溶解性有机碳耦合营养状态解析河流CO_(2)动态及驱动因素

为全面探索河流溶解性有机碳(DOC)与二氧化碳(CO_(2))动态及驱动因素的相关关系,以我国三峡库区河流——澎溪河为对象,于雨季和旱季采集表层水体水样,分别通过原位和室内测定,明确水文参数(水温、pH、碱度和流速)、DOC浓度和营养元素(总氮(TN)和总磷(TP))浓度,并计算水体CO_(2)分压(pCO_(2))、水—气界面CO_(2)交换通量和营养元素化学计量比(DOC:TN、DOC:TP和TN:TP)。以河流CO_(2)、DOC和营养状态动态变化为基础,通过对DOC、TN、TP、营养元素化学计量比和荧光峰(B、T、A、M、C、D和N)与河流pCO_(2)的多维分析建立及评估潜在的耦合关系,从而揭示特定区域河流CO_(2)的来源与驱动因素特征。结果显示,澎溪河水—气界面CO_(2)交换速率在3.75~22.9 m/d范围内,雨季((9.91±4.93)m/d)>旱季((6.69±4.30)m/(d),pCO_(2)在65.95~20642.41μatm范围内,F平均值为(629.4±1426.8)mmol/(m^(2)·d),河流总体表现为大气CO_(2)源。水体DOC总体在1.42~7.88 mg/L范围内,且旱季((4.50±0.17)mg/L)>雨季((2.87±0.18)mg/L),TN在0.176~1.917 mg/L范围内,旱季((1.205±0.353)mg/L)>雨季((0.665±0.306)mg/L),TP在0.0003~0.169 mg/L范围内。在该流域雨季,类酪氨酸、类色氨酸和土壤富里酸占比显著高于旱季,而类腐殖质、微生物衍生腐殖质和生物生产力占比显著低于旱季。旱季水体pCO_(2)与TP呈显著正相关,与营养元素化学计量比(TN:TP和DOC:TP)呈显著负相关,而雨季与生物生产力呈显著负相关,营养状态与pCO_(2)存在季节耦合关系。生物代谢过程是河流CO_(2)饱和的主要原因,而降雨能够促进这一内在联系。