象法，有研究指出在同一环境气候条件下，不同的测定方法得到的结果可能会存在2-18倍数的差异[26, 27]. 近年来，基于水体中溶存的温室气体浓度来估算气体分压及通量的方法被研究者们广泛应用，并取得较好的结果[8, 18, 28].
城市湖泊近水面上空的温室气体浓度是城市湖泊作为温室气体源汇变化的间接反映，为了进一步掌握我国东北地区城市湖泊水体温室气体的释放/吸收特征，本研究选择位于吉林省长春市不同地点的7个城市水体(南湖、 北湖、 雁鸣湖、 胜利公园、 地理所内湖、 天嘉公园和长春公园)，分别于夏秋两季对湖泊水-气界面的CO2和CH4浓度进行了分析监测，并对相关影响因素进行了分析. 本研究为深入理解城市湖泊温室气体的时空变化特征及其与环境因素之间的相互关系，准确估算城市湖泊对大气中温室气体的影响提供了科学数据支撑和理论参考.
1 材料与方法 1.1 湖泊概况及采样点布设7个湖泊主要位于吉林省长春市区内，其形态学及水质参数特征见表 1. 这些湖泊均属于城市内的景观湖，湖泊岸边均为人筑石堤(地理所内湖除外)，并建有绿化带、 环湖路(环湖栈桥)和供居民休息的长椅. 按湖泊的地理位置看，北湖和地理所内湖在城边，其它5个湖泊在城中； 根据经济合作与发展组织(OECD)的富营养化单因子(叶绿素a)评价标准，这些湖泊都属于富营养化湖泊，其中雁鸣湖、 胜利公园和长春公园甚至出现过富营养化状态.
 | 表 1 7个城市湖泊形态学及水质参数 Table 1 Morphological properties and water quality parameters of the seven urban lakes in China |
各湖泊地理位置见图 1：南湖(43.852 253°E，125.310 301°N)、 北湖(43.983 802°E，125.358 091°N)、 雁鸣湖(43.944 05°E，125.270 448°N)、 胜利公园(43.945 072°E，125.324 397°N)、 地理所内湖(43.998 252°E，125.344 899°N)、 天嘉公园(43.903 943°E，125.276 881°N)和长春公园(43.894 823°E，125.270 479°N). 采样时间为2013年6月3日-2013年11月8日和2014年7月2日-2014年11月3日. 采样点设置见图 1，距离岸边5 m以上，采集表层0.5-1 m深度的湖水. 其中：南湖4个点，重复采样5次； 北湖5个点，重复采样4次； 雁鸣湖、 胜利公园、 地理所内湖、 天嘉公园和长春公园都只有一个采样点，分别采样6次、 4次、 23次、 6次和6次，共采集样品85个. 采样的时间主要都集中在下午13:00-16:00.
 | 图 1 采样湖泊示意 Fig. 1 Locations of the sampling lakes |
在每个釆样点用采水器采集表层0.5-1 m深度的湖水4 L，装入白色聚乙烯样品瓶中，样品采集后于24 h内运回实验室进行水质分析测试.
采用顶空平衡法测定溶存于水体中的CO2和CH4浓度[8]. 具体操作如下：采样前将600 mL的细口玻璃瓶的瓶口朝上，以便瓶内充满空气，采样时将整个瓶置于水面下，瓶口处于水面下50-100 cm处，收集350 mL水体后取出，并用硅胶塞密封瓶口，剧烈摇晃采样瓶1-2 min，静置10-20 min使气体在水相和气相中达到平衡. 水样在采集后立即运回实验室，并向每个瓶内注入0.2 mL饱和HgCl2溶液以抑制微生物活性. 样品于4℃保存待分析.
1.3 分析方法水体pH、 浊度和电导率(EC)于采样现场使用便携式水质分析仪(YSI6600，美国)测定； 盐度根据测定的EC计算得出[7]； 水样经过预先烘烤过的WhatmanGF/F(0.7 μm)过滤后，使用总有机碳分析仪(TOC-5000，日本岛津)进行溶解性有机物(DOC)分析； 总氮(TN)和总磷(TP)根据水质监测的标准方法使用紫外-可见光分光光度计(UV-2600，日本岛津)进行测定[29]； 叶绿素a(Chla)浓度的测定采用丙酮提取法[30]. 环境气候参数来源于中国气象科学数据共享服务网.
CO2和CH4浓度测定：使用医用注射器抽取玻璃瓶上层气体130 mL，采用温室气体分析仪(DLT-100，美国LGR)来分析气样中CO2和CH4浓度.
1.4 数据分析根据温室气体分析仪的测定结果(气体的体积浓度值)，结合亨利定律(Henry's law)[3]，分别计算湖泊表层水体中CO2分压p(CO2)和CH4分压p(CH4)：
根据气体浓度值和双层模型公式计算湖泊水-气界面的CO2和CH4通量[3, 8]：
应用SPSS软件进行单因素方差分析，并对环境参数和温室气体分压之间的关系进行数据统计分析.
2 结果与分析 2.1 环境因子及城市内湖水质参数分析7个城市湖泊的水质参数列于表 1中，从表层湖水pH可知，这7个城市内湖湖水均呈碱性，湖水盐度在0.18-0.60范围内. DOC浓度在8.10-33.64 mg ·L-1范围内，其中雁鸣湖、 长春公园和天嘉公园内湖的DOC浓度相对较高. 长春公园和天嘉公园内湖的TN和TP浓度高于其它几个湖泊. 参照OECD湖泊富营养化的单因子评价标准(Chla)，南湖、 北湖、 地理所和天嘉公园内湖为富营养型，雁鸣湖、 长春公园和胜利公园内湖为严重富营养型.
从长春市2013和2014年夏季和秋季的部分气候参数(表 2)可以看出，长春市秋季风速大于夏季，有利于气体扩散. 秋季的气温明显低于夏季(均值8.57℃<22.67℃)，且日照时数和降水量都明显下降.
| 表 2 长春市2013和2014年夏秋季的部分环境参数 Table 2 Environment parameters in summer and autumn of Changchun,China |
从本研究的分析结果可以看出，不论是在夏季还是秋季，7个城市内湖表层水体中p(CO2)的差异都很明显[图 2(a)]，南湖中p(CO2)最小，位于长春公园内的湖泊p(CO2)值最高，在夏秋两季分别高达(10 551.40±0.46) μatm和(10 083.42±0.42) μatm，是南湖p(CO2)的149.42倍(夏)和21.10倍(秋). 与p(CO2)的情况相同，7个城市内湖表层水体中p(CH4)值差别较大[图 2(b)]，夏季p(CH4)值在(121.11±0.02)-(13 913.56±2.79) μatm之间，秋季p(CH4)值在(95.49±0.02)-(10 313.32±0.87) μatm之间，夏秋两季的p(CH4)最小值均出现在南湖，而最大值为长春公园内湖.
 | 图 2 7个城市湖泊表层水体p(CO2)和p(CH4)的季节变化特征 Fig. 2 Seasonal variability of p(CO2) and p(CH4) in the surface water of urban lakes in Changchun,China |
在本研究所涉及到的7个湖泊范围内，夏季到秋季的季节更替对城市内湖表层水体中p(CO2)和p(CH4)的影响较大(图 2). 除了北湖和长春公园内湖的夏季p(CO2)值高于秋季，其他湖泊均在秋季展现了更高的p(CO2)值[图 2(a)]. 这7个城市内湖夏季的p(CH4)均高于秋季[图 2(b)]，尤其体现在雁鸣湖中，夏季p(CH4)值是秋季的3.20倍； 而天嘉公园内湖中夏秋两季的p(CH4)值差别最小，夏季p(CH4)值仅为秋季的1.02倍.
2.3 气体排放通量估算大气和水表CO2分压差决定了水-气界面 CO2的通量大小及方向[31]. 本研究对7个城市湖泊夏、 秋季水-气界面CO2和CH4通量进行了估算，各湖泊CO2及CH4的通量大小差异明显(图 3). 除了南湖和胜利公园内湖水体夏季CO2通量为负值 [-5.09 mmol ·(m2 ·d)-1和-3.47 mmol ·(m2 ·d)-1] 外，湖泊CO2通量均为正值，其值范围为1.82-172.96 mmol ·(m2 ·d)-1. 无论夏季还是秋季，这7个城市内湖的CH4通量均为正值0.07-10.93 mmol ·(m2 ·d)-1. 对夏、 秋两个季节的气体通量进行整体分析，发现除了南湖和胜利公园内湖外，其它各湖泊对大气中温室气体的贡献都以CO2为主，在雁鸣湖、 北湖、 天嘉公园、 长春公园和地理所内湖，其CO2通量分别为CH4通量的80.81、 35.40、 34.92、 17.84和5.91倍.
 | 图 3 7个城市湖泊夏秋季水-气界面碳通量估算 Fig. 3 Change of the CO2 and CH4 flux at the water-air interface in seven urban lakes in summer and autumn |
这7个城市湖泊在秋季的p(CO2)值都高于大气CO2分压，这说明在秋季，这些城市水体是大气CO2的“源”. 夏季这些湖泊大多也都为大气CO2的“源”，但南湖和胜利公园内湖除外，其p(CO2)值低于大气CO2分压，它们有可能吸收大气中的CO2，是大气CO2的“汇”； 这可能因为南湖和胜利公园内湖生长较多荷花，藻类以及一些浮游植物生长也较多，夏季为其主要生长季节，光合作用较强，会大量吸收并利用CO2. 同时，不论是在夏季还是秋季，所有湖泊中的p(CH4)值均高于大气CH4分压，说明这些城市内湖在夏秋两季均为大气CH4的“源”，夏季较秋季的“源”贡献更为明显. 对7个城市湖泊夏、 秋季水-气界面CH4通量估算的结果也表明，无论夏季还是秋季，这些城市内湖均为大气CH4的“源”.
对7个具有不同水质的城市内湖在夏、 秋两季水面CO2和CH4分压进行比较. 单因素方差分析表明，无论在夏季还是秋季，这7个城市内湖间的p(CH4)和 p(CO2)都具有显著性差异(P<0.05). 这些湖泊都处于长春市区内，所处环境的温度、 风速、 气压等都大致相同，水质之间的巨大差异可能是造成 p(CH4)和 p(CO2)具有显著性差异的最主要原因. 南湖、 雁鸣湖和胜利公园内湖的夏季 p(CO2)显著低于秋季外(P<0.05)，其它湖泊夏、 秋两季的p(CO2)均无明显差异. 贵州红枫湖和百花湖的p(CO2)季节变化也表明夏季的p(CO2)低于其它季节[30]，这可能因为夏季为浮游植物的主要生长季节，较强的光合作用会大量吸收并利用CO2，有研究者曾指出浮游植物光合作用是影响河流表层水体pCO2的主要因子[32]. 地理所内湖、 雁鸣湖和北湖的p(CH4)在夏、 秋两季差异显著(P<0.05)，其它湖泊无明显差异.
对这些城市内湖夏季和秋季的水面CO2分压进行统计分析，结果表明p(CO2)值分布在70.61-10 551.40 μatm之间. 很多研究者对不同类型的湖泊水面p(CO2)进行过研究，美国中西部131个农业富营养湖的p(CO2)值在0.1-20 392 μatm之间[14]，分布在世界范围内的196个咸水湖的p(CO2)值在0.1-100 000 μatm之间波动[7]，位于北美大平原的6个硬水湖中p(CO2)值为2.96-54 280.78 μatm[33]，美国佛罗里达州的948个淡水湖的p(CO2)值分布在0-81 000 μatm之间[9]. 本研究为完善不同类型湖泊p(CO2)的数据库提供了有关城市湖泊的数据参考. 另外，很多研究已经表明世界范围内，湖泊水中CO2在无冰期内大多数处于过饱和状态[8, 11]，本研究的结果也与该结论相符合，除夏季的南湖和胜利公园内湖，其它城市湖水体中CO2均处于过饱和状态. 对所有采样点水体中的CO2饱和度进行统计分析[图 4(a)]，结果表明所采集的水样品中64.71%的水体都处于CO2过饱和状态.
 | 图 4 7个城市湖泊夏秋季水-气界面CO2和CH4相对饱和度估算 Fig. 4 Estimated frequency of CO2 and CH4 saturation at the water-air interface in seven urban lakes in summer and autumn |
对这些具有不同水质的城市内湖的水面CO2和CH4通量进行统计分析，结果表明无论在夏季还是秋季，这7个城市内湖间的CH4通量以及CO2通量都具有显著性差异(P<0.05). 本研究中除了夏季的南湖和胜利公园内湖水体CO2通量为负值 [-5.09 mmol ·(m2 ·d)-1和-3.47 mmol ·(m2 ·d)-1] 外，其余湖泊CO2通量均为正值，其值范围为1.82-172.96 mmol ·(m2 ·d)-1. 研究已经表明水生系统中CO2产生主要依赖于水体及沉积物中有机质的微生物降解过程，涉及微生物的好氧及厌氧呼吸、 细菌的发酵及产甲烷过程和水生植物及藻类的生长代谢，这些过程对CO2通量的相对贡献在不同的水生态环境中有所差异[20]. 但南湖和胜利公园内湖生长较多荷花，夏季生长较为旺盛. 曾有研究指出，在以挺水植物为主的水体中，有机质的生物降解并不是CO2的产生的主要途径，其生成及排放主要依赖于植物的呼吸代谢，同时光合作用又会吸收大量CO2[34]，这个“汇”作用可能是造成最终南湖和胜利公园内湖CO2通量为负值的主要原因.
本研究中大部分湖泊对大气中温室气体的贡献都是以CO2为主. 全球增温潜势(GWP)被用于定量评价不同温室气体对气候变化影响的相对能力. 根据2007年联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)公布的温室气体GWP值，脉冲排放的1 kg CH4在未来100 年产生的增温效应是等量CO2所能产生效应的25倍[34]. 尽管在本研究中，雁鸣湖、 北湖、 天嘉公园、 长春公园和地理所内湖的CH4通量远远低于CO2通量，但其对温室效应的贡献也不容忽视. 目前对湖泊气-水界面CH4分压和通量已受到研究者们的广泛关注，研究表明淡水环境中碳的厌氧矿化占碳总矿化量的20%-60%，其中厌氧矿化的30%-80%都是通过水体和沉积物中的甲烷生成来实现[35]. 本研究所涉及的7个城市湖中p(CH4)值分布在95.49-13 913.56 μatm之间，CH4通量为0.07-10.93 mmol ·(m2 ·d)-1，这7个城市内湖均处于CH4过饱和状态. Kling等[3]对阿拉斯加的25个湖泊和4个河流水-气界面的CH4通量进行研究，结果表明这些水体中CH4基本都处于过饱和状态，通量为0.08-1.02 mmol ·(m2 ·d)-1，美国3个湖泊夏季的CH4通量为0.49-1.60 mmol ·(m2 ·d)-1 [35]，南京丁解水库春季的CH4通量为(2.55±0.21) mmol ·(m2 ·d)-1[12]. 与这些湖泊和水库的CH4通量相比，本研究中天嘉公园和长春公园内湖的CH4通量明显偏高(图 3)，可能与这两个湖泊营养化程度较高有关，富营养化导致水体深层和底泥中堆积的有机物质在厌氧条件下分解产生CH4，进而被释放进入水体和大气[2]. 对所有采样点水体中的CH4饱和度进行统计分析[图 4(b)]，结果表明所采集的水样都处于CH4过饱和状态. 另外，水体中甲烷主要来源于沉积物中有机物厌氧产甲烷过程[36]，而研究发现湖泊沉积物中有机碳的矿化与水温具有较强的相关性，温暖的水体有利于有机物的矿化，增强产甲烷速率[37]. 本研究中7个城市湖泊在夏季的CH4通量都高于秋季，可能与夏季水体温度较高有关.
3.2 环境因子对p(CO2)和p(CH4)的影响水表p(CO2)和p(CH4)会受风速、 气温、 降水量等环境气候因子的影响. 本研究分别于夏季和秋季，以南湖、 北湖、 雁鸣湖、 胜利公园、 地理所、 天嘉公园和长春公园内湖这7个湖泊为代表，综合分析长春城市内湖表层水体中p(CO2)和p(CH4)与环境因子(风速、 气压、 气温、 日照时数和降水量)的相关性(表 3). 分析结果表明夏季长春城市内湖p(CO2)与日照时数呈显著负相关(rp(CO2)=-0.48，P<0.05)，在秋季，与气温呈显著负相关(rp(CO2)=-0.39，P<0.05). 日照时数是影响水生植物的光合作用的重要因素，较长的日照时数会增强水生植物的光合作用，有利于水体吸收大气中的CO2. 紫外线辐射也是影响水体中水生生物分布格局和生产力的重要因素，进而影响水体对大气中CO2的源汇作用[31]. 另外，气体在水中的溶解度与温度呈反比，东北地区秋季的气温变化较为明显(表 2)，它们会直接导致秋季水温下降，不利于CO2从水体进入大气.
夏季长春城市内湖中p(CH4)除了与日照时数呈显著负相关外(rp(CH4)=-0.63，P<0.01)，与降水量还呈显著正相关(rp(CH4)=0.44，P<0.05)； 而在秋季，监测的环境因子与p(CH4)基本无关联性. 在夏季，较长的日照时数增强了水生生物的光合作用，导致水体中溶解氧浓度上升，而甲烷的产生则需要在厌氧或缺氧环境下，因能促进CH4的氧化，导致p(CH4)不断降低[36]. 有研究曾指出湖泊及河流中的CH4主要包括以下几种状态：沉积物释放、 水体中运输和氧化、 水体中贮存和释放进入大气[35, 38]. 降雨会影响水体中CH4的运输速率，从而使更多贮存在水体中的CH4释放进入大气. 另外，降雨也会增加陆地生态系统中有机物向湖水系统的输送，从而导致能够矿化生成CH4的有机底物增 多，CH4的生成量增大. 曾有研究曾指出，风速是影响湖泊和海洋水-气界面温室气体通量的一个主要因素[19, 39]，但在本研究中，无论在夏季还是秋季，都并未发现城市内湖水表的p(CO2)和p(CH4)与风速存在相关性，这可能是由城市内湖的特殊地理位置所导致的，它们大多位于城市中，楼房建筑物等遮挡相对较多，而且有些湖泊作为景观水体，周围人群密度较大，这些都会影响到湖面的实际风速和气流.
| 表 3 夏秋季城市湖泊表层水体中p(CO2)和p(CH4)与环境因素的Pearson相关性分析 1) Table 3 Correlation between p(CO2,CH4) and the environmental factors for the surface water of urban lakes in summer and autumn |
为了更好地阐明夏秋季节这7个城市湖泊中p(CO2)和p(CH4)产生的机制，本研究进一步分析了城市湖泊中p(CO2)和p(CH4)与湖泊水质参数之间的关系(表 4). 从分析的结果可以看出，城市湖泊中p(CO2)与水体pH显著负相关(rp(CO2)=-0.51，P<0.01)，这与很多研究者获得的结论相一致，水体pH决定了水体的酸碱性，游离的二氧化碳易溶于碱性水体，导致p(CO2)降低[11, 31, 40]； 这些城市湖泊中p(CO2)与盐度显著正相关(rp(CO2)=0.38，P<0.05)，研究表明盐湖会向大气释放大量的CO2，盐湖中的碳酸盐沉淀是CO2的一个主要来源[7]. 国内外大量的研究表明，湖泊表层水体中过饱和的CO2与陆源DOC有良好的相关性，推测湖泊CO2主要来源于湖泊中DOC的生物降解利用过程[18, 41]. 但本研究中并未发现中p(CO2)与DOC之间存在相关性，可能是因为这些湖泊中有CO2欠饱和的湖泊，如南湖和胜利公园内湖，也有富营养的自养型湖泊，如长春公园和天嘉公园内湖，浮游植物光合作用大量利用了水体中的CO2，这些因素的存在都影响了p(CO2)与DOC的相关性构建[41]. 另外，本研究中p(CO2)与营养盐(TN和TP)和叶绿素浓度(Chla)不存在相关性. Finlay等[33]在对加拿大的6个硬质水湖泊的p(CO2)研究中，也发现p(CO2)与藻类生物量、 生产力均没有相关性. 从本研究结果可以推测在这7个城市湖泊中，水体的营养水平及其所决定的浮游植物生物量及生产力并不是影响表层水体p(CO2)的最主要因素.
| 表 4 夏秋季城市湖泊表层水体中p(CO2)和p(CH4)与水质参数的Pearson相关性分析 Table 4 Correlation between p(CO2,CH4) and water quality parameters for the surface water of urban lakes in summer and autumn |
分析城市湖泊中p(CH4)与湖泊水质参数之间的关系(表 4)，结果表明城市内湖表层水体的p(CH4)与水体pH、 盐度、 DOC、 TN和TP均具有显著相关性(P<0.01)，相关系数见表 4. 水体中CH4的产生主要依靠产甲烷菌群，发生在湖泊的变温层沉积物中的产甲烷反应是湖泊释放CH4的主要驱动力[11, 35]. 本研究的7个城市湖泊均为浅水湖泊，具有较低的液体静压力，有利于湖底水体及沉积物中产生的CH4以气泡的方式释放进大气中[11]. 产甲烷菌是一种对pH极度敏感的细菌，有研究表明在厌氧培养产甲烷菌的过程中，pH小于5.5以及大于9.0时，几乎没有产甲烷菌的生长[42]，而中性环境最适合期生长及CH4的产生[43]. 本研究中的城市湖泊水体均为碱性，pH在7.41-9.30之间波动，产甲烷菌的活性可能随pH升高而受到了抑制，所以湖泊中p(CH4)与水体pH呈显著负相关(rp(CH4)=-0.82，P<0.01). 水体沉积物等高度厌氧环境是大气中CH4最重要的自然排放源，而水体中有机物的大量输入也是影响水体CH4通量的重要因素之一[35, 44]. 中国东北的一处碱蓬湿地中的CH4排放与有机质的含量密切相关[45]，本研究中得到了p(CH4)与湖水中DOC浓度呈显著正相关的结论(rp(CH4)=0.52，P<0.01). 虽然CH4在大气中的浓度远低于CO2，本研究中大部分城市湖泊水-气界面CH4的通量也远低于CO2(图 3)，但目前CH4的大气浓度在所有温室气体中增幅最大[25]，因此研究湖泊中CH4的通量对分析大气温室气体的源汇格局也具有十分重要的意义.
4 结论(1)无论在夏季还是秋季，这7个城市湖泊间的p(CH4)和p(CO2)都具有显著性差异(P<0.05)，且水体中CH4都处于过饱和状态，除夏季的南湖和胜利公园内湖，其它城市湖泊水体中CO2也都处于过饱和状态.
(2)南湖、 雁鸣湖和胜利公园内湖夏季p(CO2)显著低于秋季外(P<0.05)，其它湖泊夏、 秋两季的p(CO2)均无明显差异； 地理所内湖、 雁鸣湖和北湖的p(CH4)在夏、 秋两季差异显著(P<0.05)，其它湖泊无明显差异.
(3)夏季长春城市湖泊p(CO2)和 p(CH4)都与日照时数呈显著负相关，在秋季，p(CO2)与气温呈显著负相关； 结合p(CO2)和p(CH4)与水质参数的相关性分析结果，推测在这7个富营养城市湖泊中，水体的营养物水平及其所决定的浮游植物生物量并不是影响表层水体p(CO2)的最主要因素，而日照时数、 水体pH和盐度与夏秋季表层水体中的p(CO2)和p(CH4)有较大关联.
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