青藏高原季节冻土山区河流的溶解性碳输出特征及控制因素

高寒山区土壤碳是全球冻土碳库的重要组成部分,以溶解相从陆地侧向输出到河流是该地区土壤碳输出的重要途径,而以往研究主要集中在多年冻土区,对季节冻土区关注较少.为探讨季节冻土区河流溶解性碳的输出规律、影响因素及其作用机制,以位于青藏高原祁连山北麓黑河上游的季节冻土山区——红泥沟小流域为研究区,通过对河水中溶解性有机碳(DOC)和溶解性无机碳(DIC)浓度与通量的连续观测,结合河水中稳定同位素丰度及流域内气象、水文、地温等观测数据,发现在冻土消融前期(春末),流域出口河水中DOC和DIC浓度较高但通量较低;在冻土消融后期(夏季),河水中DOC和DIC浓度较低但通量较高;河水中DOC和DIC浓度在消融后期总体呈下降趋势,但低流量期的浓度比高流量期略有上升.研究表明:对以红泥沟小流域为代表的季节冻土山区,消融前期溶解性碳输出的主控因素仍是冻土特征及动态,但在消融后期则变为水文输入特征主控,以细粒残坡积物为主的薄层含水层和广泛发育的冻融扰动地貌也对其有重要影响,导致河流中DOC浓度高于青藏高原其他地区的报道值.

洪湖湿地‒地下水系统中氮来源与转化过程的水化学和多同位素解析

为研究地表水‒地下水相互作用如何影响湿地‒地下水系统中氮的赋存形态与来源,以洪湖湿地为研究区,基于地下水流场、水化学和稳定同位素手段,对湿地‒地下水系统中氮的赋存形态、来源与转化过程进行分析.结果表明,硝态氮(NO_(3)^(‒))和铵态氮(NH_(4)^(+))分别是洪湖湿地地表水和地下水中氮的主要赋存形态.地表水中的NO_(3)^(‒)主要来自外部河渠输入,地下水中的NH_(4)^(+)可能来自有机质降解与自养硝酸盐异化还原为铵(DNRA),后者为主要来源.富营养化湖水‒地下水相互作用可向地下水输入NO_(3)^(‒),并在DNRA作用下形成局部高NH_(4)^(+)地下水,湿地地表水‒地下水相互作用是影响地下水质的重要驱动力.

高寒山区土壤溶解性有机质特征及其对河流溶解性有机质输出的影响

冻土区土壤中存储有大量有机碳.目前对高寒山区多年冻土区和季节冻土区土壤有机质特征及其差异研究较少,对土壤中溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM)特征及其对河水中DOM输出的影响认识尚不明确.为了解高寒山区土壤中溶解性有机质的分布规律、成分特征及对水体中DOM输出特征的控制作用,本研究采集青藏高原东北部葫芦沟小流域中多年冻土区和季节冻土区不同深度(<1 m)土壤样品,对土壤中总有机碳(soil organic carbon,SOC)和溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)含量、DOM的光谱特征、DOC的生物可降解性(biodegradable dissolved organic matter,BDOC)进行分析,并将其与不同水体中DOM特征的季节性变化进行对比.研究发现:多年冻土区与季节冻土区土壤在DOC的生物可降解性及微生物活动方面存在明显差异;多年冻土区土壤中SOC含量较高,但DOC含量较低,DOM的腐殖化程度和芳香性低于季节冻土区;季节冻土区的土壤中BDOC占比高于多年冻土.研究表明:高寒山区土壤水文特性对土壤有机质含量和特征的显著影响,其中土壤含水率是重要影响因素;多年冻土区浅层土壤DOM对河水DOC浓度和成分变化起决定性作用;相比之下,季节冻土区土壤对河水DOC浓度和成分变化直接影响较小,水文条件影响着水体中DOM的输出特征.本研究成果对高寒山区冻土退化条件下的碳循环研究具有指导意义.