喀斯特富营养湖泊水体碳浓度及储量变化特征——以异龙湖为例

为探究喀斯特富营养湖泊水体不同赋存形式碳浓度和碳储量动态变化模式及其影响因素,本研究于2021年9月—2022年6月对异龙湖开展4个季节、20个点位的水质和水体碳浓度时空分布特征研究。结果发现,异龙湖水体碳以溶解碳占主导,溶解无机碳(DIC)浓度在4种赋存形式碳中最高为(41.26±4.93)mg/L,溶解有机碳(DOC)次之为(16.23±2.23)mg/L,颗粒碳浓度相对较低,颗粒有机碳(POC)和颗粒无机碳(PIC)浓度分别为(10.05±1.81)mg/L和(0.82±0.56)mg/L。异龙湖全年水体碳储量平均值为5.30 Gg C,4种赋存形式碳储量占比分别为60.57%(DIC)、23.77%(DOC)、14.53%(POC)和1.13%(PIC)。分析表明,异龙湖DOC、POC浓度与营养盐负荷及藻类生物量有关,指示其主要来源于藻源性有机碳。DIC浓度与DOC、水温、氨氮、入湖河流分布等因素相关,表明DIC受矿化作用、水温及流域水体稀释作用的共同驱动。PIC浓度与叶绿素a浓度和酸碱度有关,指示其主要受藻类光合作用导致的酸碱平衡破坏影响。异龙湖不同赋存形式碳浓度间存在一定的耦合关系,反映了不同赋存形式水体碳存在迁移和转化,湖泊富营养化导致藻类生物量增加,造成有机碳浓度POC和DOC同步升高,同时有机质的矿化作用也引起无机碳与有机碳的协同变化。与其他湖泊相比,异龙湖具有更高的水体碳浓度水平,可能与异龙湖的富营养化、喀斯特地质背景以及特殊的地理位置等因素有关。在碳储量上,水量是影响湖泊水体碳储量的关键因素,而富营养化提高了水体碳浓度和碳累积速率,增强了湖泊的碳汇效应,在全球湖泊富营养化问题日趋严峻的背景下,湖泊水体碳储量在生态系统碳汇估算中的地位逐渐显露。