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要素输送显著且强烈的人类活动，水库修建及运行对全球大气温室气体浓度变化的影响程度与时空
广度仍备受关注 ［9-11］ 。另一方面，筑坝蓄水衍生了水力发电、航运、防洪、灌溉、供水、旅游等多种
社会服务功能。水库修建及运行导致温室气体通量变化是评价水利水电工程碳足迹的重要组成部
分，是准确判别上述不同服务功能碳排放量、阐明水电能源清洁属性的关键证据，更是权衡水利水
电工程项目社会与生态环境损益、促进区域可持续发展的重要前提。我国是世界水电强国，水库数
量与水电发电总量均位居世界第一。水电已逐渐成为我国能源结构调整、实现“双碳目标”的中坚力
量。因此，厘清筑坝蓄水对全球气候变化的真实影响，对我国水电行业持续健康发展的重要性不言
而喻。
过去 30 年来，水库温室气体研究方兴未艾 ［8，12-15］ 。国内外不少学者在水库关键界面碳通量、河
流-水库系统碳循环的水文生态机制等方面开展了创新研究与探索 ［16-19］ 。但目前关于筑坝蓄水对温室
气体通量变化的影响，仍存在一些不明晰或不确定的地方。特别是在开展水库温室气体净排放量评
估、水电碳足迹评价等方面仍较为模糊，这在一定程度上影响了我国水电行业在应对气候变化、实
现碳中和过程中的发展定位。为此，本文尝试梳理当前水库碳循环与水电碳足迹已有成果，结合
2019 年 IPCC 新修编的水淹地国家温室气体清单 ［20］ ，阐释水库温室气体净排放量评估与水电碳足迹评
价的概念、框架与方法，探讨当前该领域尚待解决的问题，为进一步支撑我国水电行业探索温室气
体管理、开展碳交易提供基础。

2 水库温室气体净排放量：概念性框架与评估路径

2.1 水库修建及运行对其温室气体通量变化的影响 水库是指在河道、山谷、低洼地及地下透水层
修建挡水坝或堤堰、隔水墙形成集水的人工湖 ［21］ 。尽管形成水库的重要标志是人工修建的挡水构筑
物，但因挡水构筑物修建而形成的人工水体能否称之为“水库”尚未有定量的判定标准。对此，在
2019 年的国家温室气体清单精细化修编中，IPCC 从土地利用变化的视角，泛化了“水库”的概念，以
“水淹地”（Flooded Land）取代之 ［20］ ；并规定在修建水坝或其他挡水构筑物之后，水体滞留时间相比较
于修建前延长 10%，或者水面面积相较于修建前增加 10%的水体，均被定义为“水淹地”。水库是水
淹地最常见的一种形式，约超过 90%的水淹地案例均属于水库 ［20］ 。其他类型的水淹地还包括了小型
堰塘、人造沟渠等。为更方便于表达，本文以下均以“水库”指代“水淹地”。
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水库与大气间温室气体交换途径通常包括（图 1） ：（1）水库及其坝下受影响河段温室气体水-气
界面扩散交换；（2）水库消落带裸露期间土壤与植被同大气间的温室气体交换；（3）水库近岸浅水缓
流区域可能产生的温室气体气泡释放；（4）水流经过水坝因压力瞬间改变而产生的“消气”释放（degas⁃
sing）。相比较于水库修建前的状态，水库修建及运行将在“淹没、阻隔、重建、消纳”等四个方面影
响或改变生源要素的生物地球化学循环，产生温室气体释放入大气。
（1）淹没。水库修建将永久性淹没一定面积陆地，迫使淹没区域陆地生态系统向水生生态系统
转变。在改变景观的同时，淹没区存在于土壤、植被中的有机质逐渐被降解，产生温室气体排放
入大气 ［22-24］ 。此外，受调度运行影响，水库近岸反复受淹、裸露而形成的消落带，亦是温室气体产
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汇的“热区” 。
（2）阻隔。因挡水构筑物的修建及运行，在一定程度上干扰了以颗粒态为主要赋存形式的有机碳
（OC）向下游输送，促进了水库上游随流输入的有机质在库区内的滞留与淤积 ［25］ 。在微生物作用下，
一部分 OC 降解形成 CO 、CH 等温室气体释放入大气，另一部分 OC 则随泥沙淤积埋藏于库底 ［26-27］ 。
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（3）重建。水库形成后，水体更新周期延长促使表层水体透光性增强，延长了藻类等初级生产者
在真光层中的持续增殖的时间，也促进了上游及陆源输入的氮磷等营养物在水库的滞留，推动了水
生生态系统逐步由“河流型”异养体系向“湖泊型”的自养体系发育并完善 ［28］ 。这在一定程度上改变了
碳赋存形态，也影响了温室气体产汇。

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