有色可溶性有機(jī)物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化與氣候變化響應(yīng)研究取得進(jìn)展
文章來(lái)源：南京地理與湖泊研究所 發(fā)布時(shí)間：2018-09-04
內(nèi)陸水體是陸地碳循環(huán)的重要樞紐。一般而言湖泊中有色可溶性有機(jī)物（CDOM）多為外源土壤淋溶及植物殘?bào)w降解物經(jīng)河流攜入。而在熱帶及亞熱帶區(qū)域，富營(yíng)養(yǎng)內(nèi)陸水體中藻草等水生生物死亡降解亦為湖泊CDOM的重要來(lái)源。氣候變化及富營(yíng)養(yǎng)化是全球內(nèi)陸水體普遍面臨的雙重壓力。一方面富營(yíng)養(yǎng)化及氣候變暖在一定程度上能導(dǎo)致藻華暴發(fā)頻率增加，促進(jìn)內(nèi)源生物作用CDOM產(chǎn)生與積累；另一方面，營(yíng)養(yǎng)鹽積累與增溫加速CDOM礦化循環(huán)過(guò)程，因而CDOM來(lái)源組成對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化及氣候變暖的響應(yīng)過(guò)程不甚明朗。盡管目前國(guó)內(nèi)外對(duì)CDOM來(lái)源與循環(huán)過(guò)程展開(kāi)過(guò)大量研究，但研究區(qū)域通常范圍有限，鮮少有從全球空間地理范圍及高落差海拔尺度上分析CDOM來(lái)源與組成對(duì)氣候變化及富營(yíng)養(yǎng)化雙重因素的響應(yīng)。
在國(guó)家自然科學(xué)基金及國(guó)家自然科學(xué)基金委創(chuàng)新群體等的聯(lián)合資助下，中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所張運(yùn)林研究小組周永強(qiáng)等科研人員基于國(guó)內(nèi)97個(gè)湖庫(kù)及其他大江大河樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，加之文獻(xiàn)整理分析，并結(jié)合大型圍格實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，深入分析CDOM來(lái)源組成對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化及氣候變化的響應(yīng)機(jī)理。相關(guān)成果發(fā)表在地球科學(xué)綜述期刊Earth-Science Reviews上。
研究結(jié)果表明，富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致內(nèi)源生物作用CDOM大量積累且該部分CDOM通常生物可利用程度較高，升溫則可能在一定程度上加速CDOM礦化過(guò)程。云貴高原湖泊樣品結(jié)果很好地證實(shí)了內(nèi)源生物作用熒光物質(zhì)隨營(yíng)養(yǎng)程度增加顯著上升，然而海拔因素作用不甚明顯。熱帶地區(qū)淋溶作用較強(qiáng)加速CDOM礦化進(jìn)程(圖1)。圍格實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，葉綠素Chl-a、溶解性有機(jī)碳DOC、光譜吸收a(350)及內(nèi)源性生物作用熒光組分，脂肪族、糖類及蛋白類物質(zhì)分子豐度及信號(hào)強(qiáng)度，穩(wěn)定性同位素δ2H、δ18O及δ13C-DOC等均表現(xiàn)為高營(yíng)養(yǎng)組顯著高于低營(yíng)養(yǎng)組，而溫度未能顯著改變CDOM來(lái)源與組成(圖2)。生物培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，高營(yíng)養(yǎng)組積累的CDOM通常BDOC值較高，可達(dá)50%。富營(yíng)養(yǎng)化及升溫可導(dǎo)致生物作用CDOM積累及礦化速率加快，這意味著原有對(duì)人類活動(dòng)頻繁區(qū)域CDOM循環(huán)速率的預(yù)判可能低估。
圖1 全球內(nèi)陸水體DOC濃度分布及瑞典與中國(guó)生物作用類腐殖酸空間分布特征
圖2 圍格實(shí)驗(yàn)PCA分析結(jié)果(實(shí)心點(diǎn)及空心點(diǎn)分別為高低營(yíng)養(yǎng)組別)及生物作用類腐殖酸組分與穩(wěn)定性同位素δ2H及δ13C-DOC的關(guān)系
