为明确喀斯特梯级水库温室气体排放的时空特征及其关键调控因素, 对南盘江—红水河流域4个具有不同水文调控特征的筑坝水库开展研究. 结果表明, 水库二氧化碳 (CO2) 和甲烷 (CH4) 浓度及扩散通量呈现显著的区域性特征. 流域CO2和CH4扩散通量分别为4.98~260.11 mmol·m−2·d−1和0.01~0.27 mmol·m−2·d−1, 其中CO2扩散通量高于我国水库的平均水平. 通过对水库温室气体排放量进行估算, 发现流域系统温室气体总排放量呈现出明显的空间差异性. 水力负荷是调控南盘江—红水河流域筑坝河流温室气体排放的关键因素之一. 本研究对于全面理解喀斯特筑坝河流温室气体排放规律和控制机制具有重要意义, 能够为喀斯特水库碳排放评估以及碳减排管理提供理论支撑和数据借鉴.
解析河流溶解态有机碳 (DOC) 浓度及通量变化对于刻画全球碳循环过程和细化全球碳收支计算至关重要. 然而, 中国河流的相关研究受“长时间连续观测样本少”和“控制参数时间分布不统一”等限制, 河流DOC的季节和长期变化规律及其驱动因素的影响机制尚未得到充分认识. 该研究利用长江徐六泾站长时间尺度的逐月DOC浓度实测数据和相关流域特征数据, 对比不同机器学习方法, 基于最佳模型模拟了2001—2020年徐六泾站逐月的DOC浓度变化; 并使用SHAP (SHapley Additive exPlanations) 方法分析了流域特征对DOC浓度和通量的影响. 结果表明, 随机森林算法是最佳选择 (R2=0.72, RMSE=0.09 mg·L−1). 2001—2020年间, 长江徐六泾站DOC浓度范围为1.24~2.27 mg·L−1, 平均为1.67 mg·L−1; 年DOC通量变化范围为0.93~2.41 Tg·a−1, 平均为1.46 Tg·a−1. 研究表明, 徐六泾站DOC浓度的季节性模式已从洪季低、枯季高转变为洪季和枯季均较高, 这种变化可以归因于人为水调节活动和流域生态系统格局的变化. 在长期趋势上, 徐六泾站的DOC浓度和通量均显著上升, 递增速率分别为0.026 mg·L−1·a−1, p<0.05; 0.0025 Tg·a−1, p<0.05. 其中在近十年尺度上, 人类活动的增强解释了54.1%的DOC浓度变化, 是最主要的驱动因素. 本研究将有助于进一步了解过去十几年间长江DOC浓度和通量的变化规律及其驱动因素的影响机制, 并为河流碳循环的大数据分析研究提供新的视角.
通过对2023年春季东海水体溶解有机质 (DOM) 浓度、有色溶解有机质 (CDOM) 的吸收光谱和荧光溶解有机质 (FDOM) 的三维荧光光谱进行分析, 探讨了DOM的分布特征及其调控因素. 结果表明, 溶解有机碳 (DOC) 浓度和CDOM吸收系数aCDOM(355)呈现近岸高、远岸低的水平分布; 由表层到底层DOC浓度逐渐降低而aCDOM(355)值逐渐升高. 平行因子分析建模 (PARAFAC) 鉴别出代表原位生产力的类蛋白质组分C1和C2、陆源腐殖质类组分C3以及与生物活动相关且来源复杂的腐殖质类组分C4; 由近岸向外海方向, FDOM各组分强度逐渐降低; 垂向上, C1、C2呈现高—低—高的分布特征, C3、C4则由表层到底层逐渐降低. 主成分分析结果表明, 水文动力过程是影响DOM分布的主控因素. 穿刺锋面现象增强了DOM的跨陆架输送过程, 藻类生产显著影响了DOM的浓度及组成结构. 整体上, DOM以陆源输送为主, 并受到浮游植物现场生产、微生物活动、底层沉积物再悬浮等过程的共同影响.
结合野外采样和室内分析, 研究了2024年7月黄河口、长江口及其邻近海域水体荧光溶解有机物 (Fluorescent Dissolved Organic Matter, FDOM) 特征指数、来源及其与营养盐的关系. 结果表明, 黄河口、长江口及其邻近海域的荧光指数分别为2.71~4.45和3.22~5.69, 生物源指数变化范围分别在1.75~3.48和1.49~4.81, 说明FDOM以藻类或自养微生物等内源输入为主. 黄河口、长江口及其邻近海域的腐殖化指数为0.22~0.85和0.10~1.14, 表明水体有机物腐殖化程度较低, 呈现较强的自生源特征. 空间变化上, 黄河口、长江口及其邻近海域的荧光指数和生物源指数向远岸逐渐升高, 腐殖化指数逐步降低, 进一步表明河口有机物向海自生源增强, 腐殖化程度减弱. 长江口及其邻近海域的FDOM和荧光指数显著高于黄河口及其邻近海域, 表明长江口及其邻近海域水体的FDOM含量比黄河口高, 且生物自生来源占比更高. 荧光指数和生物源指数与无机氮、磷酸盐和硅酸盐呈显著负相关, 腐殖化指数则与营养盐呈显著正相关, 这表明FDOM归趋受到营养盐输入的影响. 因此, 河口大量营养盐的输入会对FDOM造成影响, 极大地改变河口区的有机质组成特征和水环境质量.
以长江口典型盐沼植物芦苇 (Phragmites australis) 和互花米草 (Spartina alterniflora) 为研究对象, 通过量化植物形态性状、光合生理参数和叶绿素浓度等关键功能性状, 以及测定生态系统二氧化碳和甲烷通量, 来探究植物功能性状对滨海湿地碳汇功能的调控机制. 结果表明, C4植物互花米草的叶面积指数、叶绿素浓度、光合生理特性、光合作用效率和二氧化碳固定能力均显著高于C3植物芦苇. 此外, 互花米草的光合能力主要受叶绿素浓度调控, 而芦苇主要受叶面积指数影响. 总体来说, 盐沼湿地二氧化碳交换通量与植物叶性状、光合生理特性呈显著正相关, 而甲烷排放量与植物叶性状无显著相关, 主要受到地上生物量、株高和植株密度等形态性状的影响.
本研究采用分解袋法, 以长江口崇明东滩湿地为研究区, 基于自然潮滩高程梯度选取高潮滩 (HM) 和低潮滩 (LM) 两个样地, 通过为期一年的野外实验, 探讨本地植物芦苇 (Phragmites australis) 和外来植物互花米草 (Spartina alterniflora) 凋落物分解对土壤碳库的影响. 结果表明, HM样地平均分解速率高于LM样地, 互花米草和芦苇在HM的平均分解速率分别达0.0032 d–1和0.0021 d–1, 尤其在360 d较LM显著高出16%和15%. 分解前中期 (0~180 d), LM芦苇分解更快 (p<0.01), 但中后期 (270~360 d) HM加速. LM溶解有机碳向微生物生物量碳转化减少, 而颗粒有机碳累积增加, 但随时间延长, LM残余颗粒有机碳不足以补偿其低基线水平. 实验结束时, HM土壤颗粒有机碳、矿物结合有机碳和总有机碳储量显著高于LM, 与HM中颗粒有机碳和微生物量碳对矿物结合有机碳的高贡献有关. 芦苇总有机碳在分解早期快速达峰, 源于HM中微生物量碳和矿物结合有机碳高效形成及LM中颗粒有机碳积累; 后期, HM互花米草碳含量反超芦苇, 与其总氮条件改善相关, 但LM处理下互花米草和芦苇各碳组分含量没有显著差异. 研究显示, 潮汐淹没通过调控土壤理化环境显著影响分解和碳库动态, 植物种类差异进一步塑造碳循环模式, 湿地管理需综合考虑水文条件和植被选择以优化碳封存.
为研究天津大神堂牡蛎礁生态系统造礁牡蛎的固碳量现状, 借鉴样地清查法首次评估了该生态系统造礁牡蛎长牡蛎 (Crassostrea gigas) 的固碳量. 对牡蛎碳密度与水质参数进行逐步回归分析, 筛选出与碳密度关系密切的环境因子, 同时利用回归分析法建立了长牡蛎壳干质量与壳高之间的回归模型. 结果表明: 2024年6月和10月天津大神堂长牡蛎总碳密度平均值分别为34.37 t C/hm2和25.81 t C/hm2, 现存长牡蛎固碳量分别为(6945.40±422.88) t C和(5214.01±458.33) t C, 长牡蛎6月份固碳量高于10月份; 该区域的牡蛎总碳密度主要受水温和浊度的共同影响, 二者可解释总碳密度变异性的77.6%; 长牡蛎的壳干质量和壳高的幂函数回归模型 ($ \ln y=\ln0.002+2.126\ \ln x $) 拟合优度较好 (R2=0.958), 符合实际应用需求, 说明长牡蛎的壳干质量可以通过壳高这一形态指标进行回归估算.
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